DE1521694A1 - Zersetzbare Zinkanode - Google Patents

Description

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Dr. Expl.

Anmelder: The Consolidated Mining and Smelting Company of Ganada Limited·

Zersetzbare Zinkanode.

Die Erfindung betrifft eine neue und brauchbare sich zersetzende oder verbrauchende Anode, die zur Verhinderung der Korrosion von Metallkörpern durch galvanische Vorgänge verwendet wird. Sie betrifft insbesondere eine sich zersetzende Anode, deren Verwendung als Korrosionsschutz durch galvanischen Vorgang auch für Metalltanks, Schiffskörper u.dgl., die explosive Gasgemische enthalten können, sicher ist.

Die sich zersetzende,oder verbrauchende Anode gemäss der Erfindung besteht aus einem Zinkanodenkörper, der mit einem Kern aus Zinklegierung verbunden* £st».€·«?» gegenüber dem Zinkkörper kathodisch 1st·

Sich zersetzende oder verbrauchende Anoden sind bekannt und ihre Verwendung als Schutz für Metallkörper, wie Wärmeaus-009834/1722 _BA0

tauscher, Ölleitungen, Vorratstank*, Schifaakörper u.dgl. gegen Korrosion durch galvanische Vorgänge ist weit verbreitet. Solche Anoden bestehen normalerweise aus eine» freiliegenden Zink-, Aluminium— oder Magnesiumkörper und einem Metallkern· Der freiliegend· Zink-, Aluminium- oder HagneBiumkörper bildet den korrodierbaren oder sich verbrauchenden Teil der Anode. Bas Körnmaterial, das gegenüber dem Anodenmetall kathodich sein muss, dient zum Verstarken oder Pestigen des Anodenkörpers, zur Schaffung einer elektrischen Verbindung mit dem zu schützenden metallischen Körper sowie einer festen mechanischen Verbindung, um den Anodenkörper zu tragen und mit dem Metallkörper zu verbinden. Saher muss der Metallkorb stark und dauerhaft sein und es darf, solange das Metall des Anodenkörpers noch für den galvanischen Vorgang verfügbar ist, keinerlei Korrosion der Verbindungen zwischen &sm Kern und dem Metallkörper auftreten. Es ist auch zweckmäeslg, den Kern in dem Anodenmetall flüssigkeitsdicht einzubetten, im £as Eindringen von Flüssigkeit, beispielsweise Meereswasser, entlang der Verbindung zwischen dem Kern und dem Anodenmetall zu verhindern. Die Korrosionsprodukte, die durch ein solches Sindringen entstehen würden, wurden den Kern vom Anodenmetall elektrisch isolieren und dadurch die Anode unwirksam machen.

Die Verwendung von Magnesium, Aluminium oder deren Legierungen in Eisen- oder Stahltanks, die brennbare oder explosive

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Gate enthalten, ist ein bekanntes Bisiko, da die Möglichkeit der Funkenbildung besteht, wenn ein Erzeugnis aus Magnesium oder Aluminium oder deren Legierungen an eine rostige Eisenöberfltche stSest. Diesen Nachteil weist Zink nicht auf· Im Hinblick auf diese Gefahr düfen ^ersetzbare Anoden aus Magnesium oder Alumimium, oder solche aus Zink mit Aluminiumker* nicht sum Schutse solcher Metallgegenstande verwendet «erden, die zur Aufbewahrung von hoch brennbaren Materialien, wie Bensin und Öl, dienen, die zur Bildung τοη explosiven Gasgemischen führen können. Anoden werden benötigt, um solche Gegenstande zu schütosh, die zeitweilig Seewasser als Ballast entahlten, beispielsweise öltanke*.

