DE2531498A1

DE2531498A1 - Elektrochemisch aktive aluminiumlegierungen, verfahren zu ihrer herstellung und ihre anwendung

Info

Publication number: DE2531498A1
Application number: DE19752531498
Authority: DE
Inventors: Aleksandar Despic; Dragutin M Prof Dr Dipl Drazic; Purenovic M Milovan
Original assignee: Institut Tehnickih Nauka Sanu
Current assignee: Institut Tehnickih Nauka Sanu
Priority date: 1975-02-20
Filing date: 1975-07-15
Publication date: 1976-09-02
Also published as: NO753652L; BR7600421A; NL7510747A; SE7512815L; US4098606A; JPS5197522A; NO139274C; IT1047444B; AU8726575A; GB1482033A; AU497980B2; FR2301600A1; FR2301600B1; CA1070985A; NO139274B; YU40575A

Description

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IKSTITUT TriINICKHI NAUKA SANU YU-11000 BCOGRAD, Knoza liihajla 35, Jugoslawien

14. JuIi 1975

ELKKTIiOCiIEMISCH AKTIVS ALUMINIUMLEGIERUNG;ON t VERFAHItSJf ZU HiUKR JILRSTELLUKG UND IHRIQ ARWEiIDUNG

Bisher wurden die Elektroden für Px^simärcleraonte meistens aus Zink hergestellt. Wegen des erheblichen Preises des Zinks, ifaren diese Elektroden tetser und man trachtete nach der Schaffung eines Hattrials, dessen Kißßwschaften gleich oder auch besser, und der Preis niedriger wäre.

Grundsätzlich stellt das in eine elektrolytisch Lösung eingetauchte Aluminium, ein System dar, vorteilhart für praktische Anwendung, in Form einer Elektrode in Priiaärelenenten, und als Korrosionsschutz, wegen seines sehr negativen theoretischen Potentials und großer AmpereStundenleistung, mit Rücksicht darauf daß es 3 Elektronen je ionisiertes Atoia austauscht. Ks ist,Jedoch, praktisch unmöglich Aluminium in reinem Zustand zu diesem Zweck zu vor· vendon, veil es durch das Entstehen einer Cxydschutsschicht ein relativ positives Potential spontan herstellt (viel positiveres als das theoretische). Wird es noch oinem positiveren Potential ausgelegt uia es anodisch zu lösen, koruat

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es zur Passivierung seiner Oberfläche und zu fast vollständigem Aufhören des Lösens. Nebstdem entsteht durch άί% Ροδί- tivierung des Potentials, überraschenderweise, eine Erhöhung seiner Korrosionsgeschwindigkeit (negativer Differenzialeffekt).

Der Anmelder hat sich zur Aufgabe stellt, ein Mamaterial zu schaffen, das vorzugsweise aus Aluminium besteht, in welchem, jedoch, Aluminium einerseits in aktivem Zustand in einem breiteren Potentialumlauf bleiben würde, große Ströme des Anodenlösens ermöglichend, und, andererseits, welches ausreichend widerstandsfähig gegen Korrosion mit möglichst niedrigem Werte des negativen Differentialeffektes wäre.

Ein solches Material wurde durch das Legieren von Aluminium mit einer kleinen Menge Indium, oder Gallium oder Thallium erhalten. Indium, Gallium oder Thallium werden dem Aluminium in einer Mei^ von mindestens 0,01 Gewichtsteilen je 100 Teile Aluminium zugegeben. Im Falle des Galliumzusatzes, verursachen größere Mengen als 0,5 Teile pro 100 Teile Aluminium eine Verschlechterung. Diese Elemente werden dem Aluminium einzeln zugegeben, jedoch kann die Zugabe auch in Kombination, sei es mit zwei der Elemente, oder allen drei, erfolgen. Das Verhältnis von Indium, Gallium und Thallium in diesen Kombinationen ist willkürlich.

