DE1458312C - Verwendung einer Aluminiumlegierung als Werkstoff für galvanische Anoden - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Alu- Gefüge mit Zinn in Gestalt feiner Ausscheidungen

miniumlegierung als Werkstoff für bei Temperatu- verlangt.

ren von 427 bis 496° C lösungsgeglühte und danach Aufgabe der Erfindung war es, eine zur Verwennur abgeschreckte galvanische Anoden. Die Alu- dung als Werkstoff für eine verbesserte galvanische miniumlegierung besteht aus 3,5 bis 9,0% Zink, 5 Anode geeignete Aluminiumlegierung mit besonde-0,05 bis 0,20% Zinn und/oder 0,008 bis 0,05% rem, nämlich homogenem Innengefüge zu finden. Die Indium, Rest Aluminium mit höchstens 0,5% zu- galvanischen Anoden sollten dann eine hohe Nutzlässigen Beimengungen. lebensdauer je Materialgewichtseinheit haben und

Anoden dieser Art bieten als sich verzehrende gleichzeitig kostengünstiger als bisher herzustellen

Anoden oder Opferanoden einen hervorragenden io sein. Dann sollte ein hoher Stromwirkungsgrad, der

kathodischen Schutz für Nichtaluminium-Bauteile, durch eine bestimmte Wärmebehandlung verbessert

die der Korrosion durch wäßrige, insbesondere wäß- wird, und ein im wesentlichen konstantes niedriges

rige salzhaltige Medien ausgesetzt sind. Elektrodenpotential die zugehörigen Metallbauteile

Bekannt sind Systeme, in welchen ein in einen schützen.

Elektrolyten eingetauchter Metallgegenstand, wie 15 Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung

z.B. Rohrleitungen, Schiffsrümpfe, Schifftauchtanks, einer Aluminiumlegierung aus 3,5 bis 9,0% Zink

Hafendämme, Strandmauern und Bohrgestelle, mit- sowie 0,05 bis 0,20% Zinn und/oder 0,008 bis

tels einer mit diesem eingetauchten und elektrisch 0,05% Indium, Rest Aluminium mit höchstens

verbundenen Opferanode gegen korrodierende Me- 0,5% zulässigen Beimengungen als Werkstoff für

dien geschützt wird. Diese Opferanoden müssen sich 20 bei Temperaturen von 427 bis 496° C während

dem zu schützenden Bauteil in jeder Gestalt und 1 bis 12 Stunden lösungsgeglühte und danach nur

Größe anpassen und diesem gegenüber anodisch ver- abgeschreckte galvanische Anoden,

halten; sie können in Knetform, allgemein bevor- Die aus einer geringen Menge Zink neben Zinn

zugt in Vergußform, vorliegen und werden beispiels- und/oder Indium bestehende Aluminiumlegierung

weise mittels eines eingebetteten Metallkernbandes, 25 zur Verwendung als Werkstoff für galvanische An-

-stabes oder -kabeis befestigt. öden besitzt ein homogenes Innengefüge. Dazu wird

Da der Ersatz verbrauchter Anoden nur mit hohem die Anode vor dem Abschrecken auf Raumtempera-

Kostenaufvvand zwecks Schaffung von Schutzsyste- tür auf eine Temperatur von 427 bis 496° C so lange

men vorgenommen werden kann, ist eine lange erhitzt, bis praktisch völlige Lösung der löslichen

Lebens- und Gebrauchsdauer bei angemessener 30 Legierungskomponenten eingetreten ist.

Stromleistung (-Nutzeffekt) zwecks Minderung der Die besten Ergebnisse erhält man vorzugsweise mit

Kosten für den erstrebten kathodischen Schutz er- 6,0 bis 8,0% Zink. Alle Verunreinigungen in der

wünscht. Der hohe Stromwirkungsgrad wird allge- Aluminiumlegierung, wie z. B. Eisen, Silicium und

mein durch die Amperestunden ausgedrückt, die je Kupfer, sollen insgesamt 0,50% nicht überschreiten;

kg an verzehrtem Anodenmctali zugeführt werden, 35 spezieller sollte die Legierung nicht mehr als 0,20%

wobei zur Aufrechterhaltung eines Stromflusses zwi- Eisen, 0,20% Silicium und 0,02% Kupfer enthal-

schen Anode und Kathode die Potentialdifferenz ge- ten, da sie in größeren Mengen den Stromwirkungs-

nügend groß sein muß; ist letztere jedoch zu groß, grad der behandelten Anoden reduzieren. Alle ande-

so wird die Anodenlebensdauer ohne Verbesserung ren Verunreinigungen sollen je nicht über 0,05%

des kathodischen Schutzes erheblich verkürzt. 40 liegen.

