DE1521694B2

DE1521694B2 - Galvanische Anode

Info

Publication number: DE1521694B2
Application number: DE19631521694
Authority: DE
Inventors: John Richard; Phillips William Lome Maclean; Trail British Kolumbien Wellington (Kanada)
Original assignee: Cominco Ltd., Montreal, Quebec (Ka nada)
Priority date: 1962-08-09
Filing date: 1963-08-03
Publication date: 1971-02-11
Also published as: US3226314A; DE1521694A1; GB960304A

Description

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Die Erfindung betrifft eine galvanische Anode für mäßen Zinklegierung ist gegenüber dem Zinkmantel den kathodischen Korrosionsschutz, bestehend aus kathodisch und korrodiert nicht leicht in Salzwasser, einem Zinkmantel und einem Kern aus kathodisch Der Kern ist zweckmäßig durch Gießen des Mantelaktivem Metall. metalls in der Anode eingelagert.

Opferanoden sind bekannt, und ihre Verwendung 5 Der Anodenmantel und ein aus einer Legierung aus als Schutz für Metallkörper, wie Wärmeaustauscher, Zink und insgesamt 0,03 bis 2 Gewichtsprozent eines Ölleitungen, Vorratstanks, Schiffskörper u. dgl., gegen oder mehrerer der Metalle Eisen, Nickel und Kobalt Korrosion durch galvanische Vorgänge ist weit ver- bestehenden Kern können durch Strangpressen verbreitet. Insbesondere sind Anoden, bestehend aus ei- bunden sein.

nem freiliegenden Zinkmantel und einem Kern aus io Nach einer bevorzugten Ausführungsform der ErAluminium bekanntgeworden. Ferner ist bei anders- findung liegt der Kern entlang der Länge der einen artigen Elektrodensystemen die Verwendung von Anodenfläche frei.

Zinklegierungen als Anoden-, nicht aber als Leiter- Eine bevorzugte Ausführungsform der galvanischen metall bekannt. Das Kernmaterial, das gegenüber Anode mit einem gegenüber dem Zinkanodenmantel dem Mantelmetall kathodisch sein muß, dient zum 15 kathodischen und in diesem eingebetteten Zinklegie-Verstärken oder Festigen des Anodenkörpers, zur rungskern, bei der der Kern entlang der Länge einer Schaffung einer elektrischen Verbindung mit dem zu Anodenoberfläche angeordnet ist, ist in der Zeichschützenden metallischen Körper sowie einer festen nung dargestellt. Es zeigt:

mechanischen Verbindung, um den Anodenmantel F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer läng-

zu tragen und mit dem metallischen Körper zu ver- 20 liehen, streifenartigen galvanischen Anode mit einem

binden. Daher muß der Metallkern stark und dauer- Kern aus Zinklegierung entlang der einen Oberfläche

haft sein, und es darf, solange das Metall des Anoden- und

mantels noch für den galvanischen Vorgang verfügbar F i g. 2 eine Endansicht der Anode gemäß F i g. 1.

ist, keinerlei Korrosion der Verbindungen zwischen In der Zeichnung ist der längliche Streifen der Zink-

dem Kern und dem metallischen Körper auftreten. 25 anode 10 dargestellt. Ein Zinklegierungskern 11 ist in

Es ist auch zweckmäßig, den Kern in dem Anoden- dem Zinkmantel eingebettet und erstreckt sich über

mantel dicht einzubetten, um das Eindringen von die ganze Länge der Anode mit einer freiliegenden

Flüssigkeit, beispielsweise Meereswasser, entlang der Fläche 12, die mit dem zu schützenden Gegenstand

Verbindung zwischen dem Kern und dem Anoden- in Kontakt ist. Die Anode kann von Durchgängen 13

mantel zu verhindern. Die Korrosionsprodukte, die 3° durchbohrt sein, die, wie bei 14 gezeigt, von der äuße-

durch ein solches Eindringen entstehen würden, wür- ren Oberfläche des Mantels bis zu der eingebetteten

den den Kern vom Anodenmantel elektrisch isolieren Kernoberfläche versenkt werden, so daß die Befesti-

und dadurch die Anode unwirksam machen. gung der Anode an dem zu schützenden Gegenstand,

Die Verwendung von Magnesium, Aluminium oder beispielsweise durch Schrauben, möglich ist.
deren Legierungen in Eisen- oder Stahltanks, die 35 Die in der Zeichnung dargestellte Anode kann leicht brennbare oder explosive Gase enthalten, ist bekannt- durch Strangpressen eines zusammengesetzten Barrens lieh ein Risiko, da die Möglichkeit der Funkenbildung durch eine zweckmäßige Zweiloch-Gesenkform herbesteht, wenn ein Gegenstand aus Magnesium oder gestellt werden.

