DE1229816B - Anode fuer kathodische Schutzeinrichtungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C23f

Deutsche Kl.: 48 dl -13/00

Nummer: 1229 816

Aktenzeichen: E18708 VI b/48 dl

Anmeldetag: 30. Dezember 1959

Auslegetag: 1. Dezember 1966

Die Erfindung betrifft eine Anode für kathodische Schutzeinrichtungen, insbesondere zum Schutz von Schiffsrümpfen und Rohrleitungen, die aus einem Kern aus Titan und/oder einer Legierung mit mindestens 90% Titan und einem diesen Kern umgebenden, als Stromaustrittsfläche dienenden, festhaftenden Platinüberzug aufgebaut ist.

Beim Bau einer kathodischen Schutzeinrichtung mit Fremdstrom müssen viele Bedingungen berücksichtigt werden. Von großer Bedeutung ist der Umstand, daß die Stromdichte des zugeführten Stroms an der Oberfläche des zu schützenden Metalls so hoch sein muß, daß eine Korrosion verhindert wird. Bei Berücksichtigung dieser Notwendigkeit zusammen mit der wirtschaftlichen Forderung der Ver-Wendung einer Anode, welche den kleinstmöglichen Flächeninhalt hat, der mit einem angemessenen Schutz vereinbar ist, ergibt sich, daß das Anodenmaterial zur Aufnahme einer großen Anodenstromdichte geeignet sein muß. Um das häufige Aus- so wechseln der Anode zu vermeiden, sollte die Anode aus einem Material hergestellt werden, das sich praktisch nicht verzehrt. Ferner muß die Anode, damit sie in der Praxis verwendet werden kann, dauerhaft und widerstandsfähig gegen mechanische Beanspruchungen sein.

Es sind bereits Anoden zum Schutz von Schiffsrümpfen und Rohrleitungen bekanntgeworden, die zur Verhinderung von Korrosion aus Platin bestehen, da Anoden aus Gußeisen, Stahl oder Graphit im Laufe der Zeit verbraucht werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei unangreifbaren Anoden aus Graphit oder Platin aggressive gasförmige Elektrolyseprodukte auftreten, insbesondere Chlor, die den Anstrich in Anodennähe teilweise erheblich angreifen.

Derartige Anoden bestehen aus einem Stab aus Kupfer oder Silber, welcher mit einem Platinüberzug versehen ist. Die Verwendung eines Kerns aus Silber statt aus Kupfer erfolgte dabei zur Verhinderung eines Versagens der Anode als Folge einer Beschädigung des Platinüberzugs.

Um die hohen Kosten zu verringern, welche Platin als Anodenmaterial verursacht, wurde ferner bereits die Verwendung von Platin in Verbindung mit einem Kern aus Titan vorgeschlagen. Eine derartige Kombination verträgt hohe Stromdichten, ohne Zersetzungserscheinungen zu zeigen. Die verwendeten Platinüberzüge hatten dabei teilweise eine Stärke von etwa 2,5 μ, jedoch mindestens von 0,127 μ.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Titan-Platin-Anode weiter zu verbessern Anode für kathodische Schutzeinrichtungen

Anmelder:

Engelhard Industries, Inc.,

Newark, N. J. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,

München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:
Rodney B. Teel,
Deerfield, JIl. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 31. Dezember 1958
(784 273)

und eine derartige Anode mit geringerem Strombedarf und entsprechend erhöhter Wirtschaftlichkeit zu schaffen.

Zur Losung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Anode dadurch gekennzeichnet, daß der Kern einen Überzug aufweist, der aus einer Metalllegierung der Platingruppe besteht, die mindestens 50% Platin, mindestens 50% Rhodium oder mindestens 50% Platin zusammen mit Rhodium enthält.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Metallegierung konnte in überraschender Weise eine Verbesserung gegenüber reinem Platinmetall erzielt werden. Dies ergab sich aus einer Versuchsreihe, bei welcher Scheiben aus Titanmasse von 2,54 cm Durchmesser mit einer Metallpaste der Platingruppe überzogen wurden. Bei einer Gruppe A von Titanscheiben wurden dieselben lediglich mit Platinmohr überzogen. Bei zwei weiteren Gruppen B und C wurden die Scheiben mit einer Paste aus einer Platin-Iridium-Legierung überzogen, welche mehr als 50% Platin enthielt. Bei einer weiteren Gruppe D wurden die Scheiben mit einer Paste aus einer Metallegierung der Platingruppe überzogen, welche mehr als 50% Platin plus Rhodium enthielt. In jeder Gruppe wurde die gleiche Anzahl von Scheiben untersucht. Die überzogenen Titanscheiben wurden von Zimmertemperatur auf 500° C erhitzt und dann bei 500° C für 15 Minuten an Luft gehalten. Die so erzielten Proben wurden sodann als Anoden in Salzlauge-Zellen zur Herstellung von Chlorgas durch Elektro-

