DE102007061561A1

DE102007061561A1 - Legierung umfassend Mg und Sr und hieraus gefertigte galvanische Opferanode

Info

Publication number: DE102007061561A1
Application number: DE200710061561
Authority: DE
Inventors: Christoph Klein-Schmeink; Günter Franke; Wilfried Dr. Bytyn
Original assignee: Magontec GmbH
Current assignee: Magontec GmbH
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2009-06-25

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine galvanische Opferanode, umfassend eine magnesiumbasierte Legierung mit Strontium als weiterem Legierungsbestandteil. Sie betrifft weiterhin eine solche Legierung selbst, die Verwendung dieser Legierung als galvanische Opferanode und eine Speichervorrichtung für wässrige Medien, umfassend eine galvanische Opferanode mit einer derartigen Legierung. Eine beispielhafte Legierung umfasst >= 5,9 Gewichts-% bis <= 6,1 Gewichts-% Al, >= 2,9 Gewichts-% bis <= 3,1 Gewichts-% Zn, >= 0,19 Gewichts-% bis <= 0,21 Gewichts-% Mn, >= 0,7 Gewichts-% bis <= 0,8 Gewichts-% Sr, sonstige Verunreinigungen jeweils <= 0,1 Gewichts-% sowie in der Summe <= 1 Gewichts-% und als Differenz zu 100 Gewichts-% weiterhin Mg.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine galvanische Opferanode, umfassend eine magnesiumbasierte Legierung mit Strontium als weiterem Legierungsbestandteil. Sie betrifft weiterhin eine solche Legierung selbst, die Verwendung dieser Legierung als galvanische Opferanode und eine Speichervorrichtung für wässrige Medien, umfassend eine galvanische Opferanode mit einer derartigen Legierung.
Sowohl im häuslichen als auch im industriellen Bereich kommen Speicherwassererwärmer vielfach zum Einsatz. Alleine die Anzahl europaweit jährlich neu installierter Anlagen übertrifft regelmäßig die Millionenmarke. Von der Bauart her kommen insbesondere zwei Typen von Speicherwassererwärmern zum Einsatz. Der eine Typ ist ein emaillierter, aus unlegiertem Stahl gefertigte Behälter. Der andere Typ ist ein Speicherwassererwärmer aus nichtrostendem Stahl. Gelegentlich werden auch noch kupferne Vorratsbehälter verwendet.
Der emaillierte Speicherwassererwärmer besitzt in der wasserseitigen Beschichtung, also in der Emaillierung, unvermeidliche Fehl- und Zehrstellen. Diese können im Kontakt mit Wasser zu Korrosion und langfristig zu Korrosionsschäden führen. Dem wird dadurch entgegengewirkt, dass in dem Speicher sogenannte Opferanoden, auch als galvanische Anoden bezeichnet, montiert werden. Hierbei stehen gewöhnlich die Metalle Zink, Aluminium sowie Magnesium zur Auswahl.
Beim Einbau entsprechender Schutzanoden im metallischen Kontakt zu dem Behälter-Konstruktionswerkstoff, also in der Regel Stahl, kommt es im wassergefüllten Speicher zur Ausbildung eines galvanischen Elements. Die erwähnten Materialien für Opferanoden stehen in der elektrochemischen Spannungsreihe negativer als Eisen, dessen Normalpotenziel U_H bei –0,40 V liegt. Folglich kommt es unter Auflösung der Opferanode und Abgabe von Elektronen an den Konstruktionswerkstoff zu einer elektrochemischen Polarisation. Genauer betrachtet findet diese Polarisation an den wasserberührenden Fehl- und Zehrstellen statt. Bei ausreichend negativen Potenzialen kommt die Eisenauflösung, also die Korrosion, zum Stillstand und die zur kathodischen Sauerstoffreduktion erforderliche anodische Teilreaktion wird durch die Opferanode getragen.
