Korrosionsinhibitoren für saure Lösungen

Abstract

 Beansprucht ist die Verwendung von Alkylmonophosphonsäuren (C_8-10) im Gemisch mit Tensiden als Korrosionsinhibitoren gegenüber Metallen in sauren Lösungen, wobei das Mischungsverhältnis Alkylmonophosphonsäure : Tensid 2 : 1 bis 1 : 10 (1 : 1) beträgt und die Konzentration der Alkylmonophosphonsäure 0,001-0,5 (0,02-0,2) g/l.
Bevorzugt werden in den Mitteln, besonders im Hinblick auf eine nicht erwünschte Schaumbildung, nichtionische Tenside eingesetzt, insbesondere Anlagerungsprodukte von Äthylenoxid und/oder Propylenoxid an Fettalkohole, Fettamine oder Fettsäuren (C_12-18) oder an Alkylphenole (C_6-15).
Vorteil: Gute Inhibierung von Aluminium und Aluminiumlegierungen, Chromnickelstahl, Normalstahl und Messing gegenüber Mineralsäuren. Auch Kupfer wird vor dem Angriff durch Salpetersäure geschützt.
7 Anwendungsbeispiele

Beschreibung

[0001] Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von bestimmten Alkylmonophosphonsäuren im Gemisch mit Tensiden als Korrosionsinhibitoren in sauren Lösungen für Metalle.

[0002] Als Korrosionsinhibitoren für Aluminium sind schon verschiedene Stoffe vorgeschlagen worden, die aber wie beispielsweise Wasserglas oder Oxidationsmittel wie Permanganate oder Chromate entweder nicht oder nicht genügend in sauren Lösungen wirksam sind. Auch sind bereits kolloidale Eiweißverbindungen und Fettsäuren vorgeschlagen worden, deren Hemmwerte unzureichend sind.

[0003] Ebenfalls ist es bekannt, in salzsauren Lösungen als Korrosionsinhibitor Hexamethylentetramin zu verwenden, das aber den Angriff von Schwefelsäure und Phosphorsäure nur geringfügig hemmt.

[0004] Schließlich ist es auch bereits bekannt, lösliche Aminopolyphosphonsäuren mit drei oder mehr Phosphonsäuregruppen im Molekül als Korrosionsinhibitor für Aluminium und Aluminiumlegierungen gegenüber sauren Lösungen, die Schwefelsäure oder Phosphorsäure enthalten, zu verwenden. Diese bekannte Arbeitsweise, die zu guten Ergebnissen führt, ist jedoch nur für-Aluminium und bestimmte Säuren anwendbar.

[0005] Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Korrosionsinhibitoren für saure Lösungen mit einer größeren Anwendungsbreite zu ermitteln. Es wurde gefunden, daß man gute Ergebnisse erhält, wenn man Alkylmonophosphonsäuren mit 8 bis 10 Kohlenstoffatomen im Gemisch mit Tensiden als Korrosionsinhibitoren in sauren Lösungen verwendet. Das Mischungsverhältnis in Gew.% von Alkylmonophosphonsäure : Tensid kann dabei in erheblichem Umfang wie 2 : 1 bis 1 : 10 schwanken. Vorzugsweise wird jedoch ein Mischungsverhältnis von etwa 1 : 1 angewendet.

[0006] Die Konzentration der Alkylmonophosphonsäure, bezogen auf die Konzentration der zur Anwendung gelangenden Lösung, kann in dem Bereich von 0,001 bis 0,5, vorzugsweise 0,02 bis 0,2 g/1 liegen. Diese Konzentration entspricht 1 bis 500 ppm, vorzugsweise 20 bis 100 ppm.

[0007] Die verwendeten Tenside können anionischen, kationischen oder nichtionogenen Charakter haben. Es können auch Gemische verschiedener Tenside Anwendung finden. Zweckmäßigerweise werden jedoch insbesondere im Hinblick auf eine nicht erwünschte Schaumentwicklung nichtionogene Tenside wie insbesondere Anlagerungsprodukte von Äthylenoxid und/oder Propylenoxid an Fettalkohole, Fettamine oder Fettsäuren mit 12 bis 18 C-Atomen oder an Alkylphenole mit 6 bis 15 C-Atomen in der Alkylkette eingesetzt.

[0008] Bei einer Verwendung der Alkylmonophosphonsäuren im Gemisch mit den genannten Tensiden wird eine gute Inhibierung von Aluminium und Aluminiumlegierungen, Chromnickelstahl, Normalstahl und Messing gegenüber Mineralsäuren erzielt. Auch Kupfer wird vor dem Angriff durch Salpetersäure geschützt. Die Säurekonzentration in den sauren Lösungen kann in dem Bereich von 0,1 bis 20 Gew.% liegen. Vorzugsweise werden die erfindungsgemaßen Korrosionsinhibitoren für saure Lösungen verwendet, deren Konzentration zwischen 0,5 und 10 Gew.% liegt.

