EP0240982A2 - Verfahren zur Behandlung von Eisen- oder Stahloberflächen - Google Patents

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EP0240982A2
EP0240982A2 EP87105110A EP87105110A EP0240982A2 EP 0240982 A2 EP0240982 A2 EP 0240982A2 EP 87105110 A EP87105110 A EP 87105110A EP 87105110 A EP87105110 A EP 87105110A EP 0240982 A2 EP0240982 A2 EP 0240982A2
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F11/00—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/73—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process
    • C23C22/76—Applying the liquid by spraying

Definitions

  • the invention relates to a method for the treatment of iron or steel surfaces with the aid of solid blasting media which are mixed with an aqueous inhibitor-containing solution.
  • wet blasting water-soluble corrosive salts that remain on the surface during dry blasting can also be removed.
  • a disadvantage of wet blasting is that the freshly blasted surface is very clean and extremely reactive when wet. This promotes rust formation that is harmful for subsequent painting.
  • a corrosion inhibitor such as sodium nitrite and polyphosphate
  • sodium nitrite can very well reduce corrosion if the concentration is set correctly. But when used in too low Concentration will accelerate rust formation. If the concentration is too low, polyphosphate also allows rust formation. If the concentrations are too high or if they accumulate in the liquid phase and partially dry on the metal surface, the adhesion of the lacquer applied subsequently is unsatisfactory.
  • the films produced on the metal surface with these corrosion inhibitors are water-soluble. If a water rinse is provided, they are therefore removed again from the iron or steel surface, with the result that the surface is again exposed to the corrosion attack.
  • the object of the invention is to provide a method for the treatment of iron or steel surfaces with the aid of solid blasting media, which prevents rusting during blasting and after blasting, increases the adhesion of a subsequently applied lacquer and in particular results that are satisfactory over a wide concentration range of the inhibitor, regardless of whether the blasted surfaces are rinsed with water or not.
  • the object is achieved by designing the method of the type mentioned at the outset in accordance with the invention in such a way that at least in the final phase of the treatment, abrasives are used which are mixed with a solution containing phosphate ions and imine or imide compound.
  • the solution should be substantially free of metal, ammonium or amine cations that could be incorporated into the corrosion inhibiting layer formed.
  • the solution is therefore most conveniently prepared by dissolving imine or imide phosphate, if appropriate with additional free phosphoric acid, or by dissolving phosphoric acid and water-soluble imine or imide compound, generally the carbonate compounds, in water.
  • a nitrogen / carbon grouping is characteristic of imine or imide compounds, in which the NH group is bonded to one carbon atom by means of a double bond or to one carbon atom by means of two single bonds.
  • the H atom on the nitrogen can optionally be substituted.
  • Any compound that is soluble in phosphoric acid solution can be used.
  • abrasives are used which are mixed with a solution containing phosphate ions and aminoguanidine, auramine, creatine, dicyandiamide, guanidine, phthalimide, pyrrole, pyrroline, pyrrolidine, rosindulin and / or triphenylguanidine.
  • blasting media which are mixed with a solution containing phosphate ions and guanidine.
  • blasting agents are used which are mixed with an additive of phosphoric acid and guanidine carbonate in a weight ratio (0.3 to 3): 1, preferably (0.5 to 0.75): l, solution obtained are added. Equivalent amounts are recommended when using other imine or imide compounds.
  • the absolute amounts of active ingredients are not particularly critical. If the phosphoric acid concentration is above the optimal value, the major part of the excess phosphoric acid reacts with the iron or steel surface. Any residue that does not react is rinsed off, in particular if rinsing is provided. If the addition of guanidine or another imine or imide compound is more than the optimum, no real solution may be created, i.e. part of the addition remains unsolved. If the addition is not excessively high, there is no disadvantage from a technical point of view, only the process becomes uneconomical.
  • a further advantageous embodiment of the invention consists in using blasting media which are mixed with a solution obtained by adding 0.2 to 4.5 g / l guanidine (calculated as guanidine carbonate). Particularly favorable concentrations are in the range from 1.5 to 2.5 g / l. If the solutions are too dilute, satisfactory corrosion protection will no longer be achieved. At excessively high concentrations, paint adhesion can be impaired.
