DE102008051264A1

DE102008051264A1 - Korrosionsschutzmittel

Info

Publication number: DE102008051264A1
Application number: DE102008051264A
Authority: DE
Inventors: Franz Mayr; Werner Handl
Original assignee: Steyr Daimler Puch Fahrzeugtechnik AG and Co KG
Current assignee: Magna Steyr Fahrzeugtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2010-04-15
Also published as: WO2010040859A3; CN102177228A; WO2010040859A2; EP2350243A2; US20110275548A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Korrosionsschutzmittel für metallische Bauteile. Um ein umweltverträgliches Korrosionsschutzmittel zu schaffen, das auf metallischen Bauteilen aufgebracht werden kann, ohne dass die Bauteile vor einem Verbauen vom Korrosionsschutzmittel befreit werden müssen, ein gutes Beschichten auch öliger Oberflächen erlaubt, eine große Korrosionsschutzwirkung aufweist und auch kompatibel mit wässrigen Schmiermittelzusammensetzungen ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Korrosionsschutzmittel umfasst (in Gewichtsprozent): a) mehr als 50% Wasser; b) ein Tensid; c) ein Borsäurederivat; d) einen plättchen- oder stäbchenförmigen Füllstoff; e) optional ein Bindemittel; f) optional ein Carbonsäuresalz.

Description

Die Erfindung betrifft ein Korrosionsschutzmittel für metallische Bauteile.
Ein Korrosionsschutzüberzug auf einem metallischen Bauteil, insbesondere einem Bauteil mit einem hohen Anteil an Eisen, z. B. einem Stahlbauteil, soll den Bauteil vor oxidativer Korrosion schützen und umweltverträglich sein.
Von einem Korrosionsschutzmittel, das zum Herstellen von Korrosionsschutzüberzügen auf metallischen Bauteilen verwendet werden soll, wird zudem häufig gefordert, dass dieses nach einem Verbauen der Bauteile in Maschinen oder Anlagen nicht stört bzw. nicht vor dem Verbauen entfernt werden muss, was aufwendig und daher unerwünscht ist. Diesbezüglich kann auch gefordert sein, sofern für einzelne Bauteile wässrige Schmiermittelzusammensetzungen verwendet werden, dass das Korrosionsschutzmittel bzw. die Korrosionsschutzüberzüge mit derartigen Schmiermittelzusammensetzungen, z. B. solche gemäß der Druckschrift WO 2007/098523 A2 , verträglich sind.
Gemäß dem Stand der Technik bestehen Korrosionsschutzüberzüge meist aus öligen oder öl- oder fetthaltigen Überzügen. Diese Überzüge sind häufig paraffinische, naphthenische oder aromatische Mineralöle oder auch synthetische oder natürliche Fette bzw. Öle. Diese bekannten Korrosionsschutzüberzüge dienen dazu, eine Oberfläche von Bauteilen durch eine Öl- oder Fettschicht gegen Feuchtigkeit und oxidativen Angriff abzudichten. Bei oder nach der Montage der so geschützten Bauteile sind die Korrosionsschutzüberzüge in vielen Fällen störend und daher unerwünscht. Die Bauteile werden daher vor einem Verbauen zumeist in aufwendigen Verfahren entfettet und gereinigt. Dies führt nicht nur zu erheblichen Umweltbelastungen, sondern auch zu beachtlichen Mehrkosten.
Aus dem Stand der Technik sind auch wässrige Korrosionsschutzmittel bekannt geworden, die Carbonsäuren und Phosphatester enthalten. Solche Korrosionsschutzmittel sollen zwar einen oxidativen Angriff auf metallische Bauteile verzögern, sind jedoch nicht oder nur unzureichend mit wässrigen Schmiermittelzusammensetzungen verträglich.
Aus der Druckschrift JP 2003013263 A ist ein wässriges Korrosionsschutzmittel bekannt geworden, welches für Bauteile aus Stahl eingesetzt werden kann. Gemäß dieser Druckschrift wird ein Korrosionsschutzmittel auf wässriger Basis offenbart, das neben Wasser und Additiven wie Tensiden und Verdickungsmitteln, z. B. Kaolin, Ton oder Mica, Pigmente enthält, welche einen Korrosionsschutz gewährleisten sollen. Die Pigmente, welche z. B. aus Phosphaten wie Zinkphosphat oder Magnesiumphosphat bestehen, weisen eine durchschnittliche Teilchengröße von höchstens 3 μm auf. Nach der Lehre dieser Druckschrift wird eine durchschnittliche Teilchengröße der Pigmente klein gewählt, damit die Pigmente nicht agglomerieren. Eine Korrosionsschutzwirkung eines derartigen Korrosionsschutzmittels beruht im Wesentlichen ausschließlich auf der durch die Pigmente hervorgerufenen Wirkung, was für einen nachhaltigen Korrosionsschutz unbefriedigend ist. Darüber hinaus kann auch nicht ausgeschlossen werden, trotz der geringen Teilchengröße, dass die vorgesehenen Pigmente agglomerieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Korrosionsschutzmittel der eingangs genannten Art bereitzustellen, das ein gutes Beschichten metallischer Bauteile, gegebenenfalls auch geölter oder gefetteter metallischer Bauteile, erlaubt, wobei das Korrosionsschutzmittel bzw. ein aus diesem erstellter Korrosionsschutzüberzug weder vor einem Verbauen der Bauteile entfernt werden muss noch nach dem Verbauen stört und wobei das Korrosionsschutzmittel bzw. der aus diesem erstellte Korrosionsschutzüberzug große Korrosionsschutzwirkung aufweist, umweltverträglich und mit einer wässrigen Schmiermittelflüssigkeit kompatibel ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Korrosionsschutzmittel gelöst, welches umfasst (in Gewichtsprozent):