Als Kernmaterial für Anoden werden gewöhnlich Eisen, Stahl und Aluminium verwendet. Diese Metalle haben die erforderlichen Eigenschaften, wie mechanische festigkeit, Dauerhaftigkeit und elektrische Leitfähigkeit. Aber Aluminium kann Funkenbildung hervorrufen und die Bearbeitung von Ilsen und Stahl sur Bildung der gewünschten Form ist nicht immer leicht, beispielsweise Formung langer schmaler Anoden dureh Strangpressen susamavengesetster Barren aus Anodenmetall und Kernmaterial·

Is wurde gefunden, dass dureh Kombinieren eines ZinkanodenkBrpers mit einem gegenüber dem Anodenkörper kathodischen Zinklegierungskerm eine sehr zufriedenstellende und Sichere

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zersetzbare Anode hergestellt werden kann· Es wurde auch gefunden, dass die Zinklegierung des Kernes im wesentlichen aus Zink bestehen soll, das nur eine geringe Menge mindestens eines Metalles der Eisen-, Nickel- und Kobaltgruppe enthält. Diese Anode ruft keine funkenbildung hervor, wie dies bei Anoden der Fall ist, die Magnesium oder Aluminium als Körper- oder Kernmaterial enthalten. Der Kern aus Zinklegierung gemäss der Erfindung ist gegenüber dem Zinkanodenkern kathodisch und korrodiert nicht leicht in Salzwasser.

Die maximale Menge des Legierungsbestandteiles oder -bestandteile, die in der Legierung vorhanden sind, wird durch praktische imi wirtschaftliche Faktoren bestimmt. Es ist schwer, Legierungen herzustellen, die mehr als 4 Gew.% des LeglertJUQgs"bestandteiles oder der Legierungsbestandteile enth&ltfnJEbenso ist es schwer, Legierungen mit mehr als 2 Gew.% Legierungsbestandteil oder Legierungsbestandteilen strangzupressen. Infolgedessen werden Gussanoden keine Kerne einschllessen, die mehr als 4 Gew.% Eisen, Nickel oder Kobalt oder Kombinationen davon enthalten und stranggepresste Anoden werden keine Kerne einschliessen, die mehr als 2 Gew.% Eisen, Nickel, Kobalt oder deren Kombinationen enthalten·

Die minimale Menge an Legierungsbestandteil oder Legierungsbestandteilen, die im Kernlegierungsmaterial vorhanden ist,

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wird durch das kathodische Verhältnis zu den inodenmaterial bestimmt. Es wurde gefunden, dass die geringste Menge nicht weniger als 0,03 Gew.% Eisen, Nickel, Kobalt oder deren Kombinationen sein soll·

Sie besten Ergebnisse wurden mit Mengen von Legierungsbestendteilen erzielt, die insgesamt 0,3 bis 1,5 Gew.% be<| trugen·

Es wurden sehr zufriedenstellend arbeitende Zinkanoden hergestellt, deren Zinklegierungskerne als Legierungsbestandteile jeweils Eisen, Nickel, Kobalt und die verschiedenen Kombinationen dieser Metalle waren· So wurden beispielsweise binäre Zinklegierungskerne hergestellt, bei denen die Zinklegierungen 0,1 Gew.%, 0,3 Gew.% und 0,5 Gew,% Eisen; 0,1 Gew.%, 0,3 Gew.% und 0,5 Gew.% Nickel; und 0,1 Gew.%, 0,3 Gew.% und 0,5 Gew.% Kobalt enthielten. Es wurden auch sehr zufriedenstellende ternäre Zinklegierungskerne hergestellt, die 0,15 Gew.% Eisen und 0,15 Gew.% Nickel j 0,15 Gew.% Eisen und 0,15 Gew.% Kobalt; und 0,15 Gew.% Nickel und 0,15 Gew.% Kobalt enthielten. Eine ternäre Legierung, die aich als besonders zweckmässig erwiesen hat, enthält 0,2 Gew.% Eisen, 0,2 Gew.% Nickel und der Rest ist Spezial-Feinzink. Die Legierungen gemäss der vorliegenden Erfindung, die Kobalt enthalten, scheinen etwas leichter passiv zu werden, als diejenigen, die kein Kobalt enthalten. Der Unterschied in den Ergebnissen ist

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jedoch, gering und wird normalerweise die zusätzlichen Auegaben für die Verwendung.der Kobaltlegierungen als Kernmaterial nicht rechtfertigen·

Das Metall des Anodenkörpers der erfindungsgemässen Anode kann das gleiche sein, wie es üblicherweise bei handelsüblichen Zinkanoden verwendet wird, z.B. hochreines Zink mit weniger als 0,0014 % Eisen, Spezial-Feinaink mit 0,1 % bis 0,5 % Aluminium und 0,03 % bis 0,1 % Cadmium} und Spezial-Peinzink mit 0,4 % Aluminium.