  • the duration of application of the method according to the invention depends on the condition of the metal surface to be treated. It can be used during the entire blast treatment, if necessary only in the final phase. This means that initially the wet radiation can only be carried out with the addition of water, and if necessary, it can also be blasted dry.
  • the treatment time with the blasting agent mixed with a solution of phosphate ions and imine or imide compound should expediently be in the range from 6 seconds to 2 minutes.
  • the treatment temperature is usually set to a value below 50 ° C, most advantageously to a value in the range from 10 to 25 ° C.
  • Suitable abrasives are e.g. Steel shot or grit, stone grit or granular mineral slag.
  • the pressure of the air / blasting agent jet should advantageously be 3.5 to 10 kg / cm2.
  • the amount of aqueous solution is usually in the range of 0.5 to 5 l / min.
  • Hot rolled steel was blasted with an air / mineral slag jet of 7 kg / cm2.
  • An aqueous solution of 2 g / l was applied to this jet Guanidine carbonate and 1.32 g / l phosphoric acid (calculated as 100% acid) were added.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Behandlung von Eisen- oder Stahloberflächen mit Hilfe fester Strahlmittel setzt man zwecks Verbesserung des Korrosionsverhaltens und der Haftung eines ggf. aufgebrachten Lackes mindestens in der Endphase der Behandlung Strahlmittel ein, die mit einer Phosphationen und Imin- bzw. Imidverbindung enthaltenden wäßrigen Lösung versetzt sind. Besonders geeignete Imin- bzw. Imidverbindungen sind Aminoguanidin, Auramin, Kreatin, Dicyandiamid, Phthalimid, Pyrrol, Pyrrolin, Pyrrolidin, Rosindulin und/oder Triphenylguanidin, vorzugsweise Guanidin. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung versetzt man das Strahlmittel mit einer durch Zugabe von Phosphorsäure und Guanidincarbonat im Gewichtsverhältnis (0,3 bis 3) : l, vorzugsweise (0,5 bis 0,75) : l, erhaltenen Lösung und stellt die Guanidinzugabe auf 0,2 bis 4,5 g/l, vorzugsweise l,5 bis 2,5 g/l (ber. als Guanidincarbonat), ein.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Eisen- oder Stahloberflächen mit Hilfe fester Strahlmittel, die mit einer wäßrigen inhibitorhaltigen Lösung versetzt sind.
  • Es ist bekannt, Eisen- und Stahloberflächen mit Hilfe fester Strahlmittel zu behandeln, um dadurch insbesondere große Flächen zu reinigen und für die Lackierung und dergl. vorzubereiten. Dabei wird es zunehmend gebräuchlicher, aus Gesundheits-, Sicherheits- und Umweltschutzgründen dem Luft/Strahlmittel-Strahl Wasser zuzusetzen. Dadurch soll insbesondere die Staubbelästigung im Hinblick auf das Personal und die Umgebung vermindert werden. Ein weiterer Vorteil dieses häufig auch als "Naßstrahlen" bezeichneten Prozesses ist, daß auch wasserlösliche korrosive Salze, die beim Trockenstrahlen auf der Oberfläche verbleiben, beseitigt werden können. Ein Nachteil des Naßstrahlens ist jedoch, daß die frisch gestrahlte Oberfläche sehr rein und in feuchtem Zustand äußerst reaktiv ist. Dadurch ist eine für eine anschließende Lackierung schädliche Rostbildung begünstigt.