Aluminium oder deren Legierungen an eine rostige Die maximale Menge des Legierungsbestandteiles Eisenoberfläche stößt. Diesen Nachteil weist Zink 40 oder der Bestandteile, die in der Legierung vorhanden

nicht auf. Im Hinblick auf diese Gefahr dürfen Opfer- sind, wird durch praktische und wirtschaftliche Fak-

anoden aus Magnesium oder Aluminium oder solche toren bestimmt. Es ist schwer, Legierungen herzu-

aus Zink mit Aluminiumkern nicht zum Schütze sol- stellen, die mehr als 4 Gewichtsprozent eines oder

eher Metallgegenstände verwendet werden, die zur mehrerer Legierungsbestandteile enthalten. Ebenso Aufbewahrung von leicht brennbaren Materialien, 45 ist es schwer, Legierungen mit mehr als 2 Gewichts-

wie Benzin und Öl dienen, die zur Bildung von ex- prozent Legierungsbestandteilen strangzupressen. In-

plosiven Gasgemischen führen können. Anoden wer- f olgedessen werden Gußanoden keine Kerne einschlie-

den jedoch benötigt, um solche Konstruktionen, ßen, die mehr als 4 Gewichtsprozent Eisen, Nickel

beispielsweise Öltanker; vor Korrosion zu schützen, oder Kobalt oder deren Mischungen enthalten, und die zeitweilig Seewasser als Ballast enthalten. 50 stranggepreßte Anoden werden keine Kerne ein-

AIs Kernmaterial für Anoden werden gewöhnlich schließen, die mehr als 2 Gewichtsproeznt Eisen,

Eisen, Stahl und Aluminium verwendet. Diese Metalle Nickel oder Kobalt oder deren Kombinationen ent-

haben die erforderlichen Eigenschaften, wie mecha- halten.

nische Festigkeit, Dauerhaftigkeit und elektrische Die minimale Menge an Legierungsbestandteilen, Leitfähigkeit. Aber Aluminium kann Funkenbildung 55 die in Kernlegierungsmaterial vorhanden ist, wird

hervorrufen, und die Bearbeitung von Eisen und Stahl durch das kathodische Verhältnis zu dem Mantel-

zur Bildung der gewünschten Form, beispielsweise material bestimmt. Es wurde gefunden, daß die gering-

Formung langer schmaler Anoden durch Strangpres- ste Menge nicht weniger als 0,03 Gewichtsprozent

sen zusammengesetzter Barren aus Anodenmetall Eisen, Nickel oder Kobalt oder deren Kombinationen und Kernmaterial, ist nicht immer leicht. 60 sein soll.

Diese Schwierigkeiten werden dadurch beseitigt, Die besten Ergebnisse wurden mit Mengen von

daß erfindungsgemäß der Kern aus einer Legierung Legierungsbestandteilen erzielt, die insgesamt 0,3 bis

aus Zink mit insgesamt 0,03 bis 4 Gewicchtsprozent 1,5 Gewichtsprozent betrugen.

eines oder mehrerer der Metalle Eisen, Nickel oder Es wurden sehr zufriedenstellend arbeitende Zink-Kobalt besteht. Eine solche Anode ruft keine Funken- 65 anöden hergestellt, deren Zinklegierungskerne als

bildung hervor, wie dies bei Anoden der Fall ist, die Legierungsbestandteile jeweils Eisen, Nickel, Kobalt

Magnesium oder Aluminium als Mantel- oder Kern- und die verschiedenen Kombinationen dieser Metalle

material enthalten. Der Kern aus der erfindungsge- enthielten. So wurden beispielsweise binäre Zink-

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legierungskerne hergestellt, bei denen die Zinklegierungen 0,1, 0,3 und 0,5 Gewichtsprozent Eisen, 0,1, 0,3 und 0,5 Gewichtsprozent Nickel und 0,1, 0,3 und 0,5 Gewichtsprozent Kobalt enthielten.

Es wurden auch sehr zufriedenstellende ternäre Zinklegierungskerne hergestellt, die 0,15 Gewichtsprozent Eisen und 0,15 Gewichtsprozent Nickel, 0,15 Gewichtsprozent Eisen und 0,15 Gewichtsprozent Kobalt und 0,15 Gewichtsprozent Nickel und 0,15 Gewichtsprozent Kobalt enthielten. Eine ternäre Legierung, die sich als besonders zweckmäßig erwiesen hat, enthält 0,2 Gewichtsprozent Eisen, 0,2 Gewichtsprozent Nickel, und der Rest ist Spezial-Feinzink. Die Legierungen gemäß der Erfindung, die Kobalt enthalten, scheinen etwas leichter passiv zu werden als diejenigen, die kein Kobalt enthalten. Der Unterschied in den Ergebnissen ist jedoch gering und wird normalerweise die.zusätzlichen Ausgaben für die Verwendung der Kobaltlegierung als .Kernmaterial nicht rechtfertigen.