Sie Zinklegierung für den Kern kann durch Auflösen der benötigten Menge Eisen, Nickel oder Kobalt in einem Bad von geschmolzenem Zink, das auf einer Temperatur von ?60° 0 bis 815° 0 (1400° bis 1500° J) gehalten wird, hergestellt werden. Bei dieser Temperatur ist eine Arbeitszeit von 6 Stunden mit ständigem Rühren erforderlich, um eine vollständige Lösung zu erhalten. Biese Zeitspanne kann durch Anlegen höherer Schmelztemperaturen und fein verteiltem Eisen, Nickel oder Koblat verkürzt.werden.

Die Anode kann nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden und hängt von dem gewünschten Produkt und den verfügbaren Einrichtungen ab. Beispielsweise kann die Kernlegierung in die gewünschte Perm gegossen oder gegossen und dann stranggepresst werden. Bas Anodenmetall kann um den Kern herum gegossen werden, um einen zusammengesetzten Barren für das anschliessende Strangpressen zu

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'bilden, oder um die Endform der Anode zu bilden.

Beim Giessen des Zinkanodenmetalle um den Zinklegierungekern ist ve wichtig, sich zu vergewissern, dass das Anoden— metall nicht mit der Kernlegierung verunreinigt wird. Ein sweokmässiges Verfahren ist, das geschmolzene Zinkanodenmetall bei einer Temperatur zu halten, die nur wenig über ihrem Schmelzpunkt liegt und das geschmolzene Metall in die Torrn einzufüllen, in der der Zinklegierungskern so eingebettet ist, dass der Strom der Metallschmelze nicht auf den Legierungskern aufprallt· ^Dae geschmolzene Metall kann beispielsweise gegen die innere Oberfläche der Gussform gerichtet werden·

Bin zweckmässiges Terfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßsen Anoden besteht darin, dass zunächst das Kernlegierungsmaterial in form zylindrischer Barren, deren Länge 45,75 cm (18 inches) und deren Durchmesser 11,45 cm (4,5 inches) beträgt, gegossen wird. Dann werden diese Barren stranggepresst, um das Kernmaterial in Torrn von zylindrischen Stangen, mit einem Durchmesser vom 5»08 cm (2 inches) zu bilden· Anodenmetall kann um den Kernstab zu einem symmetrischen zusammengesetzten Barren gegossen werden, dessen Länge 4-5,75 cm (18 inches) und dessen Durchmesser 11,45 cm (11 inches) beträgt. Das Strangpressen dieses zusammengesetzten Barrens durch eine runde 2,54 cm (1 inch) groese Gesenköffnuhg, wie beispielsweise in der deutschen Patent-

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anmeldung Nr. O 24 457 "beschrieben, ergibt ein zylindrisches Anodenerzeugnis, dessen Durchmesser 2,54- cm (1 inch) ist und das einen legierten Kern mit einem Durchmesser von 0,375 cm (3/8 inch) besitzt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der sich zersetzenden Zinkanode mit einem gegenüber dem Zinkanodenkörper kathodischen und in diesem Körper eingebetteten Zinklegierungskern, bei der der Kern entlang der Länge einer Anodenoberfläche angeordnet ist, ist in der Zeichnung dargestellt·

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht im Schnitt einer länglichen, streifenartigen zersetzbaren Zinkanode mit einem Kern aus Zinklegierung entlang der einen Oberfläche und

Pig. 2 ist elce Endansicht der Anode gemäss Figur 1.

In der Zeichnung ist der längliche Streifen 10 des Zinkanodenmetalli dargestellt· Ein Zinklegierungskern 11 ist in dem Körper des Zinkanodenmetalls eingebettet und erstreckt sich über die ganze Länge der Anode mit einer freiliegenden Fläche 12, die mit dem zu schützenden Gegenstand In Kontakt ist. Durchgänge 13 können durch die Anode durchgebohrt und, wie bei 14 gezeigt, von der äusseren Oberfläche der Anode bis zu der eingebetteten Kernoberfläche versenkt werden, so dass die Befestigung der Anofle an fern zu schützenden Gegenstand, beispielsweise durch Schrauben, möglich ist.