  • Um diesen Nachteil zu beheben, ist es bekannt, dem Wasser einen Korrosionsinhibitor, wie Natriumnitrit und Polyphosphat, zuzusetzen. Beide Inhibitoren sind jedoch bezüglich der erforderlichen Konzentrationen sehr empfindlich. Beispielsweise kann Natriumnitrit die Korrosion bei richtiger Konzentrationseinstellung sehr wohl verringern. Aber bei Anwendung in zu niedriger Konzentration wird die Rostbildung beschleunigt. Polyphosphat läßt bei zu niedriger Konzentration die Rostbildung ebenfalls zu. Bei zu hohen Konzentrationen oder bei Anreicherung in der flüssigen Phase und teilweisem Auftrocknen auf der Metalloberfläche ist die Haftung des anschließend aufgebrachten Lackes unbefriedigend. Außerdem sind die mit diesen Korrosionsinhibitoren auf der Metalloberfläche erzeugten Filme wasserlöslich. Bei einer vorgesehenen Wasserspülung werden sie mithin von der Eisen- oder Stahloberfläche wieder entfernt, womit die Oberfläche erneut dem Korrosionsangriff ausgesetzt ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Behandlung von Eisen- oder Stahloberflächen mit Hilfe fester Strahlmittel bereitzustellen, das ein Rosten während des Strahlens und nach dem Strahlen unterbindet, die Haftung eines nachträglich aufgebrachten Lackes erhöht und das insbesondere zu befriedigenden Resultaten über einen weiten Konzentrationsbereich des Inhibitors führt, gleichgültig, ob die gestrahlten Oberflächen mit Wasser gespült werden oder nicht.
  • Die Aufgabe wird gelöst, indem das Verfahren der eingangs genannten Art entsprechend der Erfindung derart ausgestaltet wird, daß man mindestens in der Endphase der Behandlung Strahlmittel einsetzt, die mit einer Phosphationen und Imin- bzw. Imidverbindung enthaltenden Lösung versetzt sind.
  • Um zu vermeiden, daß die zugesetzte Lösung zu reaktiv ist, sollten aktivitätserhöhende Zusätze unterbleiben. Auch sollte die Lösung im wesentlichen frei von Metall-, Ammonium- oder Aminkationen sein, die in die gebildete korrosionsinhibierende Schicht eingebaut werden könnten.
  • Daher wird die Lösung am zweckmäßigsten durch Auflösen von Imin- bzw. Imidphosphat, ggf. mit zusätzlicher freier Phosphorsäure, oder durch Auflösen von Phosphorsäure und wasserlöslicher Imin- bzw. Imidverbindung, im allgemeinen der Carbonatverbindungen, in Wasser hergestellt.
  • Für Imin- bzw. Imidverbindungen ist eine Stickstoff/Kohlenstoff-Gruppierung charakteristisch, bei der die NH-Gruppe mittels einer Doppelbindung an ein Kohlenstoffatom oder mittels zweier Einfachbindungen an je ein Kohlenstoffatom gebunden ist. Das am Stickstoff befindliche H-Atom kann ggf. substituiert sein. Es kann jede Verbindung verwendet werden, die in phosphorsaurer Lösung löslich ist. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung setzt man Strahlmittel ein, die mit einer Phosphationen und Aminoguanidin, Auramin, Kreatin, Dicyandiamid, Guanidin, Phthalimid, Pyrrol, Pyrrolin, Pyrrolidin, Rosindulin und/oder Triphenylguanidin enthaltenden Lösung versetzt sind.
  • Besonders günstig ist es, Strahlmittel einzusetzen, die mit einer Phosphationen und Guanidin enthaltenden Lösung versetzt sind.
  • Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung verwendet man Strahlmittel, die mit einer durch Zugabe von Phosphorsäure und Guanidincarbonat im Gewichtsverhältnis (0,3 bis 3) : l, vorzugsweise (0,5 bis 0,75) : l, erhaltenen Lösung versetzt sind. Bei Verwendung anderer Imin- bzw. Imidverbindungen werden äquivalente Mengen empfohlen.
  • Die Absolutmengen an wirkamen Bestandteilen sind nicht besonders kritisch. Wenn die Phosphorsäurekonzentration oberhalb des optimalen Wertes liegt, reagiert der überwiegender Teil des Phosphorsäureüberschusses mit der Eisen- oder Stahloberfläche. Ein ggf. nicht reagierender Rest wird abgespült, insbesondere wenn eine Nachspülung vorgesehen ist. Sollte der Zusatz an Guanidin bzw. an einer anderen Imin- bzw. Imidverbindung mehr als das Optimum betragen, entsteht ggf. keine echte Lösung, d.h. ein Teil des Zusatzes verbleibt ungelöst. Sofern der Zusatz nicht übermäßig hoch ist, entsteht aus technischer Sicht kein Nachteil, nur wird das Verfahren unökonomisch.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, Strahlmittel einzusetzen, die mit einer durch Zugabe von 0,2 bis 4,5 g/l Guanidin (ber. als Guanidincarbonat) erhaltenen Lösung versetzt sind. Besonders günstige Konzentrationen liegen im Bereich von l,5 bis 2,5 g/l. Falls die Lösungen zu verdünnt sind, wird kein zufriedenstellender Korrosionsschutz mehr erzielt. Bei übermäßig hohen Konzentrationen kann die Lackhaftung beeinträchtigt sein.