Aus der japanischen Patentschrift 2003 (1959) ist Zinkmengen unter 3,5% und über 9% führen eine Anode aus einer Aluminiumlegierung mit 1 bis nicht zu dem gewünschten Erfolg, der aber durch 10% Zink, 0,1 bis 1% Zinn und/oder Indium be- entsprechende Mengen an Zinn und Indium erreicht kannt; eine etwaige Wärmebehandlung des Anoden- werden kann, wobei die hohe Stromleistung während Werkstoffs wird jedoch nicht vorgeschlagen. Gerade 45 der ganzen Lebensdauer der Anode aufrechterhalten eine Wärmebehandlung sollte zur Entstehung eines wird. Anteile unter den angegebenen Mindestgrenhomogenen Innengefüges und zur Erreichung hoher zen haben einen unbedeutenden Einfluß, größere Stromleistungen, sogar in Gegenwart von Zinn, füh- Mengen einen nachteiligen Effekt,
ren. Gemäß der bekannten Lehre werden hinsieht- Nach der Lösungsglühung müssen die Anoden lieh der Stromleistungen Indium und Zinn als äqui- 50 anschließend auf Raumtemperatur abgeschreckt valente Materialien angesehen. Dies hat sich als un- werden. Zur Verminderung eines Verziehens der richtig erwiesen, denn erfindungsgemäß wurde ge- Anoden hat sich ein Abschrecken in heißem Wasser funden, daß Zinn zu 0,05 bis 0,24% ohne merk- bei einer Temperatur von 82 bis 100° C als zuliche Abweichung von der Stromleistung variieren friedenstellend erwiesen. Nach einem derartigen Abkann, die andererseits bei Verwendung von mehr 55 kühlen kann jedwede weitere Wärmebehandlung als 0,05 Gewichtsprozent Indium ungünstig beein- entfallen, flußt wird. Die Anoden können entweder im gekneteten oder

In der deutschen Patentschrift 1 243 884 wird die im Gußzustand vorliegen, der Stab oder das Kabel

Verwendung einer ternären Aluminium-Zinn-Zink- für die Befestigung und die leitende Verbindung mit

Legierung mit 0,01 bis 2% Zinn, 0,5 bis 10% Zink 60 der zu schützenden Metallkonstruktion kann an Ort

und verschiedenen Beimengungen als Werkstoff für und Stelle eingebettet werden. Im allgemeinen sind

Opferanoden zum kathodischen Korrosionsschutz Sand- oder Dauerformgußverfahren am zweckdien-

vorgeschlagen. Dabei ist auch eine Wärmebehand- lichsten anzuwenden.

lung mittels Lösungsglühen, Abschrecken und Warm- Größe und Gestalt der Anoden variieren mit der

auslagern der gegossenen Opferanoden vorgesehen. 65 Art des Einbaues; und allgemein wiegen sie zwischen

Die vorgesehene Behandlung führt jedoch nicht zur 4,5 und 22,7 kg.

Schaffung eines homogenen Innengefüges, denn es Die erfindungsgemäßen Anoden vermögen gut

wird gemäß der bekannten Lehre ausdrücklich ein über 1000 Amperestunden je 0,454 kg bei einem

Claims (1)

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   praktisch konstanten Potential (Spannung) zu er- lösungsgeglühten Anoden erhielten daher einen im

   zielen, wohingegen Anoden aus derselben Legie- wesentlichen konstanten hohen Wert im Verlauf der

   rung ohne Wärmebehandlung weniger als 700 Am- ganzen Prüfzeit. Auch haftete das Korrosionsprodukt

   perestunden je 0,454 kg erzielen. Es wird eine an den Anoden im Gußzustand, aber nicht an den Potentialdift'erenz von 0,2 bis 0,4 Volt zwischen der 5 lösungsgeglühten Anoden. Wahrscheinlich wirkte der

   Anode und der Stahlkonstruktion gehalten. massive Überzug aus Korrosionsprodukten an erste-

   Die durch Lösungsglühung zu erzielende Verbes- ren störend auf den Stromfluß ein und erhöhte den

   serung in dem Anodenwirkungsgrad wird in den elektrischen Widerstand der Oberfläche.

