LXXI. Neues Verfahren das Eisen und den Stahl gegen die Oxydation (den Rost) zu schuͤzen; von Hrn. Payen. Aus den Annales de Chimie et de Physique. Julius 1832, S. 305. Payen, Verfahren, Eisen und Stahl gegen den Rost zu schuͤzen. Als ich in einer graduirten Roͤhre uͤber Queksilber einem Volumen gesaͤttigter Aezkaliaufloͤsung von 22° C. (17° R.) Temperatur ein gleiches Volumen Seinewasser zusezte, bemerkte ich nach dem Schuͤtteln und nachdem die Fluͤssigkeit erkaltet und in Ruhe gekommen war, daß sich eine Quantitaͤt Luft entwikelt hatte, die 0,017 vom Volumen des angewandten Wassers betrug und daß sich die ganze Fluͤssigkeit um 0,045 vom Volumen desselben Wassers zusammengezogen hatte; als man lezteres fuͤr sich in einem geschlossenen Apparate kochte, gab es 0,018 seines Volumens Luft und 0,005 Kohlensaͤure. Die Beimischung der Kaliaufloͤsung oder vielmehr ihre Verbindung mit dem Wasser, verminderte also das Volumen dieses lezteren auf eine merkwuͤrdige Weise und ließ darin nur noch ein Tausendstel atmosphaͤrischer Luft zuruͤk. Ich dachte uͤber die nuͤzlichen Anwendungen nach, welche man von einer Fluͤssigkeit machen koͤnnte, die keine freie Kohlensaͤure enthaͤlt und auch fast von aller Luft, welche gewoͤhnlich das natuͤrliche Wasser enthaͤlt, befreit ist; zuerst versuchte ich sie zur Aufbewahrung oxydirbarer Koͤrper, besonders des Eisens und Stahles zu verwenden. Es wurden daher verschiedene Gegenstaͤnde aus geschmiedetem Eisen, gefeiltem Eisen und polirtem Stahl in diese Fluͤssigkeit getaucht. Da sich nach drei Tagen das Eisen noch gar nicht oxydirt hatte, was doch im Wasser bekanntlich sehr schnell geschieht, so versuchte ich mir eine aͤhnliche Fluͤssigkeit auf eine wohlfeilere Weise zu verschaffen und verduͤnnte kaͤufliche aͤzende Sodalauge mit ihrem doppelten Gewicht Wasser. Verschiedene Gegenstaͤnde von Eisen und Stahl wurden hineingetaucht. Nach drei Monaten hatten alle diese Gegenstaͤnde noch ihre Politur und ihren Metallglanz; es zeigte sich keine Spur von Oxydation an irgend einem Theile und ihr Gewicht war auch ganz unveraͤndert. Ich hatte bemerkt, daß Luftblasen, wenn sie auch lange Zeit an der Oberflaͤche eingetauchter eiserner und staͤhlerner Gegenstaͤnde hafteten, keine Oxydation verursachten; hieraus schloß ich, daß, um das angegebene Resultat zu erzielen, die Beseitigung der Luft keine wesentliche Bedingung seyn duͤrfte, weil ihre Wirkung durch den Einfluß des Kalis oder Natrons geschwaͤcht werden kann; anderer Seits hatte ich gefunden, daß sich die Fluͤssigkeit um so weniger zusammenzieht und um so weniger Luft entwikelt wird, je weniger Kali oder Natron man anwendet. Ich versuchte daher, ob durch eine schwache Aufloͤsung von Aezkali die Oxydation des Eisens nicht verhindert werden kann. Gewoͤhnliches Wasser, dem man nur 0,02 gesaͤttigter Kaliaufloͤsung zusezte, entwikelte nur 0,0005 seines Volumens Luft, und dennoch erhielten sich Gegenstaͤnde aus Eisen die man hineintauchte, darin unveraͤndert. Hr. Thenard, dem ich diese neuen Thatsachen