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Zinkblech, die für galvanische Elemente, z. B. in der bekannten Becher-oder Hülsenform für Anodenbatterien, verwendet werden, müssen eine gewisse Widerstandsfähigkeit gegen den Angriff durch Elektrolyten, z. B. Schwefelsäure, haben. Diese Widerstandsfähigkeit ist erforderlich im Interesse einer ausreichenden Lagerfähigkeit der fertiggestellten ungebrauchter Elemente und der Gleichmässigerhaltung der elektromotorischen Kraft. Unter diesen Gesichtspunkten hat sich die Prüfung der Zinkblech nach der sogenannten Cohensehen Probe herausgebildet. Diese besteht darin, dass ein Blech mit einer bestimmten Oberfläche (25 cm Blechgrösse) in ein vorgeschriebenes Volumen (100 cm3) Schwefelsäure (10% ig) ein- getaucht wird.
Es wird dann die Erhöhung der Temperatur der Schwefelsäure über die Ausgangstemperatur gemessen, die 11-13 C betragen soll. Steigt bei der Probe die Temperatur innerhalb 30 Minuten nicht über 300 C, so werden die Bleche als einwandfrei angesehen. Die Cohensche Probe gibt tatsächlich einen vollwertigen Massstab für die Anforderungen, die die Praxis an die Eignung der Zinkblech für galvanische Elemente stellt.
In der Praxis hat sich ergeben, dass bisher keine Möglichkeit bestand, d : e Zinkbleche so herzustellen, dass sie den Anforderungen der Cohenschen Probe stets zuverlässig entsprechen, vielmehr musste man feststellen, dass ein Teil der Bleche, sogar aus derselben Lieferung einigermassen den Bedingungen genügt, während der grösste Teil stets ungenügende Werte ergab und daher nicht verwendbar war oder doch zum
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bisher schon den verschiedensten Eigenschaften der Bleche zugeschrieben, z. B. war man der Ansieht, dass die Herkunft der verwendeten Zinkmarken, die Verunreinigungen des Zinks, wie Eisen, Blei, Arsen u. dgl., die Verwendbarkeit der Bleche für die genannten Zwecke beeinflussten.
Auch hat man schon daran gedacht, dass die Oberflächenstruktur der Bleche, der Verdichtungsgrad und die Glätte der Ober- fläche von Einfluss sein könnten, ohne jedoch irgendwelche Anhaltspunkt geben zu können, wie nun eigentlich die Bleche nach diesen Gesichtspunkten beschaffen sein müssten und wie sich die einzelnen Eigenschaften auswirken sollten.
Es wurde nun gefunden, dass gewalztes Zinkblech stets dann nicht nur den Cohensehen Bedingungen entspricht, sondern auch die bisher erreichten Qualitätswerte nach der Cohensehen Probe noch bei weitem übertrifft, wenn im Blech die Basisflächen der (hexagonalen) Zinkkristalle parallel zur Blech- oberfläche liegen.
Bleche mit dieser Struktur lassen sich nach verschiedenen Verfahren herstellen. Beispielsweise kann man Zinkblechen, die aus in der allgemein üblichen Weise gegossenen Zinkplatten gewalzt wurden und die deshalb diese Struktur nicht aufweisen, dadurch das erfindungsgemäss vorgeschriebene Kleingefüge geben, dass man sie bei Temperaturen über 100 , z. B. zwischen 200 und 400 , einer an sich bekannten Rekristallisation unterwirft. Dabei bilden sich neue kleine Zinkkristalle, die nunmehr völlig
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Knetbearbeitung, zweckmässig Kaltwalzen auf die vorgeschriebene Blechstärke, unterwirft, werden die unregelmässig gelagerten neuen Zinkkristalle, da die Basis Gleitfläche ist, im Blech so gerichtet, dass die Basisflächen sich parallel zur Walzebene einstellen.
Derartig behandelte Zinkblech genügen stets
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Noch bessere Werte erhält man, wenn man beim Giessen der Zinkplatten darauf hinarbeitet, dass schon in den Gussplatten die Zinkkristalle völlig regellos gelagert sind. Im Gegensatz zu dem allgemein gebräuchlichen Giessverfahren gelangt man zu dieser regellosen Lagerung der Zinkkristalle in der
Gussplatte, wenn die Platten aus geschmolzenem Zink gegossen werden, dessen Temperatur dicht über dem Schmelzpunkt, z. B. zwischen 420 und 440 , zweckmässig bei 430 , liegt. Bei niedriger Gusstemperatur wird bekanntlich das Gussgefüge auch wesentlich feinkörniger. Diese Giesstemperatur des Zinks lässt sich nach den verschiedensten Verfahren erreichen, z.
