DE1281232B - Anode fuer den kathodischen Korrosionsschutz - Google Patents

Anode fuer den kathodischen Korrosionsschutz

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DE1281232B
DE1281232B DEI15114A DEI0015114A DE1281232B DE 1281232 B DE1281232 B DE 1281232B DE I15114 A DEI15114 A DE I15114A DE I0015114 A DEI0015114 A DE I0015114A DE 1281232 B DE1281232 B DE 1281232B
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Joseph Bernard Cotton
Sutton Coldfield
Arthur Harold Barber
Walsall Staffordshire
Ernest Charles Williams
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Imperial Chemical Industries Ltd
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
C23f
Deutsche Kl.: 48 dl -13/00
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
P 12 81 232.7-45 (115114)
16. Juli 1958
24. Oktober 1968
Der kathodische Schutz ist eines der modernsten Verfahren zur Herabsetzung der Korrosion in wäßrigen Elektrolyten, wie Seewasser, Salzlösungen, Gebrauchswasser und Erdböden. Der zu schützenden Metalloberfläche wird hierbei ein negatives Potential gegenüber dem Elektrolyt aufgezwungen, das bei geeigneten Bedingungen einen vollkommenen Schutz sowohl gegenüber chemischem Angriff als auch einem Streustromangriff bietet. Das Verfahren hat sich insbesondere zum Schutz von Eisen und Stahl, beispielsweise bei Kaimauern und Schiffsböden sowie Lagertanks, bewährt. Bei Eisen und Stahl hat es sich gezeigt, daß eine Potentialerniedrigung gegen den Erdboden auf —850 mV, gemessen gegen gesättigte Kupfer-Kupfersulfat-Elektroden, ein sicheres Kriterium für vollständigen kathodischen Schutz bietet.
Bei einem solchen Fremdstromverfahren wird die zu schützende Metallkonstruktion an den negativen Pol einer Gleichstromquelle angeschlossen, während der positive Pol bisher mit Hilfsanoden aus Graphit, Stahl oder Aluminium, die in dem umgebenden Elektrolyt angeordnet sind, in elektrisch leitende Verbindung gebracht wurde. Ein solcher kathodischer Schutz ist immer dann üblich, wenn die Geometrie der zu schützenden Oberfläche und der sie umgebende Elektrolyt die Erzielung eines ausreichenden Stromflusses bei gleichmäßiger Stromdichte auf der Oberfläche erlaubt. Wie bereits erwähnt, wurden bisher Anoden aus Graphit, Stahl oder Aluminium verwendet.
Es hat sich nun gezeigt, daß ein Formkörper, bestehend aus einem metallischen Kern mit einer Oberfläche aus Titan oder einer Titanlegierung mit ähnlichen anodischen Polarisationseigenschaften wie reines Titan, die ganz oder teilweise mit einem Metall oder einer Legierung der Platingruppe belegt ist, als Anode für den kathodischen Korrosionsschutz besonders geeignet ist.
Es ist bereits bekannt, bei Verfahren zur Herstellung von Perverbindungen Anoden aus Tantal zu verwenden, deren Oberfläche nur zum Teil mit einem Platinüberzug versehen sind. Tantal ist bekanntlich ein teures und nur sehr schwer zu Formstücken zu verarbeitendes Material. Es wurde daher auch schon vorgeschlagen, als unlösliche Elektroden für elektrolytische Prozesse, z. B. für die Herstellung von Perverbindungen, solche zu verwenden, bei denen ein mit dem Anolyten in Berührung kommender Formkörper aus einem Metall von hohem elektrischem Leitvermögen, wie z. B. Silber, Kupfer oder Aluminium, besteht, auf dem dann ein Manteldraht aus Tantal aufgebracht wird, der dann mit einer als
Anode für den kathodischen Korrosionsschutz
Anmelder:
Imperial Chemical Industries Limited, London
Vertreter:
Dr.-Ing. H. Fincke, Dipl.-Ing. H. Bohr und Dipl.-Ing. S. Staeger, Patentanwälte, 8000 München 5, Müllerstr. 31
Als Erfinder benannt:
Joseph Bernard Cotton,
Sutton Coldfield, Warwickshire; Arthur Harold Barber,
Walsall, Staffordshire;
Ernest Charles Williams,
Birmingham, Warwickshire (Großbritannien)
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 17. Juli 1957 (22 619),
vom 2. September 1957 (27 616), vom 14. Februar 1958 (4869) --
eigentliche Anodenfläche wirkenden Platinauflage versehen wird. Abgesehen davon, daß sich solche Elektroden nur sehr schwierig und umständlich herstellen lassen, wird bei der Herstellung derselben ebenfalls Tantal verwendet.
Es ist auch schon bekannt, Elektroden aus einer porösen Titanmasse herzustellen, auf der dann ein guter Leiter aufgebracht wird, der gegenüber dem Elektrolyt inert ist, wie beispielsweise Platin.