mittheilte, sah darin einen bisher unbekannt gewesenen Einfluß der Alkalitaͤt und rieth mir die Glaͤnzen dieser Wirkung so wie das Verhalten der kohlensauren Alkalien und des Kalkwassers auszumitteln. Ich stellte daher die folgenden Versuche an, die ich noch auf die Ammoniakaufloͤsungen und auch auf das borsaure Natron, das bekanntlich alkalisch reagirt, ausdehnte. Eine gesaͤttigte Aufloͤsung von kohlensaurem Natron, mit ihrem gleichen Volumen Wasser verduͤnnt, entwikelte nur ungefaͤhr ein Tausendstel ihres Volumens Luft; das Eisen hielt sich darin gut; in einer solchen gesaͤttigten Aufloͤsung, die mit ihrem fuͤnfundzwanzigfachen Volumen Wasser verduͤnnt worden war, ließ sich das Eisen ebenfalls, ohne eine Veraͤnderung zu erleiden, aufbewahren. Eine gesaͤttigte Aufloͤsung von borsaurem Natron (Borax), die mit ihrem gleichen Volumen Wasser verduͤnnt war und ein Gemisch von Wasser und fluͤssigem Ammoniak in denselben Verhaͤltnissen, entwikelten durchaus kein Gas, zogen sich auch nicht merklich zusammen, und doch ließ sich darin das Eisen, ohne eine Oxydation zu erleiden, aufbewahren. Gesaͤttigtes und selbst mit einem gleichen Volumen Wasser verduͤnntes Kalkwasser schuͤzten das hineingetauchte Eisen vollkommen gegen Oxydation. Um die Graͤnzen des Einflusses der Alkalitaͤt auf die Erhaltung des Eisens zu bestimmen, verduͤnnte ich ein Volumen Aezkaliaufloͤsung, die bei 22° C. (17° R.) gesaͤttigt war, mit 100, 200, 300, 400 und 500 Volumen Wasser. Da aber alle diese Aufloͤsungen dem Eisen seinen Metallglanz erhielten, so wollte ich vor Allem mich uͤberzeugen, ob die genaue Saͤttigung (oder Beseitigung) der im Wasser enthaltenen Kohlensaͤure nicht schon zur Verhinderung der Oxydation hinreicht. In dieser Absicht brachte ich in eine flache Schale unter eine Gloke Wasser, welches durch Sieden von Luft und Kohlensaͤure befreit war und ein Stuͤk gefeilten Eisens enthielt. Die unter der Gloke eingeschlossene Luft war von Kohlensaͤure und Ammoniak durch die Gegenwart uͤberschuͤssigen Kalkhydrats und verduͤnnter Schwefelsaͤure gereinigt. In Verlauf einiger Stunden schien das Eisen keine Veraͤnderung zu erleiden; sobald aber die Oxydation begann, schritt sie eben so schnell vorwaͤrts wie in Wasser, das Kohlensaͤure enthaͤlt. Ich verfolgte nun meine Untersuchungen, ganz uͤberzeugt, daß Ich eine andere Graͤnze als die bloße Saͤttigung des Alkalis (durch Kohlensaͤure) finden wuͤrde. Die gesaͤttigte Kaliaufloͤsung, mit 1000 und sogar mit 2000 Theilen Wasser verduͤnnt, erhielt das Eisen noch ganz gut, als sie aber durch einen Strom Kohlensaͤure neutralisirt wurde, veranlaßte sie die Oxydation wie gewoͤhnliches Wasser. Dieselbe gesaͤttigte Kaliaufloͤsung, mit 4000 oder 3000 Theilen Wasser verduͤnnt, hatte nicht mehr die Eigenschaft das Eisen frei von Oxydation zu erhalten, obgleich die Reaction dieser Fluͤssigkeit auf die rothe Lakmustinctur bewies, daß nicht nur die Kohlensaͤure neutralisirt, sondern noch ein geringer Ueberschuß von Kali vorhanden war. Die Graͤnze des Einflusses der