In der Praxis ist es von Bedeutung, dass zwischen der Opferanode und dem zu schützenden Objekt eine ausreichend hohe Treibspannung anliegt, um die erforderliche elektrochemische Polarisation der Kathode bewirken zu können. In diesem Zusammenhang muss die elektrische Leitfähigkeit des Wassers berücksichtigt werden. Je nach ihrer Höhe bewirkt sie einen größeren oder kleineren Spannungsabfall zwischen Anode und beispielsweise der Behälterwand. Aus diesem Grunde ist es günstig, wenn der Anodenwerkstoff ein möglichst negatives Eigenpotenzial aufweist. Wichtige Einsatzfälle, sind bei einer geringen Leitfähigkeit des Wassers oder bei einer Behinderung der Schutzstromausbreitung im Behälter als Folge komplizierter Behälterkonstruktionen.
Für gewöhnlich kommen keine aus den reinen Metallen bestehende Anoden zum praktischen Einsatz, sondern vielmehr Legierungen davon. Von den drei bereits erwähnten Anodenwerkstoffen Aluminium, Magnesium und Zink besitzt das Erdalkalimetall Magnesium das negativste Eigenpotenzial. Das Normalpotenzial für die Reaktion: Mg → Mg²⁺ + 2e^– liegt bei U_H = –2,37 V.
Genauer betrachtet ist dabei aber zu beachten, dass die Normalpotenziale auf pH-Wert- und Konzentrationsbedingungen bezogen sind, die in der Praxis der Trink- und Speisewassertechnik nicht angetroffen werden. Für solche Fälle wird vielmehr die sogenannte natürliche Spannungsreihe herangezogen, in der die individuellen Potentziallagen auf quasi pH-neutrales Wasser bezogen sind. Beim praktischen Einsatz von Magnesium als Opferanodenmaterial in wässriger Phase liegen so die erreichbaren Potenziale um circa 1 Volt positiver gegenüber den Werten gemäß der Normalspannungsreihe.
Unlegiertes Magnesium passiviert beim Einsatz in Wasser in kurzer Zeit, wodurch es als Opferanode schlecht einsetzbar ist. Zum Zwecke der Verringerung der Passivierungsneigung, aber auch aus fertigungstechnischen Gründen, handelt es sich bei den erwähnten Opferanoden daher um Legierungsanodenwerkstoffe. Eine für den Schutz von emaillierten Speicherwassererwärmern vielfach herangezogene Magnesiumgussanode vom Typ AZ 63 hat eine Zusammensetzung von 6 Gewichts-% Aluminium, 3 Gewichts-% Zink und mindestens 0,2 Gewichts-% Mangan. Weitere zulässige Legierungsanteile für AZ63, aber auch die Kompositionen unterschiedlicher anderer standardisierter (Anoden) Werkstoffe auf der Basis von Magnesium, sind in der Norm DIN EN 12438 (1998) beschrieben. Diese enthält auch die Beschreibung von Messverfahren für das Elektrodenpotenzial und der Massenverluste. Andere Magnesiumlegierungen können beispielsweise AZ 31 und M1 sein.
Im Stand der Technik werden weitere Beispiele für magnesiumbasierte Legierungen offenbart, die als galvanische Opferanoden zum Einsatz kommen können. So offenbart US 6,251,240 B1 eine Mg-Ca-Opferanode mit einem Ca-Gehalt von 0,22 Gewichts-% bis 1,33 Gewichts-%.