a) mehr als 50% Wasser;
b) ein Tensid;
c) ein Borsäurederivat;
d) einen plättchen- oder stäbchenförmigen Füllstoff;
e) optional ein Bindemittel;
f) optional ein Carbonsäuresalz.

Die mit einem erfindungsgemäßen Korrosionsschutzmittel erzielten Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, dass mit diesem ein wässriger Korrosionsschutzüberzug für metallische Bauteile hergestellt werden kann, der eine doppelte Korrosionsschutzwirkung aufweist. Zum einen dichtet der plättchen- oder stäbchenförmige Füllstoff, dessen Teilchen ein sehr großes Aspektverhältnis, also großes Verhältnis von Teilchendurchmesser bzw. -länge zu Teilchendicke, aufweisen, durch die Anlagerung von Teilchen an der Oberfläche des Bauteils diese ab, sodass sehr lange Diffusionswege für korrosiv wirkende Stoffe entstehen, die mit der beschichteten Oberfläche in Kontakt kommen. Somit ist ein physikalisch wirksamer Korrosionsschutzmechanismus gegeben. Zum anderen ist ein Borsäurederivat vorgesehen, beispielsweise ein Umsetzungsprodukt von Borsäureanhydrid mit Triethanolamin, sodass auch ein chemisch wirksamer Korrosionsschutzmechanismus gegeben ist. Insbesondere in Kombination mit den vorgesehenen Füllstoffen hat sich gezeigt, dass ein Korrosionsschutzüberzug hergestellt werden kann, welcher keine oder nur eine geringe Zahl von Kapillarkanälen für Gase wie Luft aufweist und die beschichtete Oberfläche zudem auf chemische Weise schützt. Damit ist die Oberfläche nicht nur quasi diffusionsdicht, sondern auch chemisch passiviert. Günstig ist es auch, dass das erfindungsgemäße Korrosionsschutzmittel mit wässrigen bzw. wasserhaltigen Schmier- oder Kühlflüssigkeiten völlig verträglich ist, wobei sich in Bezug auf wässrige Schmierflüssigkeiten überraschend gezeigt hat, dass durch das Zusammenwirken eines erfindungsgemäßen Korrosionsschutzmittels in Form eines Korrosionsschutzüberzuges mit wässrigen Schmierflüssigkeiten eine Schmierwirkung erhöht wird, da das erfindungsgemäße Korrosionsschutzmittel zur Absenkung eines Reibungskoeffizienten führt.
Bevorzugt ist es im Rahmen der Erfindung, um einen möglichst dichten Korrosionsschutzüberzug mit wenigen oder im Wesentlichen keinen Kapillarkanälen zu erhalten, dass das Korrosionsschutzmittel einen plättchenförmigen Füllstoff umfasst. Besonders geeignete Füllstoffe sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Grafit, Glimmer, hexagonales Bornitrid, Talkum, Kaolin und Eisenglimmer. Günstig erweist es sich diesbezüglich auch, dass ein durchschnittlicher Teilchendurchmesser des plättchenförmigen Füllstoffs kleiner als 15 μm, vorzugsweise als 10 μm, insbesondere kleiner als 7,5 μm, ist. Bevorzugt beträgt ein durchschnittlicher Teilchendurchmesser 0,5 bis 5,0 μm.
Als Tenside können grundsätzlich beliebige Stoffe eingesetzt werden, welche eine Oberflächenspannung senken. Bevorzugt ist es jedoch, um sowohl eine statische als auch dynamische Oberflächenspannung zu senken, wenn öl- oder fetthaltige Oberflächen zu benetzen sind, ein Acetylenderivat einzusetzen, wobei Acetylenglykol bevorzugt ist. Derartige Tenside bzw. Netzmittel haben den Vorteil, dass gute Benetzungsleistungen erreichbar sind, ohne dass toxische oder umweltschädliche Nebeneffekte zu befürchten sind. Darüber hinaus ist bei einem Einsatz von Acetylenderivaten ein besonders große Korrosionsschutzwirkung aufweisendes Korrosionsschutzmittel herstellbar, wenngleich das Zusammenwirken dieser Komponente mit den anderen korrosionsschutzaktiven Komponenten des Korrosionsschutzmittels noch nicht geklärt ist.
Zur besseren Haftung und zur Verbesserung einer Abriebsbeständigkeit kann dem Korrosionsschutzmittel ein Bindemittel aus der Gruppe der Polysaccharide beigemengt sein.