609 729/389

lyse geprüft und die Sauerstoff-Überspannungen der Anoden jeder Gruppe wurden gemessen. .Sodann wurde die mittlere Sauerstoff-Überspannung für jede Anodengruppe errechnet und diese Überspannungen miteinander verglichen. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten: · ■

Anoden	Mittlere Sauerstoff- Überspannung
Gruppe A Gruppe B Gruppe C Gruppe D	1,47 1,32 1,30 1,41

Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß die Gruppen B, C und D der Gruppe A überlegen sind, da die Anoden dieser Gruppen wesentlich niedrigere Über-Spannungen ergeben als die Anoden der Gruppe A. Die erfindungsgemäßen Anoden sind wirkungsvoller und wirtschaftlicher, da sie geringere elektrische Ströme erfordern, beispielsweise in der Elektrolysezelle, welche bei den geschilderten Versuchen verwendet wurde. ;*■---.- .- - ■

Die erfindungsgemäße Anode kann mit Stromdichten bis mindestens etwa 96 A/cm² betrieben werden.

Die Metallegierungen der Platingruppe können bis etwa 10% andere Elemente 'enthalten, die nicht nachteilig- deren Korrosionsbeständigkeit beeinflussen. Die Platinlegierung kann durch galvanischen Überzug, Plattieren, Aufsprühen, durch Punktschweißung, Vakuumbedampfüng* oder durch Widerstandsschweißung aufgetragen oder in beliebiger anderer Weise auf das Titan aufgebracht werden, solange es metallischen elektrischen Kontakt in der Titanunterlage hat. Besonders vorteilhafte Verfahren zum Aufbringen des Platinmetalls sind Vakuumsublimation und Kathodenzerstäubung. Als Legierung für den Überzug sind auch Platm-Ruthenium-Legierungen geeignet, die bis etwa 5% Ruthenium enthalten und Platin-Iridium-Legierungen, die bis etwa 10% Iridium enthalten.

Im allgemeinen ist es sehr vorteilhaft, reines oder handelsübliches reines Titan als Grundkörper für das Platinmetall zu verwenden. Titanlegierungen, die mindestens etwa 90% Titan enthalten, sind im allgemeinen zufriedenstellend, obwohl sie gewöhnlich einen höheren spezifischen elektrischen Widerstand als reines Titan haben.

-.■ Die Form der Anode kann in beliebiger Weise ausgebildet sein und z. B, die Forni eines ^Knopfes, eines Drahtes, eines Stabes oder einer Platte aufweisen.

Der Titankern kann ferner selbst einen Innenkern aus anderem Material, wie Kupfer, Silber, Aluminium, aufweisen. Jedoch soll die Titanschicht mindestens etwa 0,254 mm dick sein, um die Gefahr auf ein Mindestmaß herabzusetzen, daß der darunter befindliche Kern unbeabsichtigt freigelegt wird. _...._

Die Mindestdicke der Platinlegierungsschicht sollte in der erfindungsgemäßen Elektrode etwa 0,127 μχπ betragen. Die obere Grenze der Schicht wird durch wirtschaftliche Erwägungen bestimmt. ._ir- . ,-·:·

Der Platinüberzug braucht jedoch nicht unbedingt zusammenhängend zu sein.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anode für kathodische Schutzeinrichtungen, insbesondere zum Schutz vonSchiffsrümpfen und Rohrleitungen,, die aus einem Kern·, aus.-Titan und/oder einer Legierung mit mindestens" 90?/o Titan und einem diesen Kern umgebenden, als Stromaustrittsfläche . dienenden, festhaftenden Platinüberzug aufgebaut ist, dadurch;; gekennzeichnet, daß der Überzug aus einer Metallegierung der Platingruppe besteht; die mindestens 50%.Platin, mindestens 50% Rhodium oder mindestens 50% Platin zusammen mit Rhodium enthält. ■

2. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kern ein Metall hoher elektrischer Leitfähigkeit eingebettet ist.

3. Anode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall hoher elektrischer Leitfähigkeit Kupfer und/oder Silber ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Houston, »Corrosion«, 1957, Bd. 13,

bis 61;

»Schiff und Hafen«, 1954, H. 3, S. 136 und 138; »Platinum Metals Review«, April 1958, H. 2,

S. 45 bis 47.

609 729/389 11.66 © Bundesdruckerei Berlin