Alkalitaͤt, welche faͤhig ist das Eisen gegen den Rost zu schuͤzen, liegt also fuͤr gewoͤhnliches Wasser, das 0,005 Kohlensaͤure enthaͤlt, zwischen 1/2000 und 1/3000 seines Volumens Kaliaufloͤsung, die bei 20° C. (17° R.) gesaͤttigt ist. Das bei einer Temperatur von 20° C. gesaͤttigte Kalkwasser, selbst mit seinem dreifachen Volumen Wasser verduͤnnt, erhaͤlt das Eisen noch gut; diese schwache Aufloͤsung entspricht ungefaͤhr 1/3000 ihres Gewichtes reinem Kalk. Verduͤnnt man die Fluͤssigkeit noch mit dem vierten Theile ihres Volumens, so erhaͤlt sie das Eisen nicht mehr unveraͤndert. Eine bei einer Temperatur von 20° C. gesaͤttigte Aufloͤsung von kohlensaurem Natron zeigt, wenn sie mit ihrem 49 und selbst 54fachen Volumen Wasser verduͤnnt wird, noch dieselbe Eigenschaft; mit 59 Theilen Wasser verduͤnnt, schuͤzt sie das Eisen nicht mehr gegen den Rost. Die Aufloͤsung des borsauren Natrons kann mit ihrem 6fachen Volumen Wasser verduͤnnt werden, ohne an Wirksamkeit zu verlieren, wenigstens oxydirte sich im Verlauf von 15 Tagen das Eisen darin nicht. In diesem lezteren Falle ist die im angewandten Wasser enthaltene Kohlensaͤure nicht gesaͤttigt und auch der kohlensaure Kalk nicht niedergeschlagen. Alle diese Aufloͤsungen, welche allmaͤhlich mehr verduͤnnt, das Eisen nicht mehr schuͤzten, reagirten jedoch noch alkalisch. Durch diese Versuche wird ein wichtiges Problem geloͤst: man ist naͤmlich jezt im Stande eine Menge werthvoller Gegenstaͤnde, wie Muͤnzen und Stahlplatten von beruͤhmten Kuͤnstlern gegen das Verderben zu schuͤzen. Es werden daraus ohne Zweifel auch praktische Methoden zur Aufbewahrung anderer eiserner und staͤhlerner Gegenstaͤnde hervorgehen. Am verlaͤßlichsten duͤrfte zur Aufbewahrung dieser Gegenstaͤnde eine Fluͤssigkeit seyn, die auf einen Theil Kali 500Theile Wasser enthaͤlt. Die Gefaͤße von verschiedener Groͤße, welche man hiezu verwendet, koͤnnen uͤbrigens aus Blech, Blei, Stein und sogar aus Holz bestehen; man fuͤllt sie, nachdem die aufzubewaͤhrenden Stuͤke hineingelegt sind und leert sie, wenn man sie wieder herausnehmen will. Unter den verschiedenen Anwendungen die sich von meiner Entdekung machen lassen, bemerkten der Graf Réal, Hr. Harel u.a., sobald ich sie ihnen mittheilte, folgende specielle, die ich hier angebe, weil sie vielleicht auf viele andere fuͤhren duͤrften. Im J. 1813 wuͤnschte der Kaiser Napoleon die Fabrikation von Flintenlaͤufen nach einem von dem Grafen Réal angegebenen Verfahren in Gang kommen zu sehen, welches darin bestand, Eisendraht von bestimmter Form, Laͤnge und Dike zusammen zu walzen und zu schweißen. Nach den Juliustagen wollte der Graf Réal diese Operation wieder vornehmen. Die groͤßte Schwierigkeit bestand aber darin, den Eisendraht von dem Augenblike an, wo er aus dem Drahtzuge kommt, bis zu der Zeit, wo er geschweißt werden muß, gegen alle Oxydation zu schuͤzen: diese Schwierigkeit wuͤrde durch meine neue Methode beseitigt werden. Der Graf Réal wird daher auch die Sache wieder vornehmen. Vielleicht waͤre zu