NO123000B - - Google Patents

Description

Aluminiumlegering for fremstilling av offeranoder.

Foreliggende oppfinnelse angår en aluminiumlegering for anvendelse som materiale for fremstilling av offeranoder. Av slike anoder kreves det hoyt driftspotensial og hoy effektivitet målt som elektrisk utbytte- per enhet forbrukt metallmasse.

Mange vanlige legeringer som anvendes for fremstilling av anoder, f.eks. aluminium - sink - tinnlegeringer, krever en varme-behandling etter stopingen for de kan anvendes. Det ville være øko-nomisk og teknisk meget fordelaktig hvis man kunne fremstille offeranoder med hoy kapasitet og tilfredsstillende driftsbetingelser uten en nodvendig ettervarmebehandling.

Man har funnet at ved å tilsette magnesium i passende mengder til en aluminium - sink - indiumlegering, så vil man få tilveiebragt et tilfredsstillende stopeprodukt.

Ifolge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt en aluminiumlegering for bruk som materiale for fremstilling av offeranoder, kjennetegnet ved at den består av 1 - 15 % sink, 0.4 - 10 % magnesium, 0.005 - 0.1 % indium, eventuelt 0.005 - 0.07 % titan, eventuelt 0.1 - 0.5 % tinn, eventuelt 0.005 - 0.017 % gallium og resten aluminium med en renhet på minst 99»8 % > idet legeringen inneholder mindre enn 0.2 % av hvert av elementene silisium og jern som forurensninger.

Mengdene av urenheter som silisium og jern bor være under 0. 2%. Sinkinnholdet er fortrinnsvis mellom 2 og 10 %, og fordelaktig mellom 2.5 og 8 %. Tndiuminnholdet er fortrinnsvis mellom 0.01 og 0.05 %, mest fordelaktig mellom 0.03 og 0.04$. Magnesiuminnholdet er fortrinnsvis mellom 0.4 og 1 %, mest fordelaktig mellom 0.6 og 0.8 %, spesielt når det er begrensninger med hensyn til brannfarlige gnist-dannelser.• - Når gallium-anvendes foretrekkes det i en mengde på 0.01$. Titan som hensiktsmessig kan anvendes i legeringen virker som et korn-raffineringsmiddel, og en foretrukken mengde er 0.01 - 0.04 %.

T foreliggende beskrivelse er alle prosentsatser per vekt.

Noen aluminiumanoder ble fremstilt og provet på folgende måte : Aluminium ble smeltet og oppvarmet til en temperatur på 710°C. Sink, indium (og i visse tilfeller også tinn) ble tilsatt i den nød-vendige mengde, og denne operasjon ble fulgt av en avgassing. Magnesium ble deretter tilsatt i de angitte mengder, og for å minimalisere oksydasjonseffektene ble tilsetningene gjort under et lag av fluss-middel. Smeiten ble deretter omrort mens temperaturen ble holdt mellom 710° og 730°C. Stopingen ble deretter utfort ved hjelp av former hvis temperatur varierte fra 100° - 250°C.

1.25 cm lange stykker ble skåret av storre prøvestykker med en diameter på 2.5 cm og elektriske forbindelser ble festet ved hjelp av en gjenget aluminiumstav som ble skrudd inn i den ovre del av stykket. De sagede-overflater ble blokkert ved hjelp av et blokker-ingsmedium, og de veiede prover ble så montert konsentrisk i stål-tromler med en diameter på 22 cm og en hoyde på 30 cm, og som inneholdt ca. 11 liter naturlig sjovann. Forsiktig omroring ble anvendt under proven, og elektrolytten i tanken ble skiftet regelmassig. Provene ble utfort ved laboratorietemperaturer.

Strømtilførselen til anoden ble begrenset til en anodetett-het på 1.55 mA/cm ved hjelp av en variabel motstand i den ytre krets. Potensialfallet over en meget noyaktig kalibrert motstand (også i den ytre krets) ble anvendt for å måle stromtilforselen, og de oppnådde resultater ble avlest automatisk hver fjerde time under proven. Den totale stromtilforsel til anoden kunne derfor beregnes.

Prøveperioden varierte fra 4-0 til 60 dager, og i lopet av dette tidsrom var ca. ^ >0fo av proven forbrukt. Etter at prøvestykkene var fjernet fra tanken, ble de renset i 1:1 salpetersyre (for å fjerne korrosjonsprodukter), og de ble så veiet etter torking.