B. kann man auf höhere Temperatur erhitztes geschmolzenes Zink so lange abkühlen lassen, bis es anfängt zu erstarren, oder man kann gleich beim Erhitzen des in den Schmelzofen eingesetzten Zinks auf diese Giesstemperatur hinarbeiten. Beispiels- weise kann man den mit dem eingesetzten Zink gefüllten Ofen zunächst so weit anheizen, dass das Zink anfängt zu schmelzen, dann wird die Feuerung abgestellt, und man überlässt den Ofen einige Zeit sich selbst, bis die im Mauerwerk od. dgl. aufgespeicherte Hitze das Schmelzen des Zinks so weit gefördert hat, dass sich aus der sogenannten Kapelle des Ofens Zink, z. B. 10 oder 20% der eingesetzten Menge, ausschöpfen lässt. Das geschmolzene Zink wird zu Platten von zweckmässig 10 bis 11 mm Dicke vergossen, die bei den üblichen Längen-und Breitenabmessungen ein durchschnittliches Gewicht von z.
B. 17 bis 18 leg haben. Dann stellt man die Feuerung erneut an und wiederholt nach entsprechendem Nachsetzen von Zink die Ofen-und Giessarbeit.
Bei diesem Giessverfahren entstehen Platten mit verhältnismässig kleinen und, wie schon betont, regellos gelagerten Kristallen, während bei dem bisher üblichen Giessverfahren die Zinkkristalle alle bis zu einem gewissen Grade orientiert sind. Da im hexagonalen Zinkkristall die Basisfläche Gleitfläche ist, richten sich beim Walzen die regellos gelagerten kleinen Zinkkristalle dieser Platten so, dass die Basisflächen in oder parallel der Oberfläche des Bleches liegen.
Derartig hergestellte Bleche haben z. B. nach der Cohenschen Probe Werte von 1 bis 20 Temperaturerhöhung in 30 Minuten. Eine Erhöhung der Versuchstemperatur auf 300 C tritt erst nach 80-110 Minuten ein. Die Zinkbleche gemäss der Erfindung ergeben also nach der Cohenschen Probe wesentlich bessere Werte als die bisher für galvanische Zwecke verwendeten Zinkblech, die dieser Probe in manchen Fällen zwar auch genügten, aber die Struktur gemäss der Erfindung nicht aufwiesen.
Ferner, und das ist technisch der grösste Vorteil der Bleche gemäss der Erfindung, erfüllen sämtliche Bleche mit der Struktur gemäss der Erfindung die Bedingungen dieser Probe stets unbedingt zuverlässig, während die bisherigen Zinkblech zwar auch in manchen Fällen sich zu hochwertigen Elementebechern u. dgl. verarbeiten liessen, man jedoch infolge des anders orientierten Kleingefüges dieser Bleche nicht in der Lage war, Bleche mit diesen guten Eigenschaften zielbewusst herzustellen, und eine Gewähr für die Hochwertigkeit der erzeugten Bleche nicht übernehmen konnte. Die Orientierung der Zinkkristalle im Blech kann nach bekannten physikalischen Methoden untersucht werden.
Will man z. B. die aus den Gussplatten gemäss der Erfindung hergestellten Bleche noch verbessern, so kann man in der Weise arbeiten, dass die Bleche bei der oben angegebenen Temperatur geglüht und einer Kaltbearbeitung unterzogen werden.
Die Zinkblech gemäss der Erfindung sind nicht nur für galvanische Zwecke, sondern auch überall dort mit Vorteil verwendbar, wo es darauf ankommt, dass das Zinkblech einen erhöhten Widerstand gegen Korrosion aufweist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gewalztes Zinkblech, insbesondere für galvanische Elementebecher und dergleichen elektrotechnische Zwecke, dadurch gekennzeichnet, dass darin die Basisflächen der Zinkkristalle parallel zur Blechoberfläche liegen.