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Verfahren zum Oberflächenschutz von Metallkarbiden Viele Metallkarbide,
so insbesondere Kalziumkarbid, zersetzen sich in Gegenwart von Wasser oder Wasserdampf
zu Metalloxyden und Kohlenwasserstoffen, z. B. Azetylengas.
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Technisches Kalziumkarbid z. B. ist außerdem stark mit Kalziumphosphid
verunreinigt, weshalb mit Wasser nebenbei sehr giftiger und übelriechender Phosphorwasserstoff
entwickelt wird.
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Man hat deshalb die Karbidstücke durch abdichtende Schutzüberzüge
vor der Einwirkung des Wassers und des Wasserdampfes wirksam zu schützen versucht.
Es wurden dafür Graphit, Altöl, Firnis, Lack und Farben bekannt, ferner wurde versucht,
die Karbidoberflächen durch Nitrieren zu Kalkstickstoff zu schützen.
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Diese Versuche hatten praktisch keinen Erfolg, weil diese Schutzüberzüge
die Risse und Vertiefungen der Karbidstücke nicht ausfüllten, ferner weil Firnis,
Lack und Farbe verhältnismäßig schlecht auftragbar waren, vor allem aber, weil sie
sich durch Einwirkung des Kalziumoxyds bzw. -hydroxyds auf den Karbidstücken zersetzten
und porös wurden und dann sogar abblätterten.
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Bei den Firnis-, Lack- und COlfarbenüberzugsschichten kommt hinzu,
daß diese beim Trocknen stark schwinden, was zur Folge hat, daß sie vor allem über
den scharfen Kanten der Karbidstücke aufbrechen.
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Auch die übrigen Schutzschichten waren nur sehr dünn und hafteten
nicht fest auf dem Karbid.
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So ist es z. B. bekannt, das Kalziumkarbid mit Schmieröl zu überziehen.
Auch dieser überzug ist nicht dicht, so daß bei Wassereinwirkung eine Zersetzung,
wenn auch in verringertem Maße, eintritt.
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Dazu kommt, daß alle diese überzugsmittel nicht genügend in die Poren
und Unebenheiten und Risse des Karbids eindringen können, weil dort Azetylengas
haftet. Der überzug wird dadurch porös.
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Erfindungsgemäß werden erstmals festhaftende und dicke Schutzüberzüge
aus hydrophobierenden organischen überzugsmitteln auf den Karbidstücken dadurch
erzielt, daß darauf die an sich bekannten überzugsmittel unter Anwendung eines Vakuums
oder eines überdrucks in einem Behandlungsraum aufgebracht werden.
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Durch diese Maßnahme der Erfindung wird erstmals ein besonders tiefes
Eindringen der Schutzschichtmittel in die Oberfläche des Kalziumkarbids und in Vertiefungen
und Risse der Karbidstücke erzielt und damit eine besonders feste Verankerung einer
dickeren Schutzschicht auf den Karbidstücken erreicht. Diese Behandlung sichert
auch das tiefe Eindringen der überzugsmittel, wenn die Karbidaußenflächen bereits
mit Kalziumhydroxyd überzogen sind. Das Hydroxyd setzt sich nämlich bei der Vakuumbehandlung
des Karbids sofort mit Karbid zu Azetylen um, welches entweicht. Ebenso wird durch
die Vakuumbehandlung restliches auf den Karbidflächen und in Rissen der Karbidstücke
sitzendes Azetylen herausgesaugt, so daß an dessen Stelle das Schutzmittel als festhaftende,
abschließende dichte Schicht treten kann.
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Aber auch bei der Behandlung der Karbidstücke im Hochdruckraum, z.
B. bei etwa 1,2 atü, wird erfindungsgemäß das Azetylengas von der Oberfläche und
aus den Rissen in die Poren der Stücke gedrängt, so daß das einmal mit der Oberfläche
der Karbidstücke voll in Kontakt gekommene Schutzüberzugsmittel dort sehr fest haftet
und die Poren sofort wieder schließt, welche beim Ablassen des Druckes durch das
Entweichen des Restazetylens vorübergehend entstehen können.
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Die erfindungsgemäße Vakuumbehandlung ergibt dickere überzüge als
seither, erfordert aber eine ziemlich aufwendige Apparatur, während die erfindungsgemäße
Druckbehandlung der Karbidstücke in geschlossenen Trommeln oder Mischern mit Rührflügeln,
Sprühvorrichtungen usw. unter Verwendung der heute überall vorhandenen Preßluft
als Druckmittel erfolgen kann.