Des Weiteren kann bei einem erfindungsgemäßen Korrosionsschutzmittel ein Carbonsäuresalz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zinkstearat, Calciumstearat, Aluminiumstearat, Zinkoleat, Calciumoleat und Aluminiumoleat vorgesehen sein, was sich als vorteilhaft erwiesen hat.
Entsprechend den vorstehenden Erläuterungen ist ein erfindungsgemäßes Korrosionsschutzmittel im Wesentlichen frei von Phosphaten, was im Hinblick auf eine Umweltverträglichkeit einen weiteren Vorteil darstellt.
Um eine Kompatibilität mit wässrigen Schmiermittelzusammensetzungen zu fördern, kann auch vorgesehen sein, dass das Korrosionsschutzmittel mehr als 80%, vorzugsweise mehr als 90%, Wasser umfasst.
Eine Menge der Füllstoffe kann in weiten Bereichen beliebig gewählt werden. Ein bevorzugter Bereich, in welchem eine hohe Korrosionsschutzwirkung gegeben ist, das Korrosionsschutzmittel sich aber auch leicht verarbeiten bzw. auf metallische Bauteile aufbringen lässt, beträgt 0,5 bis 30%, bevorzugt 0,5 bis 5,0%.
Eine Menge des Tensids im Korrosionsschutzmittel liegt bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 2,0%. In diesem Bereich kommen die Vorteile des Tensids voll zum Tragen. Bei niedrigeren Gehalten ist unter Umständen eine gewünschte Wirkung des Tensids nicht gegeben. Auch höhere Gehalte als 2,0% können sich als nachteilig erweisen.
Um eine gewünschte chemische Korrosionsschutzwirkung bestmöglich zu erreichen, sind vorzugsweise 0,5 bis 10% des Borsäurederivats, z. B. eines Reaktionsproduktes von Borsäureanhydrid mit Triethanolamin oder eines anderen Borsäureaminesters, vorgesehen.
Entsprechend den Vorteilen eines erfindungsgemäßen Korrosionsschutzmittels wird dieses bevorzugt für Bauteile aus einer Stahllegierung eingesetzt. Ein Aufbringen des Korrosionsschutzmittels kann auf beliebige Art erfolgen, insbesondere durch Tauchen eines Bauteils oder Aufsprühen des Korrosionsschutzmittels auf den Bauteil.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
Beispiel 1
In einem Rührkessel mit einer Dissolverscheibe werden 90,5 Liter entmineralisiertes Wasser vorgelegt und 0,5 kg Acetylenglykol zugegeben. Sodann werden darin 3,5 kg Methylcellulose (Viskosität 300 mPas 2%ig Höppler) gelöst. Danach werden 2,0 kg Grafit (d50 4,0 μm, 99,5% Kohlenstoff) und 3,5 kg eines Borsäurederivats, hergestellt durch Reaktion von Borsäureanhydrid mit Triethanolamin, zugesetzt. Diese Mischung wird danach mittels eines Dispergiergerätes homogenisiert. Nach der Homogenisierung werden Bauteile aus Stahl mit dem so hergestellten Korrosionsschutzmittel besprüht oder in diesem getaucht. Nach dem Trocknen bildet sich ein dichter Überzug, welcher die Teile vor oxidativem Angriff schützt und mit wässrigen Schmiermittelzusammensetzungen äußerst gut verträglich ist.
Beispiel 2
Gemäß dem Verfahren nach Beispiel 1 werden 92,0 Liter entmineralisiertes Wasser vorgelegt und 2,0 kg Polyvinylalkohol (vollhydrolysiert, Viskosität 30 mPas 2ig% Höppler) gelöst sowie 0,5 kg Acetylenglykol zugegeben. Danach werden 2,5 kg Grafit (d50 4,0 μm, und 99,5% Kohlenstoff) und 2,0 kg Zinkstearat sowie 1,0 kg Borsäurederivat (hergestellt gemäß Beispiel 1) zugesetzt. Das so hergestellte Korrosionsschutzmittel kann entsprechend Beispiel 1 angewendet werden.
Beispiel 3
Gemäß dem Verfahren nach Beispiel 1 werden 90,0 Liter entmineralisiertes Wasser vorgelegt und 0,5 kg Acetylenglykol zugegeben. Sodann werden darin 3,5 kg Methylcellulose (Viskosität 300 mPas 2%ig Höppler) gelöst. Es werden dann 2,5 kg Glimmerpulver (d50 2,0 μm) zugesetzt und 3,5 kg Borsäurederivat (hergestellt gemäß Beispiel 1) gelöst. Das Korrosionsschutzmittel kann entsprechend Beispiel 1 angewendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2007/098523 A2 [0003]
- JP 2003013263 A [0006]