Die Erfindung betrifft nunmehr eine Anode für den kathodischen Korrosionsschutz, die besonders einfach und billig hergestellt werden kann und demgemäß für den Schutz von Kaimauern oder Tanks aus Eisen besonders geeignet ist. Gemäß der Erfindung wird für diesen Zweck ein Formkörper verwendet, der aus einem metallischen Kern mit einer Oberfläche aus Titan oder einer Titanlegierung mit ähnlichen anodischen Polarisationseigenschaften wie reines Titan besteht und die ganz oder teilweise mit einem Metall oder einer Legierung der Platingruppe belegt ist.
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Als Metalle der Platingruppe können die Metalle der Gruppe VIH und den Perioden 5 und 6 des Periodischen Systems verwendet werden. Als Träger material kann handelsübliches reines Titan bzw. eine Titan-Zirkonium-Legierung verwendet werden, welche 5 Gewichtsprozent Zirkon enthält. Das Metall der Platingruppe kann beispielsweise aus reinem Platin, Legierungen von Platin und Palladium mit 10 oder 20% Palladium, reinem Rhodium, Platin-Rhodium- und Platin-Iridium-Legierungen oder Osmium-Iridium-Legierungen bestehen. Das Metall der Platingruppe braucht hierbei mit dem Titan nur in einem guten elektrischen Kontakt zu stehen, um befriedigend wirksam zu sein, jedoch hat es sich in der Praxis als zweckmäßig herausgestellt, das Metall der Platingruppe fest mit dem Titan zu verbinden, um den Beanspruchungen widerstehen zu können, denen die Elektrode beim Gebrauch ausgesetzt wird.
Es können verschiedene Verfahren angewandt werden, um diese beiden Komponenten der Elektrode so miteinander zu verbinden, und das jeweilige Verfahren wird unter Berücksichtigung der Kosten der allgemeinen Zweckmäßigkeit und des Zweckes, für den die Elektrode verwendet werden soll, ausgewählt.
Derartige Elektroden ermöglichen die Anwendung von hohen Stromdichten, beispielsweise solchen von 1000 Ampere je 0,09 m2 der wirksamen Oberfläche des MetaÜs der Platingruppe. Es wird hierbei naturgemäß eine obere Grenze der Stromdichte bestehen, welche in jedem besonderen Teil angewandt werden kann, und dies ist darauf zurückzuführen, daß bei außerordentlich hohen Stromdichten eine beträchtliche Polarisation des Metalls der Platingruppe auftreten kann. Hierdurch wiederum kann etwa frei liegendes Titan stärker anodisch werden, als es bei niedrigeren Stromdichten und einer ausreichenden Spannung der Fall ist, so daß unter Umständen eine anodische Auflösung des frei liegenden Titans auftreten kann.
Der metallische Kern der Anode kann aus einem Metall bestehen, das einen geringeren elektrischen Widerstand als das Titan selbst besitzt, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium. Im Falle eines Drahtes oder einer Stange kann ein Titanrohr über einen Draht oder eine Stange aus Kupfer oder Aluminium gezogen werden, worauf das Produkt dann in einer Ziehdüse verarbeitet wird, um einen Draht oder eine Stange von den gewünschten Abmessungen zu er-
Das beste Verfahren zur Herstellung einer Elektrode 35 geben. Das Metall der Platingruppe kann hierbei auf für einen bestimmten Zweck kann in einfacher Weise das Titan gleichzeitig mit der Zieh- oder Walzbehand-
Gewöhnlich l fbh d
durch Vorversuche bestimmt werden, wird die Verbindung zwischen dem Titan und dem Metall der Platingruppe durch Elektroplattieren erfolgen, und derartige mit Platin plattierte Titanelektroden haben sich unter den verschiedensten Bedingungen als sehr .zweckmäßig erwiesen. Eine befriedigende Titanoberfläche für das Elektroplattieren wird dadurch hergestellt, daß die Titanoberfläche zukonzentrierter Salzsäure vorbehandelt lung aufgebracht werden.
Die Erfindung ist in dem folgenden Beispiel näher erläutert: Der kathodische Schutz einer Anlegebrücke aus Stahl, die in Meerwasser steht und die auf einer Fläche von 1350 m2 von dem Wasser bespült wird, kann durch vier Anoden erfolgen, welche aus Titan hergestellt sind und die durch Elektroplattierung aufgebrachte Beläge von Platin besitzen.
Die Anoden liegen in Form von 60 cm langen Stangen vor, die einen Durchmesser von 22 mm besitzen und von denen jede einen Belag von Platin von 0,025 mm Dicke aufweist. Die Anoden sind an einem hölzernen Rahmen angebracht und an einem
nächst mit
wird.