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Die in der Zeichnung dargestellte Anode kann leicht durch Strangpressen eines zusammengesetzten Barrens durch eine zweckmäßige Zweiloch-Gesenkform hergestellt werden, wie in der deutschen Patentanmeldung C 24 192 beschrieben ist.

Die sich zersetzende oder verbrauchende Anode der vorliegenden Erfindung hat viele wesentliche Vorteile. Sie kann leicht hergestellt werden und der Zinkkörper ist durch galvanische Vorgänge leicht korrodierbar und gewährleistet einen vollständigen Schutz für die metallischen Gegenstände, mit denen die Anode verbunden ist, solange noch irgendetwas vom Zinkkörper übrig ist. Der Zinklegierungskern ist flüssigkeitsdicht im Anodenmetall in der ganzen Länge der Anode eingebettet und bildet so tatsächlich ein einheitliches Gefüge. Der Zinklegierungskern besitzt die erforderliche mechanische Festigkeit, um die Befestigung an dem zu schützenden Metallgegenstand zu sichern. Er schafft eine zufriedenstellende elektrische Verbindung mit dem Metallgegenstand. Es tritt wenig oder gar keine Korrosion des Kernes auf, solange Metall des Anodenkörpers für den Galvanisiervorgang verfügbar ist. Es besteht keine Gefahr der Funkenbildung, wenn die Anode zufällig gegen Eisen oder Stahl fällt oder anstößt. Die Anode kann als Gußstück oder als ein stranggepresster Stab oder Streifen hergestellt werden und der Gestalt des Gegenstandes angepasst werden, den sie schützen soll.

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Bftl mit den erfindungsgemässen Anoden durchgeführten Versuchen, bei denen das Zinkanodenmetall unter Verwendung einer Stahlkathode in einer 3%igen Natriumchloridlösung galvanisch gelöst worden war, wurde festgestellt, dass der Zinklegierungskern gegenüber dem Zinkanodenfcörper kathodisch ist, dass das legierte Kernmaterial keine ungünstige Wirkung auf den Anodenvorgang hat und dass das Kernlegierungsmaterial ungelöst bleibt, bis nach dem Auflösen des Anodenmetalls·

Natürlich können Änderungen dieser hier beschriebenen bevorzugten Auwführungsform gemäss der Erfindung vorgenommen werden, ohne dass vom Erfindungsgedanken abgewichen werden muss·

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Claims (6)

1. ^a 3

   1· Sich zersetzend« Anode, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zinkanodenkörper (10) alt einem gegenüber diesem Zinkkörper (10) kathodlsehen Kern aus einer Zinklegierung (11) verbunden 1st·
2. 2. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus Zinklegierung (11) im wesentlichen aus Zink besteht, das mit geringen Mengen von mindestens einem Metall der Gruppe ^dsen, Kobalt und Nickel legiert ist.
3. 3. Anode nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus einer Zinklegierung besteht, die von etwa 0,15 Gew.% bis etwa 4 Gew.% mindestens eines Metalles der Gruppe Eisen, Nickel und Kobalt enthält, wobei die Gesamtmenge der legierenden Bestandteile kleiner ist als % Gew.36 des Kernes·
4. 4. Anode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (11) aus Zinklegierung entlang der Länge der einen Anodenoberfläche freiliegt (12)·
5. 5. Anode nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der ZinkanodenkSrper (10) mit dem Kern aus Zinklegierung (11) durch Giessen des Zinkmetalls um den zinklegierten Kern gebunden ist·

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6. 6. Anode nach den Ansprüche 1, 2, 5 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zinkanodenkörper (10) mit.dem zinklegierten Kern (11) durch Strangpressen gebunden ist·

   7· Anode nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode durch Strangpressen eines zusammengesetzten Barrens durch eine Zweiloch-Gesenkform gebildet ist·

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