EP 0 502 540 A1 offenbart ein Opferanodenmaterial. Dieses kann aus eine einphasige amorphe Struktur aufweisen. Es kann aber auch eine Struktur aus einer amorphen Phase und einer kristallinen festen Lösungsphase aufweisen. Das Opferanodenmaterial erreicht elektrochemischen Korrosionsschutz für metallische Gegenstände, die einer wässrigen Elektrolytlösung ausgesetzt sind. Das Elektrodenmaterial wird durch ein schnelles Abkühlen von magnesiumbasiertem Legierungsmaterial aus der flüssigen Phase oder Gasphase. Das magnesiumbasierte Legierungsmaterial besteht aus einer Zusammensetzung der allgemeinen Formel Mg_balX1_aX2_b oder Mg_balX1_a, wobei X1 wenigstens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al, Zn, Ga, Ca und In ist und X2 wenigstens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mm (Mischmetall), Y und Seltenerdmetallelementen ist. Die Werte a und b betragen, ausgedrückt in Atom-%, 5,0 ≤ a ≤ 35,0 und 3,0 ≤ a ≤ 25,0. Die magnesiumbasierte Legierung kann weiterhin ein oder mehrere Übergansmetalle mit einem Gesamtgehalt von nicht über 1,0 Atom-% enthalten.
Eine Magnesiumlegierung mit einer weiteren Legierungskomponente wird in US 5,223,215 offenbart. Diese Patentschrift betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gegossenen Gegenständen aus einer magnesiumbasierten Legierung, wobei die Gegenstände eine verringerte Mikroschrumpfung aufweisen. Eine flüssige Magnesiumlegierung aus im Wesentlichen Magnesium zusammen mit 4 bis 10 Gewichts-% Aluminium, 0 bis 1 Gewichts-% Mangan, entweder bis 3 Gewichts-% Zink oder 0 bis 1 Gewichts-% Silizium wird bereitgestellt. Zu dieser Legierungsschmelze wird 0,01 bis 2 Gewichts-% Strontium hinzugegeben und die Schmelze in einer Gießform vergossen. In den Beispielen dieser Patentschrift wird die Basislegierung AZ 91 mit bis zu 2 Gewichts-% Strontium oder Calcium legiert. Über die elektrochemischen Eigenschaften dieser Legierungen wird jedoch nichts erwähnt. Vielmehr beschäftigt sich diese Schrift mit Fragestellungen, die während des Gießens dieser und anderer Legierungen auftreten.
Die im Stand der Technik beschriebenen Magnesiumlegierungen für Opferanoden weisen jedoch noch hinsichtlich der erreichbaren elektrochemischen Potenziale Verbesserungsbedarf auf. Dieses gilt insbesondere für das sich im Dauerbetrieb einstellende Potenzial, welches sich von dem zu Beginn des Betriebes herrschenden noch unterscheiden kann. Ein möglichst negatives Potenzial ist wünschenswert für einen Einsatz der Opferanode im Kontakt mit wässrigen Medien, welche eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Hinzu kommt, dass während des Betriebes der galvanischen Opferelektrode ein Massenverlust der Elektrode möglichst gering sein soll.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die im Stand der Technik herrschenden Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere hat sie sich die Aufgabe gestellt, anzugeben, wie eine magnesiumbasierte galvanische Opferanode ein im Vergleich zu bekannten Opferanoden stärker negatives elektrochemisches Potenzial bei gleichzeitig möglichst geringem Massenverlust erreichen kann. Eine weitere Aufgabe ist es, eine alternative Legierung anzugeben, die für derartige Verwendungen geeignet ist.
Erfindungsgemäß vorgeschlagen wird eine galvanische Opferanode, umfassend eine Legierung, deren mengenmäßig größte Komponente Magnesium darstellt, wobei die Legierung als weitere Komponente Strontium umfasst.
Die mengenmäßig größte Komponente ist diejenige in der Legierung, welche gemessen an ihrem in Gewichts-% ausgedrückten Gehalt den höchsten Anteil aufweist. So kann beispielsweise Magnesium in einem Anteil von ≥ 75 Gewichts-% bis ≤ 99 Gewichts-% oder von ≥ 85 Gewichts-% bis ≤ 95 Gewichts-% vorliegen. Strontium kann beispielsweise einem Anteil von ≥ 0,1 Gewichts-% bis ≥ 5 Gewichts-% oder von ≥ 0,2 Gewichts-% bis ≤ 2,5 Gewichts-% vorliegen.
