Korrosionsschutz bei Eisenmetallen: Von der Bearbeitung bis zur Lagerung im Freien

Rost ist die Oxidation von Eisen und Stahl, während Korrosion den allgemeineren Zerfall von Metallen bezeichnet. Für Formulierer besteht die praktische Herausforderung darin, einen Schutz auszuwählen, der für jede Phase des Lebenszyklus von Eisenmetallen geeignet ist: die Bearbeitung in wasser- oder ölbasierten Flüssigkeiten, die Lagerung und den Transport sowie die langfristige Exposition im Freien. Dies kann wasser- oder öllösliche Korrosionsinhibitoren, dünnschichtige Rostschutzmittel oder hochbelastbare Schutzfilme erfordern.

Korrosion entsteht, wenn ungeschütztes Metall mit Feuchtigkeit, Salz oder Prozessflüssigkeiten in Berührung kommt – vom Stahl direkt aus dem Walzwerk bis hin zu Bauteilen im Transport oder stillgelegten Anlagen. NACE International, heute AMPP, schätzte die weltweiten jährlichen Kosten auf 2,5 Billionen US-Dollar. Für die Entwickler von Rostschutzmitteln, Metallbearbeitungsflüssigkeiten und Industrieschmierstoffen ist die Auswahl des richtigen Korrosionsinhibitors daher eine zentrale Entscheidung bei der Rezepturentwicklung.

Die Auswahl richtet sich zunächst nach der Dauer und der Intensität der Einwirkung. Korrosionsinhibitoren bieten Schutz während des Betriebs in öl-, lösungsmittel- oder wasserbasierten Flüssigkeiten, darunter Metallbearbeitungsflüssigkeiten, Hydraulikflüssigkeiten, Getriebeöle und Fette. Dünnschicht-Rostschutzmittel schützen Oberflächen während der Bearbeitung, des Transports und der Lagerung, während Hochleistungsprodukte für langfristige oder Außenanwendungen ausgelegt sind. Die chemische Zusammensetzung sollte daher für das jeweilige Schutzszenario validiert werden.

Der erforderliche Schutz unterscheidet sich erheblich je nach Verarbeitung, Transport, Einsatz im Betrieb und Exposition im Freien.

Bei all diesen Anwendungen sehen sich die Formulierer zudem mit strengeren VOC- und Kennzeichnungsvorschriften, Versorgungsengpässen bei Erdölwachsen sowie anspruchsvolleren Anforderungen an die Löslichkeit in Basisölen der Gruppe II und höher konfrontiert.

Die in Frage kommenden chemischen Zusammensetzungen sollten unter den Bedingungen getestet werden, denen das Endprodukt ausgesetzt sein wird:

Kühlschmierstoffe auf Wasserbasis kühlen und schmieren effektiv, doch gelöster Sauerstoff, Chlorid- und Schwefelverbindungen können frisch bearbeitete Eisenoberflächen angreifen. Der Schutz kann nachlassen, wenn das Kühlmittel altert, die Alkalitätsreserve sinkt, die Verunreinigung durch hartes Wasser zunimmt oder mikrobielles Wachstum die Flüssigkeit verändert. Der Inhibitor muss daher während der Bearbeitung und bei kurzfristiger Lagerung Schutz bieten, ohne dass es zu unerwünschten Schaumbildung, Rückständen oder Stabilitätsproblemen kommt.

Bei wasserbasierten Systemen kann eine neutralisierte organische Polycarbonsäure einen hochwirksamen wasserlöslichen Inhibitor bilden, der Eisenoberflächen schützt, ohne klebrige Rückstände zu hinterlassen, nachdem die Wasserphase verdunstet ist. Die chemische Zusammensetzung muss zudem eine geringe Schaumbildung und Stabilität gegenüber hartem Wasser gewährleisten. Die Leistungsfähigkeit sollte bei der vorgesehenen Neutralisation, Dosierung, Verdünnung und Wasserhärte durch geeignete Korrosions- und Stabilitätstests überprüft werden.

Lubrizol, das über IMCD vertrieben wird, bietet vier sich ergänzende Technologien für verschiedene Phasen des Schutzes von Eisenmetallen an: LUBRIZOL® MT2285 für Flüssigkeiten auf Wasserbasis, LUBRIZOL® IC9RTD2 für Flüssigkeiten auf Ölbasis, ALOX® MT1000 für den Dünnschichtschutz bei Lagerung und Transport in Innenräumen sowie ALOX® MT9335 für anspruchsvolle Außenanwendungen.