Claims

Korrosionsschutzmittel, umfassend (in Gewichtsprozent): a) mehr als 50% Wasser; b) ein Tensid; c) ein Borsäurederivat; d) einen plättchen- oder stäbchenförmigen Füllstoff; e) optional ein Bindemittel; f) optional ein Carbonsäuresalz.
Korrosionsschutzmittel nach Anspruch 1, umfassend einen plättchenförmigen Füllstoff.
Korrosionsschutzmittel nach Anspruch 2, wobei der plättchenförmige Füllstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Grafit, Glimmer, hexagonales Bornitrid, Talkum, Kaolin und Eisenglimmer.
Korrosionsschutzmittel nach Anspruch 3, wobei ein durchschnittlicher Teilchendurchmesser des plättchenförmigen Füllstoffs kleiner als 15 μm, vorzugsweise kleiner als 10 μm, insbesondere kleiner als 7,5 μm, ist.
Korrosionsschutzmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Tensid ein Acetylenderivat ist.
Korrosionsschutzmittel nach Anspruch 5, wobei das Acetylenderivat ein Acetylenglykol ist.
Korrosionsschutzmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend ein Bindemittel aus der Gruppe der Polysaccharide.
Korrosionsschutzmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend ein Carbonsäuresalz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zinkstearat, Calciumstearat, Aluminiumstearat, Zinkoleat, Calciumoleat und Aluminiumoleat.
Korrosionsschutzmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Zusammensetzung im Wesentlichen frei von Phosphaten ist.
Korrosionsschutzmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend mehr als 80%, vorzugsweise mehr als 90%, Wasser.
Korrosionsschutzmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend 0,5 bis 30% Füllstoffe.
Korrosionsschutzmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend 0,1 bis 2,0% Tensid.
Korrosionsschutzmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend 0,5 bis 10% des Borsäurederivats, vorzugsweise eines Reaktionsproduktes von Borsäureanhydrid mit Triethanolamin.
Verwendung eines Korrosionsschutzmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 13 als Korrosionsschutzüberzug auf Bauteilen aus einer Stahllegierung.
Kombination einer wässrigen Schmiermittelflüssigkeit mit einem Korrosionsschutzmittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.