Eine solche galvanische Opferanode weist ein im Vergleich zu einer Anode aus einer Legierung ohne Hinzulegierung von Strontium ein stärker negatives elektrochemisches Potenzial auf. Hierdurch kann die Anode in vorteilhafter Weise zum Korrosionsschutz in wässrigen Medien mit geringer elektrischer Leitfähigkeit eingesetzt werden. Solche Medien sind insbesondere Trinkwasser, Süßwasser, im Heizungskreislauf verwendetes Wasser und Regenwasser. Weiterhin verringert die Zulegierung von Strontium den Massenverlust der Elektrode während des Betriebes.
Gleichzeitig weisen erfindungsgemäße Anoden einen vergleichsweise geringen Massenverlust während des Betriebes auf.
Die Legierung für die erfindungsgemäße Anode kann mit dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden. So kann eine Basislegierung wie AZ 63 vorgelegt werden und durch allmähliches Zuschmelzen von Strontium eine erfindungsgemäße Zusammensetzung erreicht werden. Dieses Verfahren ist auch als "bottom-up"-Ansatz bekannt. Alternativ kann ein "top-down"-Ansatz gewählt werden, in dem beispielsweise eine Basislegierung wie AZ 63 mit hohem hinzulegiertem Strontiumgehalt durch Auschargieren von Legierungsmaterial und Nachführung von nicht mit Strontium legiertem AZ 63 auf den gewünschten Strontiumgehalt gebracht wird.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Opferanode weist die Legierung die folgende Zusammensetzung auf:
≥ 1 Gewichts-% bis ≤ 10 Gewichts-% Aluminium;
≥ 1 Gewichts-% bis ≤ 10 Gewichts-% Zink;
≥ 0,1 Gewichts-% bis ≤ 0,5 Gewichts-% Mangan;
≥ 0,2 Gewichts-% bis ≤ 2,5 Gewichts-% Strontium;
sonstige Verunreinigungen jeweils ≤ 0,1 Gewichts-% sowie in der Summe ≤ 1 Gewichts-%; und als Differenz zu 100 Gewichts-% weiterhin Magnesium.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Legierung sonstige Verunreinigungen in einem Anteil von jeweils ≤ 0,1 Gewichts-% sowie in der Summe von ≤ 1 Gewichts-% umfasst. Hierunter fallen die technisch unvermeidlichen Begleitelemente und Verunreinigungen, die aus dem Kontakt der Metallschmelze mit den Wänden des Schmelzbehältnisses herrühren.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Opferanode beträgt in der Legierung der Gehalt an Aluminium ≥ 5 Gewichts-% bis ≤ 7 Gewichts-%, an Zink ≥ 2 Gewichts-% bis ≤ 4 Gewichts-%, an Mangan ≥ 0,15 Gewichts-% bis ≤ 0,25 Gewichts-% und an Strontium ≥ 0,5 Gewichts-% bis ≤ 1 Gewichts-%. Die Differenz zu 100 Gewichts-% wird wieder durch Magnesium als Hauptkomponente erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Opferanode beträgt in der Legierung der Gehalt an Aluminium ≥ 5,9 Gewichts-% bis ≤ 6,1 Gewichts-%, an Zink ≥ 2,9 Gewichts-% bis ≤ 3,1 Gewichts-%, an Mangan ≥ 0,19 Gewichts-% bis ≤ 0,21 Gewichts-% und an Strontium ≥ 0,7 Gewichts-% bis ≤ 0,8 Gewichts-%. Die Differenz zu 100 Gewichts-% wird wieder durch Magnesium als Hauptkomponente erreicht.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine Legierung umfassend:
≥ 5,9 Gewichts-% bis ≤ 6,1 Gewichts-% Aluminium;
≥ 2,9 Gewichts-% bis ≤ 3,1 Gewichts-% Zink;
≥ 0,19 Gewichts-% bis ≤ 0,21 Gewichts-% Mangan;
≥ 0,7 Gewichts-% bis ≤ 0,8 Gewichts-% Strontium;
sonstige Verunreinigungen jeweils ≤ 0,1 Gewichts-% sowie in der Summe ≤ 1 Gewichts-%; und als Differenz zu 100 Gewichts-% weiterhin Magnesium.