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Normalerweise reichen die durch die Aufbringung unter überdruck erzielten
Schutzschichten für die meisten Verwendungszwecke des Karbids aus.
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Die unter Anwendung eines Vakuums aufgebrachten Schutzschichten sind
dicker, stoßfester und praktisch abriebfest.
Das mechanische -Aufbringen
der Schutzschichten erfolgt in an sich bekannter Weise, z. B. entweder in einer
geschlossenen Drehtrommel oder in einer geschlossenen Mischkammer, z. B. mit Rührflügeln.
Das Aufbringen in diesen geschlossenen Kammern kann dabei in bekannter Weise geschehen,
z. B. entweder durch Eintauchen der Karbidstücke in ein Schutzmittellösungsbad oder
durch Aufsprühen der Schutzüberzugsstoffe. Der Schutzüberzug wird dann durch die
erfindungsgemäße Vakuum- oder Druckbehandlung auf den Karbidstücken in dicker Schicht
fest verankert.
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Die Art des oder der Schutzmittel richtet sich nach dem Verwendungszweck
des Karbids. Es kommen in Frage: Nichtflüchtige Kohlenwasserstoffe, einschließlich
Paraffin, dann Polyäthylen, Polypropylen, Polyvenylchlorid, Polyester, Polystyrol
usw. sowie deren Mischpolymerisate usw. Die Kunststoffe werden zweckmäßig in monomerem
Zustand aufgebracht und auf dem trockenen Kalziumkarbid polymerisiert. Sie können
jedoch auch in wasserfreien Lösungsmitteln verteilt auf das Kalziumkarbid aufgebracht
werden.
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Solche überzugsmittel, z. B. Harze und wachsartige Kondensationsprodukte,
sind zum Überziehen von Streusalzen schon bekannt. Das Aufbringen erfolgte aber
nicht unter Anwendung eines Vakuums oder von Überdruck.
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Durch diesen erfindungsgemäß aufgebrachten dicken und festhaftenden
Schutzüberzug wird z. B. Kalziumkarbid völlig Luft- und wasserunempfindlich. Solches
Karbid kann selbst über warmem Wasser, wie z. B. im nassen Azetylenentwickler, gelagert
werden, ohne daß es vom Wasserdampf angegriffen wird. Es tritt also bei der Verwendung
dieses gemäß der Erfindung schutzüberzogenen Karbids keine Weiterentwicklung von
Azetylengas mehr ein, wenn in Pausen oder nachts der Gasentnabmehahn geschlossen
wird.
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Darüber hinaus ist das so schutzbeschichtete Karbid für metallurgische
Zwecke besonders reaktionsfreudig, weil sich auf den Stücken keine Kalziumhydroxydschicht
beim Lagern bildet. Ein wichtiges Anwendungsgebiet des erfindungsgemäß hydrophobierten
Kalziumkarbids ist dessen Einführung in Schachtöfen, wie Hochöfen, Kupolöfen oder
Metallreduzieröfen mit Hilfe einer Einpreß-oder Einschießvorrichtung. Seither war
es technisch fast unmöglich, das rohkantige grobe Karbid durch die Einführvorrichtungen
zu bringen, weil es sich darin festsetzte. Durch die dichten und festhaftenden Überzüge
werden die scharfen Kanten des Karbids eingehüllt bzw. umkleidet, so daß dieses
leicht durch die Einführvorrichtungen rutscht. Das gemäß obiger Erfindung schutzüberzogene
Kalziumkarbid kann zudem mit anderen Reaktionsstoffen zusammen in das Schmelzzonengebiet
von Kupolöfen, Hochöfen usw. eingeführt werden, weil es selbst mit feuchten Zusatzstoffen
in der Einführvorrichtung nicht reagiert.
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Dieser erfindungsgemäß aufgebrachte Oberflächenschutz bewährte sich
auch bei Karbiden der übrigen Erdalkalimetalle. So wirkt das gemäß der Erfindung
oberflächengeschützte Strontiumkarbid besonders stark entschwefelnd in der Schmelzzone
von Schachtöfen und in Metallbädern. Durch das beanspruchte Verfahren werden in
vielen Fällen seither nicht anwendbare Metallkarbide verwendungsfähig.