  • Nach dem derzeitigen Kenntnisstand entstehen bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens chemisch gebundene Überzüge, die Eisen, Imin bzw. Imid und Phosphat enthalten.
  • Die Anwendungsdauer des erfindungsgemäßen Verfahrens richtet sich nach dem Zustand der zu behandelnden Metalloberfläche. Es kann während der gesamten Strahlbehandlung, ggf. auch erst in der Endphase, eingesetzt werden. Das heißt, anfangs kann eventuell die Naßstrahlung nur unter Zugabe von Wasser erfolgen, ggf. kann auch trocken gestrahlt werden.
  • Die Behandlungsdauer mit dem mit einer Lösung von Phosphationen und Imin- bzw. Imidverbindung versetzten Strahlmittel sollte zweckmäßigerweise im Bereich von 6 sec bis 2 min liegen. Die Behandlungstemperatur wird üblicherweise auf einen Wert unterhalb 50°C, am vorteilhaftesten auf einen Wert im Bereich von l0 bis 25°C eingestellt.
  • Im übrigen erfolgt die Durchführung des Naßstrahlens in konventioneller Weise. Geeignete Strahlmittel sind z.B. Stahlschrot oder -grieß, Gesteinsgrieß oder gekörnte Mineralschlacke. Der Druck des Luft/Strahlmittel-Strahles sollte zweckmäßigerweise 3,5 bis l0 kg/cm² betragen. Die Menge an wäßriger Lösung liegt üblicherweise im Bereich von 0,5 bis 5 l/min.
  • Die Erfindung wird anhand des Beispiels beispielsweise und näher erläutert.
    • BEISPIEL
  • Warmgewalzter Stahl wurde mit einem Luft/Mineralschlacke-Strahl von 7 kg/cm² gestrahlt. Diesem Strahl wurde eine wäßrige Lösung von 2 g/l Guanidincarbonat und l,32 g/l Phosphorsäure (ber. als l00%ige Säure) zugesetzt.
  • Nach der Behandlung, der ggf. eine Wasserspülung folgte, ließ man die Oberfläche trocknen. Anschließend wurde lackiert. Es wurde festgestellt, daß vor der Lackierung keine merkliche Rostbildung auftrat und der Lack selbst gut haftete.

Claims (5)

1. Verfahren zur Behandlung von Eisen- oder Stahloberflächen mit Hilfe fester Strahlmittel, die mit einer wäßrigen inhibitorhaltigen Lösung versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens in der Endphase der Behandlung Strahlmittel einsetzt, die mit einer Phosphationen und Imin- bzw. Imidverbindung enthaltenden Lösung versetzt sind.
2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß man Strahlmittel einsetzt, die mit einer Phosphationen und Aminoguanidin, Auramin, Kreatin, Dicyandiamid, Guanidin, Phthalimid, Pyrrol, Pyrrolin, Pyrrolidin, Rosindulin und/oder Triphenylguanidin enthaltenden Lösung versetzt sind.
3. Verfahren nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Strahlmittel einsetzt, die mit einer Phosphationen und Guanidin enthaltenden Lösung versetzt sind.
4. Verfahren nach Anspruch l, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Strahlmttel einsetzt, die mit einer durch Zugabe von Phosphorsäure und Guanidincarbonat im Gewichtsverhältnis (0,3 bis 3) : l, vorzugsweise (0,5 bis 0,75) : l, erhaltenen Lösung versetzt sind.
5. Verfahren nach Anspruch l, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man Strahlmttel einsetzt, die mit einer durch Zugabe von 0,2 bis 4,5 g/l, vorzugsweise l,5 bis 2,5 g/l Guanidin (ber. als Guanidincarbonat), erhaltenen Lösung versetzt sind.
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