In einer Legierung dieser Zusammensetzung hat sich ein besonders günstiges Wechselspiel von möglichst negativem elektrochemischem Potenzial und möglichst geringem Massenverlust ergeben. Der Schwerpunkt ist hierbei bei dem möglichst negativen Potenzial zu setzen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer Legierung, deren mengenmäßig größte Komponente Magnesium darstellt, als galvanische Opferanode, wobei die Legierung als weitere Komponente Strontium umfasst. Auch hier bezeichnet die mengenmäßig größte Komponente diejenige in der Legierung, welche gemessen an ihrem in Gewichts-% ausgedrückten Gehalt den höchsten Anteil aufweist. So kann beispielsweise Magnesium in einem Anteil von ≥ 75 Gewichts-% bis ≤ 99 Gewichts-% oder von ≥ 85 Gewichts-% bis ≤ 95 Gewichts-% vorliegen. Strontium kann beispielsweise einem Anteil von ≥ 0,1 Gewichts-% bis ≤ 5 Gewichts-% oder von ≥ 0,2 Gewichts-% bis ≤ 2,5 Gewichts-% vorliegen.
Die erfindungsgemäße Verwendung bringt, wie bereits erwähnt, Vorteile beim Einsatz der Opferanode in wässrigen Medien mit geringer elektrischer Leitfähigkeit.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung umfasst die Legierung die folgenden Bestandteile:
≥ 1 Gewichts-% bis ≤ 10 Gewichts-% Aluminium;
≥ 1 Gewichts-% bis ≤ 10 Gewichts-% Zink;
≥ 0,1 Gewichts-% bis ≤ 0,5 Gewichts-% Mangan;
≥ 0,2 Gewichts-% bis ≤ 2,5 Gewichts-% Strontium;
sonstige Verunreinigungen jeweils ≤ 0,1 Gewichts-% sowie in der Summe ≤ 1 Gewichts-%; und als Differenz zu 100 Gewichts-% weiterhin Magnesium.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung beträgt in der Legierung der Gehalt an Aluminium ≥ 5 Gewichts-% bis ≤ 7 Gewichts-%, an Zink ≥ 2 Gewichts-% bis ≤ 4 Gewichts-%, an Mangan ≥ 0,15 Gewichts-% bis ≤ 0,25 Gewichts-% und an Strontium ≥ 0,5 Gewichts-% bis ≤ 1 Gewichts-%. Die Differenz zu 100 Gewichts-% wird wieder durch Magnesium als Hauptkomponente erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung beträgt in der Legierung der Gehalt an Aluminium ≥ 5,9 Gewichts-% bis ≤ 6,1 Gewichts-%, an Zink ≥ 2,9 Gewichts-% bis ≤ 3,1 Gewichts-%, an Mangan ≥ 0,19 Gewichts-% bis ≤ 0,21 Gewichts-% und an Strontium ≥ 0,7 Gewichts-% bis ≤ 0,8 Gewichts-%. Die Differenz zu 100 Gewichts-% wird wieder durch Magnesium als Hauptkomponente erreicht.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine. Speichervorrichtung für wässrige Medien, umfassend eine Opferanode gemäß der vorliegenden Erfindung. Solch eine Speichervorrichtung kann beispielsweise ein Speicherwassererwärmer oder ein wasserführendes Rohrleitungssystem sein. Als wässriges Medium kommen insbesondere Trinkwasser, Süßwasser, im Heizungskreislauf verwendetes Wasser und Regenwasser in Betracht.
Die Erfindung wird weiter anhand der nachfolgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele erläutert.
Vergleichsbeispiel
Zunächst wurden die elektrochemischen Eigenschaften einiger magnesiumbasierter Legierungen, von reinem Magnesium und von einer Aluminiumprobe gemessen. Gemessen wurde gemäß der Norm EN 12438 (1998)/DIN 4753. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 aufgeführt. Die Nomenklatur der Werkstoffe orientiert sich an der Angabe der Massengehalte der Hauptlegierungselemente. Die Legierungselemente werden wie folgt abgekürzt: A (Aluminium), J (Strontium), M (Mangan), Z (Zink). So ist AZ 63 eine Magnesiumlegierung mit 6 Gewichts-% Aluminium und 3 Gewichts-% Zink. M1 ist eine weitere Magnesiumlegierung.