An Stelle der Erzeugung der Platinschicht auf dem Träger durch Elektroplattieren kann das Metall der Platingruppe aber auch in Form eines blanken
Bleches, Drahtes, einer Folie oder in Form von ge- 40 Ende abgesetzt und mit einer Schraubverbindung preßten Stücken an dem Titan durch Punktschweißen, versehen, um der Elektrode Strom zuführen zu kön-Verbolzen oder Nieten angebracht werden. Das Metall der Platingruppe kann auch in Pulverform vorliegen und an dem.Tjtanträger durch. Einwalzen in
die Titanoberfläche angebracht werden. Für gewisse 45
Anwendungszwecke hat sich ein Platinschwarzbelag
als vorteilhaft erwiesen, weil dieser geringe Überspannungseigenschaften besitzt.
Andere Verfahren der Aufbringung des Metalls
der Platingruppe sind: Metallaufspritzen, Plattieren 50 70 A/0,09 m2 bei Flut und 48 A bei Ebbe. Diese ohne Anwendung von Elektrizität, thermische Zer- Stromdichtenverhältnisse sind sehr günstig gegenüber
nen. Die Verbindung zwischen der Stromzuführung und der Elektrode wird mit Bitumen umhüllt, und die vier Zuführungsleitungen werden vereinigt und mit dem Pluspol einer Gleichstromquelle verbunden. Für diesen Zweck ist keine besondere elektrische Apparatur erforderlich, und es kann ein üblicher Gleichrichter verwendet werden. Diese Anoden arbeiten mit anodischen Stromdichten zwischen
setzung eines aufgebrachten Anstrichfilmes, Ziehen von Titan durch eine Düse, welche einen entsprechenden Platineinsatz aufweist oder Plattieren des Metalls, Auftragen durch einen Lichtbogen, Zerstäubung oder Verdampfen^ Der Oberflächencharakter des Metalls der Platingruppe wird in Abhängigkeit von den Erfordernissen der Überspannung der jeweiligen Gase gewählt, die an der Elektrode frei werden.
Bei Anoden für den kathodischen Korrosionsschutz hat sich ein Platinbelag in einer Stärke von 0,025 mm als besonders geeignet erwiesen, um die Erfordernisse der Stromdichte mit einer brauchbaren Lebensdauer der Elektrode zu vereinigen, jedoch können in gewissen Fällen auch dünnere Beläge, beispielsweise solche von 0,00025 oder 0,000125 mm, brauchbar sein.
denjenigen, welche bei Anwendung von üblichem Anodenmaterial, wie beispielsweise Graphit und Blei, erreicht werden und welche, wenn sie unter optimalen Bedingungen arbeiten, gewöhnlich bei nur 1 bis 2 A/ 0,09 m2 und 10 bis 15 A/0,09 m2 wirksam sind.
In kleinerem Maßstab durchgeführte Versuche zeigen, daß an Stelle von Platin auch Rhodium verwendet werden kann und hierbei Ergebnisse erzielt werden, die dem des obigen Beispiels vergleichbar sind.
Ein kathodischer Schutz kann bei Anwendung der Elektroden gemäß der Erfindung auch bei anderen Wassersorten geeigneter Leitfähigkeit durchgeführt werden. Der kathodische Schutz von Eisen- oder Stahlrohren, durch die korridierende Medien geleitet werden, kann in sehr wirksamer Weise mit Hilfe von Anoden erfolgen, die in Drahtform vorliegen und
65
beispielsweise koaxial in dem Rohr angeordnet sind. Für den Schutz von Stahlvorratsbehältern gegenüber Korrosion durch Frischwasser haben sich einen Kupferkern aufweisende platinisierte Titandrahtanoden als besonders geeignet erwiesen. Im allgemeinen hat sich für kathodische Schutzanlagen eine Elektrode mit einer geringen Sauerstoffüberspannung als wünschenswert erwiesen, um hierdurch die verbrauchte elektrische Energie zu verringern. Für diese Anwendung sollte die Oberfläche des Edelmetalls so aktiv wie nur möglich sein, und dies wird dadurch erreicht, daß dieses in Form von matten oder feinverteilten Niederschlägen auf den Titanträger aufgebracht wird.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verwendung eines Formkörpers aus einem metallischen Kern mit einer Oberfläche aus Titan oder einer Titanlegierung mit ähnlichen anodischen Polarisationseigenschaften wie reines Titan, die ganz oder teilweise mit einem Metall oder einer Legierung der Platingruppe belegt ist, als Anode für den kathodischen Korrosionsschutz.
    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschrift Nr. 904490;
    österreichische Patentschrift Nr. 187 896;
    schweizerische Patentschrift Nr. 100171;
    USA.-Patentschrift Nr. 2 631115.
    809 628/1630 10.68 © Bundesdruckerei Berlin
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