LUBRIZOL® MT2285 ist eine zu 85 % aktive, feste organische Polycarbonsäure, die – üblicherweise mit einem Amin – neutralisiert wird, um einen wasserlöslichen Korrosionsinhibitor zu bilden, und als Weiterentwicklung von BECROSAN™ 2131 positioniert ist. In Lubrizol-Tests erreichte das mit Triethanolamin neutralisierte Material einen Korrosionsbruchpunkt von 2,0 % im ISP-287-Gusseisenspan-Test, eine Haltbarkeit von neun Tagen im ASTM D1748-Feuchtigkeitstest bei 5 % sowie eine klare, ablagerungsfreie Hartwasserstabilität nach 24 Stunden bei 200 und 1.000 ppm bei 5 %. Es vereint den Schutz von Eisenmetallen mit geringer Schaumbildung, keinen klebrigen Rückständen nach der Verdunstung, Hartwasserstabilität, einfacher Handhabung und geringem Geruch.

LUBRIZOL® IC9RTD2 ist ein flüssiger Korrosionsschutz auf Basis eines firmeneigenen Sulfonat-Carboxylat-Komplexes für industrielle Schmierstoffe auf Ölbasis. Seine Wirksamkeit gegen Eisenkorrosion und seine Löslichkeit in einem breiten Spektrum von Grundölen ermöglichen den Einsatz in Rostschutzflüssigkeiten, Hydraulikflüssigkeiten, Getriebeölen und Fetten. Daten von Lubrizol zeigen, dass das Produkt den ASTM D665B-Test mit synthetischem Meerwasser bei einer Konzentration von 415 ppm in Hydrauliköl nach ISO 46 bestanden hat, im ASTM D1748-Feuchtigkeitstest bei einer Zugabemenge von 5 % in Öl und D60-Lösungsmittel mehr als 60 Tage standhielt und den Schutz im ASTM B117-Salzsprühtest mit steigender Zugabemenge in naphthenischem Öl und D60-Lösungsmittel verbesserte. Bei einem Anteil von 13 % oder weniger müssen Endprodukte möglicherweise nicht als hautsensibilisierend gekennzeichnet werden, wobei die Einstufung von der vollständigen Formulierung und den geltenden lokalen Vorschriften abhängt und in der Verantwortung des Formulierers liegt.

ALOX® MT1000 ist ein erdölwachsfreier Dünnfilm-Rostschutzzusatz auf Basis von speziell entwickeltem synthetischem Wachs. Das aktuelle Lubrizol-Produktdatenblatt beschreibt eine barium- und schwermetallfreie Zusammensetzung, eine niedrigere Schmelztemperatur für eine einfachere Herstellung, den weltweiten Registrierungsstatus sowie die Löslichkeit in einer Reihe von Verdünnungsmitteln. Sein Gehalt an synthetischem Wachs bietet eine Alternative zur Erdölwachs-Technologie aus zuverlässiger Quelle. Die Leistungsdaten von Lubrizol sollten in der vollständigen Formulierung und unter den vorgesehenen Testbedingungen bewertet werden.

ALOX® MT9335 ist ein hochwirksames Rostschutzadditiv auf Basis der Hybridpolymer-Technologie. Es bildet einen klaren, flexiblen, berührungstrockenen, selbstheilenden Wachsfilm, der eine Sichtprüfung ermöglicht. In Lubrizol-Tests an 1008-Stahl-Q-Platten erreichten Beschichtungen, die mit einer Nassschichtdicke von 203,2 µm aufgetragen und auf 67,5 Gew.-% in Mineralbenzin verdünnt wurden, im ASTM B117-Salzsprühtest durchschnittlich 3.309 Stunden bis zum Versagen, verglichen mit 1.932 Stunden bei der branchenüblichen Chemie. Bei 45 und 67,5 Gew.-% erreichte ALOX® MT9335 im ASTM D1014-Freiluftversuch durchschnittlich etwa 213 bzw. 627 Tage, und die Schichten wiesen nach 500 Stunden UV-Bestrahlung gemäß ASTM G154, Zyklus 1, nur minimale Rostbildung oder Verfärbung auf. Es bietet zudem Flexibilität bei niedrigen Temperaturen und Beständigkeit gegen Tropfenbildung und kann mit Calciumsulfonaten, Erdöl- und mikronisierten Wachsen sowie Polyisobutylen-Verdickungsmitteln formuliert werden.

Die Auswahl unter diesen Technologien erfordert die Abstimmung des Flüssigkeitssystems und des Untergrunds auf die erforderliche Schutzdauer, die Auftragsmethode und die Betriebsumgebung sowie die anschließende Validierung der Leistung in der vollständigen Formulierung.

Die technischen Teams von IMCD helfen Entwicklern dabei, ausgehend von den Anwendungsanforderungen eine validierte Formulierung zu erstellen, indem sie sie bei der Auswahl der chemischen Wirkstoffe, bei Leistungstests, bei der Kompatibilitätsprüfung und bei der Erstellung der behördlichen Unterlagen unterstützen.

Wenden Sie sich an einen technischen Experten von IMCD, um die Lubrizol-Technologie zu besprechen, die am besten zu Ihrer Formulierung passt.