[0009] Die zu erzielenden Ergebnisse sind insofern besonders überraschend, weil weder die verwendeten Alkylmonophosphonsäuren noch die Tenside allein eine inhibierende Wirkung zeigen.

Beispiel 1

[0010] Es wurde der Angriff von verschiedenen im einzelnen gegenüber Aluminium in der nachstehenden Tabelle 1 angegebenen anorganischen Säuren überprüft. Die Konzentration der Säure betrug dabei jeweils 1 Gew.%. Die Lösung enthielt weiterhin 0,02 % eines Anlagerungsproduktes von 10 Mol Xthylenoxid an Nohylphenol. Die Arbeitstemperatur betrug 80°C. Die Konzentration der entsprechenden Phosphonsäure betrug 0,2 g/l. Es wurde jeweils der Hemmwert nach einer Einwirkungsdauer von 1 Stunde bestimmt.

[0011] Der Hemm^we^rt errechnet sich wie folct:

[0012] Bei Verwendung von Hexylphosphonsäure sinkt der Hemmwert auf 32 % ab. Die Verwendung von Tetradecylphosphonsäure führt ebenfalls zu schlechteren Ergebnissen.

Beispiel 2

[0013] Unter den Bedingungen - wie im Beispiel 1 angegeben - wurde der Angriff von Mineralsäuren auf Stahl überprüft, wobei wiederum Gemische von Octyl- bzw. Decylphosphonsäure mit nichtionogenem Tensid verwandt wurden. Das Mischungsverhältnis in Gewichtsprozent betrug etwa 1:1. die Konzentration an Alkylmonophosphonsäure und Tensid jeweils 0,02 Gew.%.

[0014] Die gefundenen Hemmwerte sind in der Tabelle 2 wiedergegeben.

Beispiel 3

[0015] Der Angriff von 1 % Schwefelsäure auf Edelstahl (DIN 4301) wird durch ein Gemisch von 0,02 % Octyl- bzw. Decylphosphonsäure mit 0,02 % eines Tensides Trialkylbenzolsulfonat gehemmt. Der Hemmwert lag bei 80°C und einer Behandlungsdauer von 1 Std. bei 95 bzw. 98 %. Verwendet man hingegen Hexylphosphonsäure in Kombination mit dem genannten Netzmittel als Inhibitor, so sinkt der Hemmwert auf etwa 70 % herab.

Beispiel 4

[0016] In der nachstehenden Tabelle 3 sind die Hemmwerte angegeben, die bei den einzelnen Mineralsäuren gegenüber Messing unter den Bedingungen des Beispiels ₁ erhalten wurden.

Beispiel 5

[0017] Die gute inhibierende Wirkung auch bei Säurekonzentrationen, wie sie bei der Beizung von Metallen üblicherweise angewandt werden, durch die Verwendung von Gemischen aus Octyl- bzw. Decylphosphonsäure und Tensiden geht aus der nachstehenden Tabelle 4 hervor. Im einzelnen wurden dabei 15 Gew.%ige Salzsäure bzw. 10 Gew.%ige Schwefelsäure verwendet. Die Temperatur betrug 20°C, die Behandlungsdauer betrug 1 Stunde.

[0018] Der Zusatz an Phosphonsäure betrug 0,1 g/l. Als Tensid wurde die gleiche Menge eines Anlagerungsproduktes von 12 Mol Äthylenoxid an Dodecylphenol verwendet.

[0019] 

Beispiel 6

[0020] Aus der nachstehenden Tabelle 5 ist ersichtlich, daß auch bereits in äußerst geringen Konzentrationen eine deutlich inhibierende Wirkung erfolgt. Die nachstehend angegebenen Hemmwerte wurden erhalten mit einer sauren Lösung, die 1 Gew.% Salpetersäure enthält. Die Behandlungsdauer betrug 1 Stunde bei 65°C. Die Netzmittelkonzentration in Gew.% entsprach dem Zusatz an Phosphonsäure. Als Netzmittel wurde ein Anlagerungsprodukt von 10 Mol Äthylenoxid an Nonylphenol verwendet.

Beispiel 7

[0021] In der nachstehenden Tabelle 6 sind die Hemmwerte angegeben, die in 1 %iger Phosphorsäure bei unterschiedlichen . Tensidmengen (Anlagerungsprodukt von 10 Mol Äthylenoxid an Nonylphenol) gegenüber Aluminium erhalten wurden.

Ansprüche

1. Verwendung von Alkylmonophosphonsäuren mit 8 bis 10 Kohlenstoffatomen im Gemisch mit Tensiden als Korrosionsinhibitoren gegenüber Metallen in sauren Lösungen.

2. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis Alkylmonophosphonsäure Tensid 2 : 1 bis 1 : 10, vorzugsweise etwa 1 : 1 beträgt.

3. Verwendung gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Alkylmonophosphonsäure 0,001 bis 0,5, vorzugsweise 0,02 bis 0,2 g/l beträgt.

4. Verwendung gemäß Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch den Einsatz nichtionogener Tenside.