diesem Zwek eine Aufloͤsung von Borax, welcher bei dem spaͤteren Schweißen nuͤzlich ist, den anderen alkalischen Substanzen vorzuziehen; sie wuͤrde außerdem den Vortheil darbieten, daß sie im Flußwasser keinen kohlensauren Kalk niederschluͤge, was sowohl die aͤzenden und kohlensauren Alkalien als das Kalkwasser thun. Hr. Harel glaubte die Bewegungen aller Maschinen, die durch Gegengewichte getrieben werden, dadurch auf den hoͤchsten Grad von Einfachheit bringen zu koͤnnen, daß man statt der Zahnraͤder, welche den Fall des Gewichtes an Wirkung schwaͤchen, die Wirkung des Wassers benuzt, das sich in einem Cylinder deplacirt. Zwei Bedingungen schienen aber schwer zu erfuͤllen, naͤmlich die Oxydation des Metalles zu verhindern und das Gewicht des Wassers zu vergroͤßern, ohne dem cylindrischen Gefaͤße aus Eisenblech, das es enthaͤlt, zu schaden. Dieses Problem wird durch die Anwendung einer concentrirten alkalischen Aufloͤsung vollkommen geloͤst. Hr. Serbat erinnerte sich bei dieser Gelegenheit auch, daß einer unserer ersten Fabrikanten von verzinntem Eisenblech, Hr. Mertian, ihn ein Mal ersuchte auf ein Mittel zu denken, wodurch man Blechstuͤke fuͤr den Zeitraum zwischen dem Reinigen (Beizen) und Verzinnen gegen die Oxydation schuͤzen kann. Mein Verfahren scheint auch dieses Problem zu loͤsen. Hr. Saulnier, Mechaniker der Muͤnze, taucht die gefeilten Gegenstaͤnde in eine schwach alkalische Aufloͤsung, damit sie in der Zwischenzeit der Arbeit nicht rosten. Er wird dieselbe Aufloͤsung in den hydraulischen Pressen an Statt des gewoͤhnlichen Wassers (welches auf das Eisen wirkt, sich mit Rost uͤberladet, die Ventile und die Roͤhren verunreinigt etc.) anzuwenden versuchen. In allen diesen Faͤllen (ausgenommen bei dem Borax) wird man gut thun, wenn man die Aufloͤsung sich sezen laͤßt und nur die klare Fluͤssigkeit abzieht. Endlich will Hr. Dr. Breschet, Professor der Anatomie etc., dasselbe Verfahren zur Aufbewahrung der chirurgischen Instrumente versuchen. Das Eintauchen der aufzubewahrenden Gegenstaͤnde wird nicht immer anwendbar seyn; kann man es vielleicht durch alkalische Ueberzuͤge fuͤr sich oder solche die mit Firniß bedekt sind, ersezen? Dieß scheint mir wahrscheinlich und ich habe daruͤber auf die Einladung des Hrn. Thenard auch bereits einige Versuche angestellt. Eine gesaͤttigte Kaliaufloͤsung wurde mit ihrem doppelten Volumen Wasser verduͤnnt, mit Traganth verdikt und dann ein frisch gereinigter Flintenlauf mit einer duͤnnen Schichte davon uͤberzogen; man brachte ihn nebst einem anderen Flintenlauf zum Vergleich in einen Keller; nach fuͤnfzehn Tagen war dieser leztere ganz mit Rost bedekt, waͤhrend der erstere seinen Metallglanz vollkommen beibehalten hatte. Die alkalischen Ueberzuͤge, wodurch man das Eisen und den Stahl gegen den Rost schuͤzen kann, duͤrften fuͤr das Eisenwerk im Inneren der Mauern sich sehr nuͤzlich erweisen, da durch die schnelle Zerstoͤrung desselben oft die Festigkeit wichtiger Gebaͤude gefaͤhrdet wird. Sie werden ohne Zweifel auch mit Vortheil