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Dec 03, 2023

Übersicht über Korrosionsinhibitoren

Von Ashwin V. Parikh InhaltsverzeichnisBarriereschutzGalvanischer SchutzOberflächenvorbereitungBeschichtungsfilmeFlash RustingFormulierungsparameter Das Coatings Encyclopedic Dictionary (CED) definiert

Von Ashwin V. Parikh

InhaltsverzeichnisBarriereschutzGalvanischer SchutzOberflächenvorbereitungBeschichtungsfolienFlackrostRezepturparameter

Das Coatings Encyclopedic Dictionary (CED) definiert Korrosion als „die Verschlechterung von Metall oder Beton durch chemische oder elektrochemische Reaktionen, die sich aus der Einwirkung von Witterungseinflüssen, Feuchtigkeit, Chemikalien oder anderen Stoffen in der Umgebung, in der sie sich befinden, ergeben.“ Clive H. Hare hat eine ausführliche Studie zu diesem Thema durchgeführt und sie in der FSCT-Einheit Nr. 26 mit dem Titel „Korrosion und die Vorbereitung metallischer Oberflächen für die Lackierung“ veröffentlicht, die für jeden formulierenden Beschichtungschemiker eine Durchsicht wert ist.

In diesem Übersichtsartikel werden verschiedene Aspekte der Korrosion untersucht.

Wir wissen seit jeher, dass beim Rosten ein Volumen Stahl 20 Volumen Rost ergibt. Beschichtungschemiker formulieren Wartungsfarben und Hochleistungsbeschichtungen, um diese reaktiven Oberflächen vor Industrieschadstoffen in der Luft, Feuchtigkeit, Kondensation, chemischen Dämpfen, Meeresumgebungen und Umgebungen mit hoher Feuchtigkeit zu schützen. Formulierte Farben werden auf Brücken, Lagertanks, Silos, Stahlkonstruktionen, Rohrleitungen und Ausrüstung aufgetragen.

In einigen Fällen verhindern unformulierte „überalkalisierte Calciumsulfonate“ das Rosten, wenn sie unverändert auf Stahloberflächen aufgetragen werden. Spezialbeschichtungen verhindern Rostbildung, indem sie Feuchtigkeit verdrängen und fest auf dem Untergrund haften.

Es gibt zwei Hauptmechanismen des Lackschutzes: Barriere und Galvanik.

Barriereschutz Wie der Name schon sagt, bildet der Beschichtungsfilm eine Barriere, die Widerstand zwischen Umgebung und Material bietet. Dies war die herkömmliche Methode. Es ist erforderlich, dass der Beschichtungsfilm kontinuierlich und gleichmäßig ist und keine Löcher, Sprünge oder Brüche aufweist.

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Galvanischer SchutzGalvanischer Schutz, auch Opferschutz genannt, ist der Mechanismus, der bei der verzinkten Beschichtung von Stahl vom Typ „Tauch“ verwendet wird. Die Beschichtungsformulierung soll zinkreich sein und etwa 85 bis 95 Gewichtsprozent Zinkmetall enthalten. Dabei kommt das Prinzip der „galvanischen Zelle“ zum Einsatz. Dabei fungiert Wasser aus Regen, Feuchtigkeit, Tau als Elektrolyt, Zink an der Anode und Eisen an der Kathode erfüllen die funktionellen Anforderungen einer galvanischen Zelle. Elektrischer Strom schützt die Oberfläche kathodisch vor Korrosion. Zink wird im Prozess korrodiert und verschwendet, daher der Begriff „Opferschutz“. Da der Schutz durch elektrische Mittel erfolgt, ist eine lochfreie Beschichtung nicht unbedingt erforderlich. Darüber hinaus sollte es zu keiner Korrosion kommen, wenn die Deckschicht über der zinkreichen Grundierung beschädigt wird.

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Oberflächenvorbereitung Der Erfolg einer bestimmten Beschichtung hängt davon ab, wie gut die Oberfläche vorbereitet ist. Die Vorbereitungsanforderungen variieren je nach Beschichtungstyp, Untergrundbedingungen, z. B. neu oder gestrichen, bei Lackierung von der Art der Farbe – Öl- oder Wasserbasis – und der exponierten Umgebung – mild oder stark. Wenn es mild ist, entfernen Sie losen Rost und verwenden Sie eine Grundierung. Bei schwerwiegenden Schäden wird Sandstrahlen empfohlen. Beachten Sie, dass die Oberflächenvorbereitung bei der Verwendung wasserbasierter Beschichtungen sehr wichtig ist, da die Beschichtung das Öl nicht benetzt. Für lösungsmittelbasierte Farben ist eine einigermaßen saubere Oberfläche akzeptabel.

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Beschichtungsfilme Eine gute Faustregel ist, mindestens 5 mil (trocken) in mindestens drei Schichten aufzutragen. Für Grundierungen ist eine Filmdicke von 1,0 bis 1,5 mil ausreichend. Da es mit der Zeit aufgrund von Kalkbildung, Witterungseinflüssen, Betriebsbedingungen und mechanischem Abrieb zu einem Filmverlust kommt, muss als vorbeugende Wartung eine Trockenfilmdicke von 5 mm durch Neuanstrich und regelmäßige Messung der Filmdicke eingehalten werden.

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Flugrost Das Auftreten kleiner brauner Rostflecken auf heller Farbe auf Wasserbasis wird als Flugrost bezeichnet und tritt während der Trocknungsphase auf, wenn Farbe auf Wasserbasis auf einen eisenhaltigen Untergrund aufgetragen wird. Helle Beschichtungen können dunkel werden. Dies ist bei Polyvinylacetatformulierungen häufiger der Fall als bei Acrylverbindungen. Dies ist auf den langsamen Trocknungsprozess des Lackfilms und die Reaktion des gelösten Sauerstoffs im Lack mit hoher Luftfeuchtigkeit zurückzuführen. Wir wissen, dass Amine während des Trocknens die basischen Bedingungen aufrechterhalten und Salze durch anodische und puffernde Wirkungen die basische Seite in Filmen aufrechterhalten.

Um Flugrost zu bekämpfen, fügen Sie also etwa 0,5 bis 1,0 Pfund pro Gallone rosthemmendes Pigment hinzu, wie z. B. Zinkhydroxyphosphit, Molybdän oder Zinkphosphat. Alternativ haben sich auch 0,25 % einer der folgenden Substanzen als wirksam erwiesen: Ammoniumbenzoat, Natriumbenzoat, Natriumnitrit, Kaliumnitrit, Natriumphosphat, Aminomethylpropanol (AMP) oder Morpholin.

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Formulierungsparameter Einige Punkte, die Sie bei der Formulierung rosthemmender Beschichtungen beachten sollten, sind:

Ich hoffe, dass dieser kurze Überblick als gute Referenz für neue Chemiker in der Beschichtungsformulierung und für erfahrene Chemiker dient, die ihre bestehenden Formulierungen optimieren möchten.

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Über den Autor: Ashwin V. Parikh, Experte für den Fertigungs-/Prozessbereich bei VerticalNet (Horsham, PA), ist Chemiker und Chemieingenieur mit einem MSIA-Abschluss (Master of Science in IndustrialAdministration). Er hatte verschiedene Positionen bei Glidden-ICI, Union Carbide, Coulter Electronics, Buckman Labs und Witco Corp. in den Bereichen technische Vertriebsschulung, Vertriebsmanagement und Kundenbetreuung inne. Parikh hat sich auch mehrfach zum Thema Beschichtungstechnologie an die FSCT (Federation of Societies for Coating Technology) gewandt.

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