DE818146C

DE818146C - Verfahren zum Schuetzen von Eisen, Stahl und Eisenlegierungen vor Korrosion

Info

Publication number: DE818146C
Application number: DEP31266A
Authority: DE
Inventors: Robert James Moore; Aaron Wachter
Original assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Current assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Priority date: 1948-01-12
Filing date: 1949-01-09
Publication date: 1951-10-22

Description

Verfahren zum Schützen von Eisen, Stahl und Eisenlegierungen vor Korrosion Es wurde gefunden, daß sich Eisen, Stahl und Eisenlegierungen wirksam vor der Korrosion durch Luft und Wasserdampf schützen lassen, indem man <las Nietall mit einer U@sting. Dispersion. einem Aerosol oder dem Dampf eines nitrierten Heterophens zusammenbringt und/oder in Kontakt hält.
Die Heterophene werden durch die Formel C4 H4 X dargestellt, in welcher die vier Kohlenstoffatome und das zweiwertige X einen Ring bilden. Zwischen den Kohlenstoffatomen 2 und 3 und den Kohlenstoffatomen 4 und 5 befindet sich je eine Doppelbindung. X kann O, S, Se oder NH sein. Ersetzt man ein oder mehrere Wasserstoffatome an den Kohlenstoffatomen durch Nitrogruppen, so erhält man die nitrierten Heterophene, auf deren Verwendung die Erfindung sich bezieht. Vorzugsweise werden nicht mehr als zwei Wasserstoffatome durch Nitrogruppen ersetzt. Die an den Kohlenstoffatomen des Rings sitzenden Wasserstoffatome können zum Teil durch organische Gruppen ersetzt sein, die an sich die Korrosion nicht begünstigen. Zwei dieser Wasserstoffatome können gemeinsam durch ein zweiwertiges Radikal ersetzt werden, so daß im Molekül ein zweiter Ring gebildet wird. Diese Wasserstoffatome können ferner auch zum Teil durch Halogen, insbesondere Chlor oder Brom, ersetzt sein. Substituenten, welche die Korrosion begünstigen, wie die Sulfonsäuregruppe oder die freie Mercaptangruppe, sind unerwünscht.
Als Beispiele für geeignete Nitroheterophene seien folgende genannt: 2-Nitrothiophen, 3-Nitrothiophen, 2, 5-Dinitrothiophen, 3-Nitro-4, 5-benzothiophen, 2-Nitrofuran, 2-Nitropyrrol, 2-Nitroindol. Die Nitrothiophene und ihre Derivate sind in der Regel für den vorliegenden Zweck wirksamer als die sich von Furan- oder Pyrrolkern ableitenden Nitroverbindungen und deren Derivate. Von allen sich von einem speziellen Heterophenkern ableitenden Nitroverbindungen sind die a-Nitroverbindungen stets wirksamer als die anderen.
Erfindungsgemäß kann ein 'Metall, dessen Korrosion verhindert werden soll, auf verschiedene Weise der Wirkung der Nitroheterophene ausgesetzt werden. Die wichtigste davon ist die, bei der das Metall mit einer Atmosphäre in Kontakt gebracht wird, die Dämpfe eines Nitroheterophens enthält.
Zu diesem Zweck kann man Metallgegenstände in einen Raum einbringen, der ganz oder annähernd ganz geschlossen werden kann und in welchem Dämpfe des Nitroheterophens vorhanden sind, eingeführt oder entwickelt werden. Die einfachste Art, solche Dämpfe in den geschlossenen Räumen entstehen zu lassen, besteht darin; eine bestimmte Menge des Nitroheterophens, z. B. als Kristallpulver oder als Lösung oder Dispersion in einer Flüssigkeit, gleichzeitig in solche Räume einzuführen.
Der geschlossene Raum kann zweckmäßigerweise von Umhüllungsmaterial, das für die Dämpfe der zu verwendenden Nitroheterophene undurchlässig oder praktisch undurchlässig ist, gebildet werden. Man verpackt dann eine kleine Menge eines Nitroheterophens zusammen mit dem Metallgegenstand, der gegen Korrosion geschützt werden soll. Es ist auch möglich, ein Material wie Papier, in dem Nitroheterophen absorbiert ist, mit einzupacken. Packmaterialien, welche für die Dämpfe der Nitroheterophene undurchlässig sind, sind z. B. Metallfolien oder mit Wachs, Kunstharz, Asphalt oder ähnlichen Substanzen überzogenes oder imprägniertes Papier.