Die elektrochemischen Potenziale wurden gegen Ag/AgCl mit 3 M KCl gemessen und sind in Millivolt angegeben. Die Bezeichnung "Startpotenzial" bezieht sich auf das Potenzial zu Beginn der Messung, "Potenzial 24 h" auf das Potenzial nach Ablauf von 24 Stunden in der Messanordnung. Die Massenverluste wurden bei 60°C in 0,001 M NaCl bei einer Leitfähigkeit von 100 μS/cm, einer Stromaufprägung von 50 μA cm² und einer absoluten Oberfläche von 30 cm² bestimmt. Sie sind in Gramm pro Quadratmeter und Tag angegeben.

Werkstoff	Startpotenzial [mV]	Potenzial 24 h [mV]	Massenverlust [g m^–2 d^–1]
AJ 62	–1570	–1408	12,88
AM 50	–1441	–1284	10,82
AM 60	–1430	–1274	7,73
AZ 31	–1442	–1282	9,80
AZ 63	–1487	–1218	7,97
AZ 91	–1352	–1274	7,45
M1	–1656	–1248	17,96
Reines Mg	–1724	–1350	12,07
Al-Stange	–1389	–1323	10,28

Tabelle 1

Beispiel 1
Zu einer Basislegierung vom Typ AZ 63 mit 6 Gewichts-% Aluminium, 3 Gewichts-% Zink, 0,2 Gewichts-% Mangan und als Differenz zu 100 Gewichts-% Magnesium wurde in veränderlichen Anteilen Strontium hinzulegiert. Ausgewählte Eigenschaften der erhaltenen Legierung sind in Tabelle 2 aufgeführt. Sie wurden anhand der Norm EN 12438 (1998)/DIN 4753 erhalten. In der Tabelle bedeutet die Angabe "Sr-Gehalt" den Gehalt des Strontiums in der erhaltenen Legierung, ausgedrückt in Gewichts-%. Die Angabe "V (H₂)" bezeichnet das Volumen des entwickelten Wasserstoffgases. Die Massenverluste wurden bei 60°C in 0,001 M NaCl bei einer Stromaufprägung von 50 μA cm² bestimmt und sind in Gramm pro Quadratmeter und Tag angegeben.

Sr-Gehalt [Gew.-%] V (H₂) [mL] Massenverlust [g m^–2 d^–1]

0,2 15,95 5,76

0,4 16,78 6,06

0,55 19,64 7,10

0,7 21,18 7,65

0,85 18,49 6,61

Tabelle 2
Eine Gegenüberstellung der Massenverluste der erfindungsgemäßen Legierungen mit den Vergleichsbeispielen zeigt, dass die Zulegierung von Strontium zur Basislegierung AZ 63 den Massenverlust während der Stromaufprägung zu verringern vermag. Die Massenverluste liegen weit unterhalb dem von der Norm EN 12438 (1998)/DIN 4753 geforderten Maximalwert von 30 g m^–2 d^–1.
Beispiel 2
Zu einer Basislegierung vom Typ AZ 63 mit 6 Gewichts-% Aluminium, 3 Gewichts-% Zink, 0,2 Gewichts-% Mangan und als Differenz zu 100 Gewichts-% Magnesium wurde in veränderlichen Anteilen Strontium hinzulegiert. Ausgewählte Eigenschaften der erhaltenen Legierung sind in Tabelle 3 aufgeführt. Sie wurden anhand der Norm EN 12438 (1998)/DIN 4753 erhalten. Auch hier bedeutet die Angabe "Sr-Gehalt" den Gehalt des Strontiums in der erhaltenen Legierung, ausgedrückt in Gewichts-%. Die elektrochemischen Potenziale wurden gegen Ag/AgCl mit 3 M KCl gemessen und sind in Millivolt angegeben. Die Bezeichnung "Potenzial 24 h" bezieht sich auf das Potenzial nach Ablauf von 24 Stunden in der Messanordnung.

Sr-Gehalt [Gew.-%] Potenzial 24 h [mV]

0,5 –1273

0,6 –1290

0,75 –1346

0,9 –1332

Tabelle 3
Eine Gegenüberstellung der ermittelten Potenziale nach 24 Stunden der erfindungsgemäßen Legierungen mit den Vergleichsbeispielen zeigt, dass die Zulegierung von Strontium zur Basislegierung AZ 63 eine Verschiebung des Potenzials in den gewünschten stärker negativen Bereich bewirkt. Die erfindungsgemäßen Legierungen haben weiterhin das günstigste Verhältnis von (möglichst geringem) Massenverlust und (möglichst negativem) Potenzial nach 24 Stunden.
Es fällt auf, dass bezüglich des festgestellten elektrochemischen Potenzials in Abhängigkeit von dem Gewichtsanteil Strontium in der Legierung ein (negatives) Maximum bei 0,75 Gewichts-% Sr vorliegt. Ohne auf eine Theorie festgelegt zu sein, wird angenommen, dass sich durch die Zugabe der unedleren Komponente Strontium zur Basislegierung nicht zwangsläufig Mischkristalle ausbilden, für die sich additive, das heißt einer Mischungsregel genügende, Eigenschaften zu erwarten wären. Vielmehr wird angenommen, dass sich solche Zulegierungen oftmals an Phasengrenzflächen abscheiden.
Dieses kann die Ausbildung neuer intermetallischer Phasen mit damit zusammenhängenden Änderungen der Korngrößen und der elektrochemischen Eigenschaften zur Folge haben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6251240 B1 [0009]
- EP 0502540 A1 [0010]
- US 5223215 [0011]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN EN 12438 (1998) [0008]
- EN 12438 (1998)/DIN 4753 [0032]
- EN 12438 (1998)/DIN 4753 [0034]
- EN 12438 (1998)/DIN 4753 [0035]
- EN 12438 (1998)/DIN 4753 [0036]