Det teoretiske utbytte for det angitte vekttap for provene ble beregnet ved å anvende en elektrokjemisk ekvivalent til den spe-sielle legering som ble provet (det ble f.eks. tatt hensyn til sinkinnholdet i legeringen), og effektiviteten ble beregnet som prosent i forhold til det teoretiske utbytte.

Potensialene ble målt med regelmessige mellomrom under hele proven ved å anvende en mettet kalomelelektrode i kontakt med den opp-løselige aluminiumanode eller på yttersiden av eventuelle korrosjonsprodukter som måtte være tilstede på proveoverflaten. Det oppgitte potensial, er det potensial som ble målt på siste provedag.

Eksempler på sammensetningen og egenskaper for anoder fremstilt av legeringer ifolge foreliggende oppfinnelse, er angitt i tabell 1.

Det fremgår av tabellen at når magnesiuminnholdet går under 0.4 % (sammensetning I), så faller driftspotensialet til -1000 mV, og den resulterende anode var langt mindre tilfredsstillende enn de med hoyere magnesiuminnhold.

Videre eksempler på sammensetninger og egenskaper for anoder fremstilt fra legeringer ifolge foreliggende oppfinnelse er angitt i tabell II. I disse eksempler er kobberinnholdet i hvert tilfelle funnet å være mindre enn 0.005 %, og silisium og jerninnholdene er angitt i tabellen.

Man har undersokt virkningen av å anvende forskjellige typer stopeteknikk på de elektrokjemiske egenskaper for legeringer ifolge foreliggende oppfinnelse. Disse undersøkelser omfattet variasjoner i temperaturen av det flytende metall, variasjoner med hensyn til temperatur av formen og variasjoner med hensyn til avkjolningsteknikk. Det ble anvendt tre forskjellige typer avkjolingsteknikk. Den forste var en "'standard fremgangsmåte", og omfattet, at metallet ble stopt i en form og når det var tilstrekkelig stivnet, så ble det fjernet fra formen og ble hensatt til avkjolning. Den annen teknikk er betegnet "kaldtvannsbråkjoling", og omfattet at metallet ble stopt i en form og når det var tilstrekkelig stivnet, ble fjernet fra formen og brå-kjolt i kaldt vann. Den tredje teknikk er betegnet "meget langsom avkjoling i formen", og omfattet at metallet ble stopt i en form og ble avkjolt i formen til romtemperatur. Den siste teknikk ga langsom avkjolningshastighet og meget gode resultater, noe som fremgår av tabell III nedenfor. Den anvendte legering i dette tilfelle inneholdt 0.68 % magnesium, 4.01 % sink, O.O38 % indium, 0.012 % gallium, 0.12 % silisium, 0.07 % jern og mindre enn 0.005 % kobber og hvor resten var aluminium.

Effekten av å tilsette kornraffineringselementet titan til legeringer ifolge foreliggende oppfinnelse, ble undersokt, og de oppnådde resultater er angitt i tabell IV. Disse resultater indikerer at man oppnår, gunstige effekter med en tilsetning av et kornraffiner-ingselement, fortrinnsvis titan i mengde varierende fra 0.005 til 0.7 %, mer spesielt i området fra 0.01 til 0.04 %. I hver av de legeringer som er vist i tabell IV, så var kobberinnholdet mindre enn 0.01 %.

Claims (6)

1. Aluminiumlegering for anvendelse som materiale for fremstilling av offeranoder, karakterisert ved at den består av 1 - 15 % sink, 0.4 - 10 % magnesium, 0.005 - 0.1 % indium, eventuelt 0.005 - 0.07 % titan, eventuelt 0.1 - 0.5 % tinn, eventuelt 0.005 - 0.017 % gallium og resten aluminium med en renhet på minst 99>8 %, idet legeringen inneholder mindre enn 0.2 % av hvert av elementene silisium og jern som forurensninger.

2. Aluminiumlegering ifolge krav 1, karakterisert ved at sinkinnholdet er 2 - 10 %, fortrinnsvis 2.5 - 8 %.

3. Aluminiumlegering ifolge krav 1 eller 2, karakterisert ved at indiuminnholdet er 0.01 - 0.05 %, fortrinnsvis 0.03 - 0.04 %.

4. Aluminiumlegering ifolge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at magnesiuminnholdet er 0.4 - 1 %, fortrinnsvis 0.6 - 0.8 %.

5. Aluminiumlegering ifolge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at galliuminnholdet er ca. 0.01 %.

6. Aluminiumlegering ifolge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den inneholder 0.01 - 0.04 % titan.