Experimentell wurde bewiesen:

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a) daß diese Legierungen ein relativ sehr negatives! stationäres Potential in Lösun on von alkalischen Chloriden aufweisen;

b) daß die Korroeionsgeschwindigkeit dieser Legierungen beim Stillstehen in der Lösung relativ niedrig ist?

c) dafl bei der Positivierung die Logierungen bis zu sehr hohen Stromdichten, ohne Passivierung und mit relativ kleiner überspannung (mit kleinem Spannungsverlust) gelöst werden;

d) daß dabei der Korrosionsstrom (Wasserstoffausscheiden) nur unwesentlich wächst, so daß bei Strömen, größer als 100 mA/cm die Ausnutzung des Aluminiums in Form vom Anodenstrotn praktisch hundertprozentig wird·

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daO solches Material als Ersatz für die bisher verwondeten ilateriale (z.B. Zink), in Fällen wo eine gute elektrochemische Aktivität erforderlich ist, als negative Blektroden der primären Batterien oder Batterien ait auswechselbaren Platten erfolgreich verwendet werden kann. £3 zeigte sich ebenso, daß die erwähnten Legierungen zum protoktiven Schutz verschiedener Gegenstände (z.b. Schiffe, Automobile, usw.) gegen Korrosion u.a. vorzüglich verwendet werden können· Dieses Matorial ist vielfach billiger als die bisher verwendeten Material·«

Beispiel 1

Ein· Legierung von Aluminium und Indium wird so hergestellt, daß auf 100 Gewichtsteile Aluminium 0,2 Gewichts-

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teile Indium zucesetst wird. Das Gemisch wird in einer inaktiven Atmosphäre bis zun Schmolzen beider Metalle erhitzt. Die Schmelze wird homogenisiert und gekühlt. Die entstavidcTio feste !-iischu.ug kann alc Elektrode vervendet vordcHf Die Elektrode wurde in NaCl Lösung untersucht. Das geuesseno stationäre Potential betrug -1,250 V in Bezug auf die gesättigten Kalomelelektroden. Die Korrosionsgeschwindigkeit bei diesem Potential vurcSe auch gemessen; es hat sich gezeigt, daß sie vernachläosigbar klein var, Die Anodenpolarieationskurve für dieso Legierung wurde auch gemessen und es wurde gefunden, daß die Anodenströme bis zu 100 mA/ca , mit der minimalen Polarisation (kleiner als 100 m V) erhalten wurden, wie auch daß der Passivisierungsstrom größer als 1 A/cm beträgt. ?iit dem Erhöhen des Anodcnstroms erhöhte eich auch die Korrosionsgeschwindigkeit (negativer Differenzialeffekt), jedoch wesentlich weniger als bei reinem Aluminium, d.h. die Geschwindigkeit betrug nur 3$ für thermisch nichtbearbeitet<2 Legierungen, bzw, 0,5 ^c,<> für bearbeitete - spannungsfreigeglühte von der Geschwindigkeit der anodischen Lösung, anstatt i6';s bei reinem Aluminium.

Beispiel 2

Die Legierung aus Beispiel 1 wurde auch zum Korrosionsschutz eines, in NaCl Lösung eingetauchten Stahlstückes, benutzt. Es wurde gefunden, daß mit dom Strom zwischen dem Protektor und dieser Legierung und dera Stahlstück von nur 0,38 mA, der Stahl den negativen Wert des Potentiale

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(vcn Gco r.V), i-alcher sii-u völligen Schuts ausreicht, erreic'it hatte, v-KVirend rait dem Zink für dasselbe Stahlstack ein Etrorn von 0,55 C³A erforderlich war, vas einen erheblich -oreü Aufwand an Ilitteln darstellt«