Die Nitroheterophene können auch vorgängig der Verpackung vom Verpackungsmaterial selbst absorbiert oder auf dessen Oberfläche abgeschieden worden sein. In diesem Falle ist es vorteilhaft, wenn das Verpackungsmaterial aus mindestens zwei Schichten besteht, nämlich einer inneren, welche das Nitroheterophen enthält und nach und nach die korrosionsverhütenden Dämpfe al,gibt, und einer äußeren, welche für die Dämpfe praktisch undurchlässig ist. Für die innere Schicht verwendet man häufig Papier, z. B: Kraftpapier. Die äußere Schicht kann ebenfalls aus Papier bestehen, vorausgesetzt, daß man es in geeigneter Weise undurchlässig gemacht hat, z. B. durch Überziehen und/oder Imprägnieren mit Wachs, Kunstharzen oder Asphalt. Ein anderes geeignetes Material für die äußere Schicht ist eine Metallfolie. Gewünschtenfalls kann man auch von einem einzigen Blatt aus Papier oder ähnlichem Material Gebrauch machen, dessen eine Seite, die als Innenseite dienen soll, Nitroheterophendämpfe abgibt, während die andere Seite durch Bedecken mit Wachs, Kunstharz, Asphalt o. dgl. für diese Dämpfe undurchdringlich gemacht ist.
Man kann die Nitroheterophene statt in Dampfform auch in wirksamer Weise als Aerosole verwenden. Diese Anwendungsweise ist besonders zweckmäßig bei Nitroheterophenen mit geringem Dampfdruck, z. B. weniger als 0,00002 mm Hg bei 2 1 ° C. Ein Aerosol kann erhalten werden, indem man ein Nitroheterophen unter Druck. in einem normalerweise gasförmigen Lösungsmittel auflöst und die entstandene Lösung durch eine enge Öffnung in einen Raum entspannen läßt, in welchem das Aerosol erwünscht ist.
Lösungen und Dispersionen von N itroheterophenen in geschlossenen Räumen können die Korrosion sowohl von Metallflächen, die mit diesen Flüssigkeiten in direktem Kontakt stehen, als auch der Metallflächen, die oberhalb des Flüssigkeitsspiegels nur mit den gebildeten Dämpfen in Kontakt sind, verhindern. Demzufolge können die Nitroheterophene mit großem Vorteil in teilweise mit Flüssigkeit gefüllten Tanks oder in hydraulisch betätigten Anlagen verwendet werden, wobei sie in der Flüssigkeit gelöst werden.
Die Nitroheterophene sind auch wirksame Mittel zur Herabsetzung der Abnutzung und des Verschleißes der beweglichen Teile von Dampfmaschinen, Dampfturbinen, Verbrennungskraftmaschinen u. dgl. infolge Korrosion. In diesen Fällen werden die Nitroheterophene dem Brennstoff oder den Schmierölen zugesetzt.
Die Nitroheterophene können außerdem als Zusätze zu Firnissen, Anstrichmitteln und Lacken verwendet werden.
Die für den vorgesehenen Zweck erforderliche Menge an Nitroheterophenen hängt von verschiedenen Faktoren ab und kann innerhalb weiter Grenzen wechseln. Bei Packmaterialien haben sich Mengen von o,r bis -o g je tn'= als wirksam erwiesen. Vorzugsweise verwendet man Mengen von io bis 2o g/m2. Will man die Menge auf den Raum beziehen, in welchem sich die Dämpfe des verwendeten Nitroheterophens verteilen können, so verwendet man in der Regel 0,35 bis 500 g/m3, vorzugsweise 0,7 bis 14 9/m3.
Obschon mit den Nitroheterophenen die Korrosion tatsächlich auch in sauren Medien, z. B. mit einem pK-«'ert von ungefähr ,; l)el;ämpft Nverden kann, wird ein neutrales Nledittrn mit einem pm-Wert von etwa 6 bis 8 vorgezogen. Ein saures Medium fördert, insbesondere bei höheren Temperaturen, die Zersetzung der Nitroheterophene. Um die Stabilität dieser Verbindungen zu erhöhen, kann man alkalisch reagierende Substanzen oder solche, die mindestens Säure binden, zusetzen. Dazu kann man Substanzen verwenden, die, wenn sie mit \N'asser in 13eriihrung kommen. einen p Wert von mindestens 6 zur Folge haben. Viele organische Basen, wie Amine, Guanidin, sowie Carbonate und Bicarbonate von Alkali- und Erdalkalimetallen sind für diesen Zweck geeignet. In den meisten Fällen empfiehlt es sich, starke Alkali-und Erdalkalihydroxyde zu vermeiden. Die eiengen der zu verwendenden säurebindenden Substanzen sind sehr verschieden und können z. B. zwischen o, i und 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge des Nitroheterophens, liegen. 'In gewissen Fällen eml)fiehtt es sich, zwei oder mehr Nitroheterophene zusammen zu verwenden, insbesondere eine Kombination eines Nitroheterophens mit sehr niedrigem Dampfdruck, z. B. 0,0005 bis 0,00002 mm Hg bei 21 ° C, und eines Nitroheterophens mit höherem Dampfdruck, z. B. über o,ool mm Hg bei 21'C.
Beispiel Streifen aus Flußeisen vom Format 5o X 12,5 mm wurden vollkommen gereinigt, getrocknet und gewogen-.Sie wurden in verschlossene Glasflaschen von 115 cm3 Inhalt, die 0,5 cm3 destilliertes Wasser und die aus nachstehender Tabelle ersichtlichen Zusätze an korrosionsverhindernden Stoffen enthielten, aufgehängt. Die Tabelle zeigt auch noch die anderen Variablen der Versuchsbedingungen für jeden einzelnen Fall.