Claims

Galvanische Opferanode, umfassend eine Legierung, deren mengenmäßig größte Komponente Magnesium darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung als weitere Komponente Strontium umfasst.
Opferanode gemäß Anspruch 1, wobei die Legierung folgende Bestandteile umfasst: ≥ 1 Gewichts-% bis ≤ 10 Gewichts-% Aluminium; ≥ 1 Gewichts-% bis ≤ 10 Gewichts-% Zink; ≥ 0,1 Gewichts-% bis ≤ 0,5 Gewichts-% Mangan; ≥ 0,2 Gewichts-% bis ≤ 2,5 Gewichts-% Strontium; sonstige Verunreinigungen jeweils ≤ 0,1 Gewichts-% sowie in der Summe ≤ 1 Gewichts-%; und als Differenz zu 100 Gewichts-% weiterhin Magnesium.
Opferanode gemäß Anspruch 2, wobei in der Legierung der Gehalt an Aluminium ≥ 5 Gewichts-% bis ≤ 7 Gewichts-%, an Zink ≥ 2 Gewichts-% bis ≤ 4 Gewichts-%, an Mangan ≥ 0,15 Gewichts-% bis ≤ 0,25 Gewichts-% und an Strontium ≥ 0,5 Gewichts-% bis ≤ 1 Gewichts-% beträgt.
Opferanode gemäß Anspruch 2, wobei in der Legierung der Gehalt an Aluminium ≥ 5,9 Gewichts-% bis ≤ 6,1 Gewichts-%, an Zink ≥ 2,9 Gewichts-% bis ≤ 3,1 Gewichts-%, an Mangan ≥ 0,19 Gewichts-% bis ≤ 0,21 Gewichts-% und an Strontium ≥ 0,7 Gewichts-% bis ≤ 0,8 Gewichts-% beträgt.
Legierung umfassend: ≥ 5,9 Gewichts-% bis ≤ 6,1 Gewichts-% Aluminium; ≥ 2,9 Gewichts-% bis ≤ 3,1 Gewichts-% Zink; ≥ 0,19 Gewichts-% bis ≤ 0,21 Gewichts-% Mangan; ≥ 0,7 Gewichts-% bis ≤ 0,8 Gewichts-% Strontium; sonstige Verunreinigungen jeweils ≤ 0,1 Gewichts-% sowie in der Summe ≤ 1 Gewichts-%; und als Differenz zu 100 Gewichts-% weiterhin Magnesium.
Verwendung einer Legierung, deren mengenmäßig größte Komponente Magnesium darstellt, als galvanische Opferanode, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung als weitere Komponente Strontium umfasst.
Verwendung gemäß Anspruch 6, wobei die Legierung folgende Bestandteile umfasst: ≥ 1 Gewichts-% bis ≤ 10 Gewichts-% Aluminium; ≥ 1 Gewichts-% bis ≤ 10 Gewichts-% Zink; ≥ 0,1 Gewichts-% bis ≤ 0,5 Gewichts-% Mangan; ≥ 0,2 Gewichts-% bis ≤ 2,5 Gewichts-% Strontium; sonstige Verunreinigungen jeweils ≤ 0,1 Gewichts-% sowie in der Summe ≤ 1 Gewichts-%; und als Differenz zu 100 Gewichts-% weiterhin Magnesium.
Verwendung gemäß Anspruch 7, wobei in der Legierung der Gehalt an Aluminium ≥ 5 Gewichts-% bis ≤ 7 Gewichts-%, an Zink ≥ 2 Gewichts-% bis ≤ 4 Gewichts-%, an Mangan ≥ 0,15 Gewichts-% bis ≤ 0,25 Gewichts-% und an Strontium ≥ 0,5 Gewichts-% bis ≤ 1 Gewichts-% beträgt.
Verwendung gemäß Anspruch 7, wobei in der Legierung der Gehalt an Aluminium ≥ 5,9 Gewichts-% bis ≤ 6,1 Gewichts-%, an Zink ≥ 2,9 Gewichts-% bis ≤ 3,1 Gewichts-%, an Mangan ≥ 0,19 Gewichts-% bis ≤ 0,21 Gewichts-% und an Strontium ≥ 0,7 Gewichts-% bis ≤ 0,8 Gewichts-% beträgt.
Speichervorrichtung für wässrige Medien, umfassend eine Opferanode gemäß Ansprüchen 1 bis 4.