Eine Legierung vos Aluminium mit niedrigem Gehalt an Cdiiuu vrurdo gc/unnen, vie im Beispiel 1, nur mit einem Zu satz von o,1 Teil Ga&iuni Je 100 Teile Aluminium. Die hergestellte Mischung, vervendet als Elektrode, ist in der NaCl-Lösung untersucht -worden. Stationäres Potential war -1,^oo V gegen eine gesättigte K;»lonelelelctrode, und man erhielt ebonso niedrige Polarisation und einen niedrigen negativen Differentialeffekt wie im Beispiel 1, bis zu einer Stromdichte von cca, 0,5

Diese Legierung vuxvie auch auu KorrosionsschutK eines in iiatriuachlorid-Lösuijc; eingetauchten Stalilstückes gebraucht, mit demselben Ergebnis wie im Beispiel 2.

Beispiel· U

Ein© Legierung von Aluminium mit niedrigem Prozent Thallium wurde durch dasselbe Vorfahren wie im Beispiel 1, hez-fiestellt. Die Legierung besteht aus 100 Anteilen Aluminium und 0,o5 Teilen Thallium. Die gewonnene Legierung wurde den gleichen Untersuchungen wie in Beispielen 1 und 2 unteri/orfen und die Ergebnisse waren den Ergebnissen aus dem Beispiel 3 ähnlich«

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Beispiel 5

Aus den Legierungen von Aluminium mit Indium, Aluminium mit Thallium, oder Aluminium mit wahlweise Kombination dieser Elemente, wobei die Zusammensetzung der Legierung so war, daß pro 100 Gewichtsteile Aluminium, mindestens 0,01 - 0,05 Gewichtsteile der erwähnten Metalle kommen, oder deren Kombinationen, sind Becher für Trockenbatterien Type Leclanche und dann die Batterien zusammengestellt worden auf die Weise, wie in der Industrie üblich. Die Eigenschaften solcher Batterien sind mit den Eigenschaften der gleichen Batterien mit Zinkbecher verglichen worden. Es wurdenzzufriedenstellende Eigenschaften erreicht, die gewissermaßen besser sind als jene von Batterien mit Zink. Beispiel 6

Legierungen aus den bisherigen Beispielen, die hergestellt wurden, wie das im Beispiel 1 beschrieben ist, wurden nach der Homogenisierung und dem Abkühlen noch einmal erwärmt auf 300 bis 400°C und 1 - k Stunden auf dieser Temperatur gehalten, und danach langsam gekühlt. Die so behandelten Legierungen weisen noch bessere Eigenschaften auf, d.h. etwas negativeres Stationärpotential und wesentlich kleineren negativen Differentialeffekt. Z.B., die Legierung mit 0,055 $ Indium nach dem Spannungsfreiglühen bekam um etwa 200 mV mehr negativeres Stationärpotential,und der negative Differentialeffekt reduzierte sich von 7»8 % auf 0,5 ^.

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Claims

253U98 PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrochemisch aktive Legierungen von Aluminium mit Indium oder Gallium oder Thallium, dadurch gekennzeichnet, daß sie pro 100 Gewichtsteile Aluminium mindestens 0,01 Gewichtsteile Indium oder Thallium, oder 0,01 - 0,5 Gewichtsteile Gallium enthalten.

2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie pro 100 Gewichtsteile Aluminium mindestens 0,01 0,5 Gewichtsteile Indium und Gallium oder Indium und Thallium oder Gallium und Thallium oder Indium, Gallium und Thallium enthält und daß das gegenseitige Verhältnis von Indium, Gallium und Thallium beliebig ist.

3. Legierung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum aktiven elektronischen Auflösen zwecks Erzeugung elektrischer Energie verwendet wird.

k. Legierung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Schutz gegen Korrosion verwendet wird.

5. Verfahren zur Herstellung der Legierung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewählte Mischung der Elemente in inerter Atmosphäre bis zum Schmelzen erwärmt wird und die Schmelze danach homogenisiert und gekühlt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze wieder auf 300 - 400 ⁰C erwärmt, auf dieser Temperatur 1 - k Stunden gehalten und danach langsam gekühlt wird.

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