Das Eisen war nirgends in direktem Kontakt mit fester oder flüssiger korrosionsverhindernder Substanz. Nach jedem Versuch wurde die Gewichtsdifferenz der Streifen bestimmt.

Menge

der korrosions- Gewichts-

Korrosionsverhindernde Substanz verhindernden Dauer Temperatur zunahme

Substanz in Tagen ° C des Eisens

in g in mg

- 7 65,5 102,2

0,5 7 65,5 0,9

0,5 7 65,5 1,2

2-Nitrothiophen............................ 1 0,1 14 65,5 0,7

0,1 28 37,7 0,5

0,5 14 37,7 0,2

O-Nitrotoluol ............................ o,5 7 65,5 61,4

O-Nitroisopropylbenzol..................... o,5 7 65,5 34,2

p-Nitroisopropylbenzol...................... o,5 7 65,5 39,6

2-Nitro-p-cymol .......... ............. o,1 7 65,5 89,1

(>-Nitrodiätliylanilin........................ 0,1 7 65,5 57,1

O-Nitrodiphenyläther....................... 0,1 7 65,5 29,4

p-Nitrofluorbenzol ......................... o,1 7 65,5 52,7

2-NitrO-3-methoxyto1uo1.................... - 0,1 7 65,5 125,7

Claims

PATENTANS11Poc1;r: 1. Verfahren zum Schützen von Eisen, Stahl und Eisenlegierungen vor Korrosion, dadurch gekennzeichnet, daß man das Metall mit einer Lösung, Dispersion, dem gegebenenfalls verdünnten Dampf oder mit einem Aerosol eines oder mehrerer nitrierter Heterophene in Kontakt bringt und/oder hält, besonders bei einem 1)H-\\'ert \-cm 6 bis B.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Heterophene verwendet werden, in denen nicht mehr als zwei Wasserstoffatome durch Nitrogruppen ersetzt sind, z. B. a-N i trothioplten.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das nitrierte Thiophen zusammen mit einer alkalisch reagierenden oder mindestens säurebindenden Substanz verwendet. _l. \@erfallren nach den Anspriiclien i bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die zu schützenden Metallflächen der Einwirkung des oder der Heterophene in einem ganz oder annähernd geschlossenen Raum ausgesetzt werden. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine bestimmte Menge eines oder mehrerer Nitroheterophene, z. B. als Kristallpulver oder als Lösung oder als Dispersion in einer Flüssigkeit, in den geschlossenen Raum mit einführt. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 4und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall zusammen mit einer Menge eines oder mehrerer Nitroheterophene in einem Verpackungsmaterial eingepackt wird. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall in einem Verpackungsmaterial eingepackt wird, welches das oder die Nitroheterophene selbst absorbiert enthält, oder auf dessen Oberfläche das oder die Nitroheterophene abgeschieden worden sind. B. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verpackungsmaterial verwendet wird, das aus einer inneren, das oder die Nitroheterophene enthaltenden und diese allmählich abgebenden Schicht, und einer äußeren, für das oder die Nitroheterophene praktisch undurchlässigen Schicht besteht. 9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herabsetzung der Korrosion der beweglichen Teile vdn Maschinen diesen das oder die Nitroheterophene zusamme» >nit dem Brennstoff und/oder Schmieröl zugeführt werden. 1o. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den zu schützenden Metallen das oder die Nitroheterophene zusammen mit Firnissen, Anstrichmitteln oder Lacken zugeführt werden. i i. Korrosionsverhinderndes Verpackungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß es ein oder mehrere nitrierte Heterophene absorbiert enthält, oder auf dessen Oberfläche ein oder mehrere Nitroheterophene abgeschieden worden sind.