fuͤr die Eisenwaaren, welche man in den Magazinen aufbewahrt, angewandt werden koͤnnen; fuͤr diese wuͤrde es aber vielleicht auch hinreichend seyn, wenn man sie von Zeit zu Zeit begießt. An feuchten Orten moͤchten zu diesem Zwek die weniger hygrometrischen Natronaufloͤsungen den Kaliaufloͤsungen vorzuziehen seyn und umgekehrt; sie duͤrften beide durch Kalkwasser nur unter solchen Umstaͤnden zu ersezen seyn, wo man nicht befuͤrchten darf, daß die Kohlensaͤure der Luft unaufloͤslichen kohlensauren Kalk bildet. Resumirt man die in dieser Abhandlung enthaltenen Thatsachen, so findet man: 1) Daß durch die Verbindung mehrerer Aufloͤsungen mit dem Wasser Luft entwikelt wird und die Fluͤssigkeit eine Contraction erleidet; 2) Eine neu entdekte allgemeine Eigenschaft der Alkalitaͤt. 3) Die Graͤnze dieser Wirkung, die nicht so weit ausgedehnt ist, als diejenige, welche die Alkalitaͤt unter dem Einfluß der Reagentien offenbart.Dieser obscure Saz des Hrn. Payen soll eigentlich Folgendes sagen: Wenn ein aͤzendes oder basisch kohlensaures Alkali mit mehr und mehr Wasser verduͤnnt wird, so tritt eine Graͤnze ein, wo die Fluͤssigkeit zwar das Eisen nicht mehr gegen den Rost schuͤzen kann, aber auf geroͤthetes Lakmuspapier doch noch alkalisch reagirt.A. d. R. Nahe dieser Graͤnze, wo das Eisen nicht mehr geschuͤzt wird, findet die Oxydation nur auf wenigen Punkten Statt, schreitet sehr langsam vor und bildet eine Art Auswuͤchse, welche mehrere Tage lang eine gruͤnlich braune Farbe beibehalten. Dieß veranlaßt mich zu untersuchen, ob nicht einige unwahrnehmbare Theilchen von Oxyd oder einer anderen Substanz, die dem Eisen anhaͤngt, die Mittelpunkte fuͤr eine spaͤtere Oxydation bilden, wodurch sich auch noch erklaͤren wuͤrde, warum die ganze uͤbrige Oberflaͤche sehr lange ihren Metallglanz und die alkalische Aufloͤsung ihre Klarheit beibehaͤlt.Im gewoͤhnlichen Wasser sind die Erscheinungen der Oxydation ganz verschieden. Ungefaͤhr 20 Minuten nach dem Eintauchen des (auf seiner ganzen Oberflaͤche gefeilten) Eisens stellt sich eine sehr duͤnne schillernde Wolke ein. Diese schwache Truͤbung nimmt allmaͤhlich an Raum und Intensitaͤt zu; nach einer Stunde geht ihre merklich braͤunliche Farbe allmaͤhlich in Rostgelb uͤber; es bildet sich ein Saz fast auf der ganzen Oberflaͤche des Eisens und auf dem Boden des Gefaͤßes. Nun ist die Wirkung allgemein, waͤhrend sie bei alkalischen Aufloͤsungen, die zu schwach sind, um die Oxydation zu verhindern, nur stellenweise und in geringem Grade Statt findet. Es ist also wahrscheinlich, daß die hier angegebenen Graͤnzen (bis auf welche man in der Praxis nicht ein Mal steigen darf) fuͤr das reine Eisen im Gegentheil noch zu gering gestekt sind. Leztere Beobachtung duͤrfte ein Mal ein Mittel an die Hand geben, den Grad der Reinheit dieses Metalles annaͤherungsweise zu bestimmen. 4) Die ersten Indicien von praktischen Verfahrungsarten, welche mit der Zeit einen großen Einfluß auf einige der zahlreichen Anwendungen des Eisens und Stahles haben duͤrften.