   folgenden beiden Beispielen erläutert. _, . . , _

   ₁₀ Beispiel2

   iseispie l Proben aus einer Aluminiumlegierung, im wesent-Probeanoden aus einer Aluminiumlegierung, im liehen bestehend aus Aluminium, 7% Zink und wesentlichen bestehend aus Aluminium, 7,0% Zink 0,01% Indium mit 0,01% Kupfer, 0,12% Eisen und 0,12% Zinn mit 0,01% Kupfer, 0,12% Eisen und 0,10% Silicium an Verunreinigungen, wurden und 0,10% Silicium als Verunreinigungen, wurden 15 ebenfalls in einer Dauergußform zu Stäben vergosin einer Dauergußform zu Stäben vergossen. Der sen. Der Posten wurde wie in Beispiel 1 aufgeteilt halbe Posten der Anoden wurde im gegossenen Zu- und weiterbehandelt. Die lösungsgeglühten Anoden stand geprüft, die andere Hälfte einem Lösungsglühen lieferten durchschnittlich 1100 Amperestunden, dieunterworfen, und zwar unter zweistündigem Erhitzen jenigen in dem gegossenen Zustand aber nur bei 454° C, gefolgt von einem Abschrecken in sie- 20 650 Amperestunden je 0,454 kg Anodenmaterial, dendem Wasser vor dem Prüfen. Jede der Anoden Die anfängliche Stromleistung der lösungsgeglühten im gegossenen Zustand und jede der lösungsgeglüh- Anoden war 153 Milliampere und am Ende der ten wurde gewogen und in synthetisches Meerwas- Prüfung 128 Milliampere (16% Abnahme). Im geser in getrennten Stahltrommeln eingetaucht, deren gossenen Zustand ergab sich eine anfängliche Leiinnere Oberfläche vor der Prüfung sandgestrahlt 25 stung von 150 Milliampere, die auf 67 Milliampere worden war. Die Anoden wurden mit den Trom- am Ende der Zeitdauer abfiel (55% Abnahme). Die mein über ein Voltmeter mit einem Widerstand von lösungsgeglühten Anoden waren praktisch frei von 0,05 Ohm verbunden, um den Spannungsabfall zu Korrosionsprodukten, die nur gegossenen Anoden messen und so die Stromleistung festzustellen. Ab- aber waren stark damit überzogen,
   lesungen wurden in regelmäßigen Zeitabständen 30 Der von der Gegenwart einer geringen Menge während der Prüfzeit von 32 Tagen vorgenommen; Zinn oder Indium in Opferanoden aus lösungsdanach wurden die Anoden weggenommen, gereinigt geglühten Aluminium-Zink-Legierungen herrührende und gewogen, um den Verlust an Metall zu bestim- Nutzen wird im Vergleich mit einer gegossenen men. Beide Anodengruppen hatten einen Verlust Anode aus einer Aluminium-5,5 %-Zink-Legierung von etwa 60% ihres Gewichtes. Die Ablesungen 35 erläutert. Die Anoden wurden unter denselben Bezeigten, daß die Anoden in gegossenem Zustand 640 dingungen lösungsgeglüht und abgeschreckt wie in bis 680 Amperestunden je 0,454 kg verzehrter Anode den Beispielen 1 und 2. Die Anoden erzeugten einen lieferten, bei einem Durchschnitt von 660, wohin- Durchschnitt von nur 710 Amperestunden je gegen unter denselben Bedingungen die lösungs- 0,454 kg Metall, was beträchtlich unter der Ausbeute geglühten Anoden 1050 bis 1170 Amperestunden 40 der Anoden liegt, die erfindungsgemäß Zinn oder oder durchschnittlich 1110 Amperestunden je Indium enthalten.
   0,454 kg Anode erzielten. Darüber hinaus wurde

   eine anfängliche Stromleistung aus den Anoden im Patentanspruch:
   gegossenen Zustand von 184 Milliampere und aus Verwendung einer Aluminiumlegierung aus den lösungsgeglühten Anoden eine solche von 45 3,5 bis 9,0% Zink sowie 0,05 bis 0,20% Zinn 182 Milliampere beobachtet. Indessen zeigten nach und/oder 0,008 bis 0,05 % Indium, Rest Alu-Ablauf der 32tägigen Prüfzeit die Anoden im Guß- minium mit höchstens 0,5% zulässigen Beizustand eine Stromleistung von nur 61 Milliampere mengungen als Werkstoff für bei Temperaturen oder eine 67%ige Abnahme, während die lösungs- von 427 bis 496° C während 1 bis 12 Stunden geglühten Anoden 149 Milliampere lieferten, d. h. 50 lösungsgeglühte und danach nur abgeschreckte eine Abnahme von nur 17% zeigten. Nur die galvanische Anoden.