Das Metall des Anodenmantels der erfindungsgemäßen Anode kann das gleiche sein, wie es üblicherweise bei handelsüblichen Zinkanoden verwendet wird, z. B. hochreines Zink mit weniger als 0,0014 °/₀ Eisen, Spezial-Feinzink mit 0,1 bis 0,5 °/₀ Aluminium und 0,03 bis 0,1 °/₀ Cadmium und Spezial-Feinzink mit 0,4 °/₀ Aluminium.

Die 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 760 bis 815° C gehalten wird, hergestellt werden. Bei dieser Temperatur ist eine Arbeitszeit von 6 Stunden mit ständigem Rühren erforderlich, um eine vollständige Lösung zu erhalten. Diese Zeitspanne kann durch Anlegen höherer Schmelztemperaturen und feinverteiltem Eisen, Nickel oder Kobalt verkürzt werden.

Die Anode kann je nach Art des gewünschten Produktes und der verfügbaren Einrichtungen nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden, beispielsweise kann die Kernlegierung in die gewünschte Form gegossen oder gegossen und dann stranggepreßt werden. Das Mantelmetall kann um den Kern herum gegossen werden, um einen zusammengesetzten Barren für das anschließende Strangpressen oder um die Endform der Anode zu bilden.

Beim Gießen des Mantelmetalls um den Zinklegierungskern ist es wichtig, sich zu vergewissern, daß das Mantelmetall nicht mit der Kernlegierung verunreinigt wird. Ein zweckmäßiges Verfahren ist, das geschmolzene Mantelmetall bei einer Temperatur zu halten, die nur wenig über seinem Schmelzpunkt liegt, und das geschmolzene Metall in die Form einzufüllen, in der der Zinklegierungskern so eingebettet ist, daß der Strom der Metallschmelze nicht auf den Legierungskern aufprallt. Das geschmolzene Metall kann beispielsweise gegen die innere Oberfläche der Gußform gerichtet werden.

Ein zweckmäßiges Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Anoden besteht darin, daß zunächst das Kernlegierungsmaterial in Form zylindrischer Barren gegossen wird. Dann werden diese Barren stranggepreßt, um das Kernmaterial in zylindrische Stangen zu formen. Mantelmetall kann dann um den Kernstab zur Bildung eines symmetrischen zusammengesetzten Barrens gegossen werden. Das Strangpressen dieses zusammengesetzten Barrens durch eine runde Gesenköffnung ergibt eine zylindrische Anode, die einen legierten Kern besitzt.

Die erfindungsgemäße Opferanode hat viele wesentliche Vorteile. Sie kann leicht hergestellt werden, und der Zinkmantel ist durch galvanische Vorgänge leicht

ίο korrodierbar und gewährleistet einen vollständigen Schutz für die metallischen Konstruktionen, mit denen die Aonde verbunden ist, solange noch irgendetwas vom Zinkmantel übrig ist. Der Zinklegierungskern ist flüssigkeitsdicht im Mantelmetall 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 der zu schützenden Metallkonstruktion zu sichern. Er schafft eine zufriedenstellende elektrische Verbindung mit dem Gegenstand des Korrosionsschutzes. Es tritt wenig oder gar keine Korrosion des Kernes auf, solange Metall des Mantels für den galvanischen Vorgang verfügbar ist. Es besteht keine Gefahr der Funkenbildung, wenn die Anode zufällig gegen Eisen oder Stahl fällt oder stößt. Die Anode kann als Gußstück oder als stranggepreßter Stab oder Streifen hergestellt werden und der Gestalt des zu schützenden Gegenstandes angepaßt werden.

Bei mit den erfindungsgemäßen Anoden durchgeführten Versuchen, bei denen das Mantelmetall unter Verwendung einer Stahlkathode in einer 3°/_oigen Natriumchloridlösung galvanisch gelöst worden war, wurde festgestellt, daß der Zinklegierungskern gegenüber dem Mantel kathodisch ist, daß das legierte Kernmaterial keinen ungünstigen Einfluß auf die Wirkung der Anode hat und daß das Kernlegierungsmaterial bis zum Auflösen des Mantelmetalls ungelöst bleibt.

Claims

Patentansprüche:

1. Galvanische Anode für den kathodischen Korrosionsschutz, bestehend aus einem Zinkmantel und einem Kern aus kathodisch aktivem Metall, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (11) aus einer Legierung aus Zink mit insgesamt 0,03 bis 4 Gewichtsprozent eines oder mehrerer der Metalle Eisen, Nickel oder Kobalt besteht.

2. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (11) durch Gießen des Mantelmetalls in der Anode (10) eingelagert ist.

3. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenmantel und der Kern, der aus einer Legierung aus Zink und insgesamt 0,03 bis 2 Gewichtsprozent eines oder mehrerer der Metalle Eisen, Nickel und Kobalt besteht, durch Strangpressen verbunden sind.

4. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (11) entlang der Länge der einen Anodenoberfläche (12) frei liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen