SE422961B - Magnesiumlegering avsedd for galvaniska anoder - Google Patents

Description

7812518-4 2 I korrosionsskyddande syfte, frånsett beläggningar av fernissa och färg och andra beläggningar, används ett elektrolytiskt förfaran- de som kompenserar för den förlust av skyddande egenskaper hos be- läggningarna som är ett resultat av metallkonstruktionens förstörel- se under drift. Vid användning av detta förfarande, görs den skydd- ade metallen kemiskt inert genom katodisk polarisering av densamma till en skyddspotential.

Två slag av elektrolytiskt skydd finns tillgängliga, nämligen katodiskt och anodískt skydd. Oavsett på vilket sätt ett speciellt slag av skydd àstadkommes, förskjuts den skyddade metallens potential från vilopotentialen i negativ riktning vid katodiskt skydd, och i positiv riktning vid anoaiskt skydd. I För ástadkommande av den önskade ytskyddspotential, vilken minskar eller helt stoppar metallens anodiska upplösning, används katodiskt skydd. I detta fall utgörs anoden i det galvaniska elemen- tet av t.ex. en magnesiumanod och katoden av skyddsföremâlet. Det korrosiva mediet, dvs. havsvatten, jord, etc. fungerar därvid som elektrolyt.

Såsom påpekats ovan, används magnesiumbaserade legeringar som anoder vid katodiskt skydd. ' De faktorer som är ansvariga för effektiviteten och tillämp- barheten av de anodlegeringar, som används för tillverkning av gal- vaniska anoder, inbegriper en tämligen hög och stabil elektronega- tiv anodpotential som, i samverkan med den skyddade metallen, åstad- kommer en-katodisk förskjutning av metallens potential med ett 1 förväg bestämt värde från korrosionspotentialen, en hög stabilise- rad strömavgivning (strömutbyte), som resulterar i så låg metallför- lust som möjligt, en maximal livslängd och en likformig upplösning, vilka alla bestäms av legeringarnas kemiska sammansättning och struktur.

Måttet på det katodiska skyddets effektivitet är den elektro- negativa potentialens (arbetspotentialens) storlek och stabilitet för olika anordpolarisationsströmtätheter.

Strömavgivningen (strömutbytet) beror på koncentrationen metalliska föreningar som ingår i legeringarna. Verkan av denna föro- reningshalt på strömavgivningen är frànsebar upp till en viss kritisk koncentrationsnivå, men över denna nivå minskar strömavgivningen (strömutbytet) snabbt. g En legering som innehåller metalliska föroreningar i en halt av högst 0,001 ß Ni, o,oo35 ø Fe ooh 0,005 76 cu ger den högsta strömavgivningen. 7812518-4 3 Strömutbytet och strömavgivningen är dessutom beroende av koncentrationen icke-metalliska föroreningar, t.ex. klorider 1 mag- nesiumlegeringar. Genom en ökning av kloridkoncentrationen från 0,004 till 0,25 % minskas strömutbytet från 60 till 54 % och ström- avgivningen från 1520 till 1190 Ah/kg, och därigenom påverkas natur- en av komponentupplösningen i legeringen.

Legeringar med hög kloridhalt utmärker sig av selektiv upp- lösning. En av orsakerna till denna upplösning är att metallklorid- områden bildas på anodytan, vilka områden fungerar som katoder i förhållande till legeringen, vilket resulterar i en intensivselek- tiv upplösning av ytan i närheten av dessa områden såväl som i en söndersmulning av både metallen och kloriderna.

Utbytet påverkas även av varje förändring i legeringsstruk- turen. Det högsta och mest konstanta utbytet (62 %) uppnås vid fin- kornig struktur. Den fina strukturen och det konstanta utbytet åstad- kommes genom tillsättning av ett modifieringsmedel, t.ex. titan.

Titanhalten bör emellertid vara begränsad, eftersom strömavgiv- ningen och följaktligen legeringens effektiva användning vid en titankoncentration över 0,04 % drastiskt försämras.

Den galvaniska anodens livslängd bestäms av anodströmtät- heten för dess upplösning som beror på anodens storlek, form och material, på tillståndet för den skyddade konstruktionens yta samt på elektrolytens, dvs. det korrosiva mediets, egenskaper.

Om alla andra betingelser är lika, ökar livslängden med ökande strömavgivning.

Valet av specifika magnesiumlegeringar för konstruktion av galvaniska anoder är beroende av deras tillämpning, eftersom lege- ringarnas komposition varierar i överensstämmelse med det slag av korrosion (havsvatten- eller jordkorrosion) som de galvaniska anod- erna är avsedda att skydda mot.

De för skydd mot havsvattenkorrosion avsedda legeringarna medför vanligtvis vissa problem då de används för skyddande av under- jordsförlagda anordningar. Detta kan förklaras av det faktum att den naturliga ytfilmen hos dessa legeringar med liten ledningsförmà- ga lätt avlägsnas i havsvatten beroende på de däri lösta kloridjoner- nas avsevärda aktivitet, medan däremot filmen endast med svårighet avlägsnas under jord.

De legeringar som i största utsträckning används för korro- Hsionsskydd i havsvatten har följande sammansättning i viktprocent: 7812518-4 ä aluminium 5-7 zink > 2-4 mangan 0,15-0,5 Järn max. 0,005 koppar max. 0,004 nickel max. 0,001 klorider icke specificerad varvid resten utgöres av magnesium. 0 Denna legering har viktiga fördelar gentemot den förut nämnda legeringen som företrädesvis utnyttjas för konstruktion av galvaniska anoder som är avsedda för att skydda mot jordkorrosion, särskilt är strömavgivningen 15 % högre och upplösningen mer lik- formig. Av de tidigare angivna skälen används galvaniska anoder tillverkade av denna legering icke för skydd mot Jordkorrosion, eftersom den naturliga film som bildas på en sådan legering har liten ledningsförmàga och är svår att avlägsna i jord. Pá grund av den höga elektriska konduktiviteten ökar den galvaniska anodens sJälvupplösningshastighet, vilket resulterar i en minskning av anod- livslängden med 1,5-2 ggr.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att eliminera ovan nämnda nackdelar.

Huvudsyftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en magnesiumlegering med beståndsdelarna 1 sådana proportioner, att kompositionen, då den används för konstruktion av sölvaniska anoder, kan utnyttjas för skydd av metallkonstruktioner och anordningar både mot havsvattenkorrosion och jordkorrosion under samtidigt bibehållan- de av en längre livslängd för legeringen.

Detta syfte uppnås med magnesiumlegeringen enligt föreliggan- de uppfinning därigenom att den 1 viktprocent i huvudsak innehåller 5-10 76 A1, 2-4 75 zn, o,o2-o,5 75 Mn, o,oo1-o,o4 fi Ti, högst 0,004 ß Cu, högst 0,005 % klorider, högst 0,003 % Fe, högst 0,001 % Ni, varvid resten utgöres av Mg.

Införandet av titan i magnesiumlegeringen och en begränsad kloridhalt hos legeringen (så låg som 0,005 %) sörjer för en likfor- mig upplösning av de galvaniska elektroderna bade i havsvatten och 1 jord, en högre större ledningsförmåga 1 den naturliga filmen på ytan av de galvaniska anoderna, vilket sålunda resulterar 1 en svagare självupplösning av desamma, ett högre utbyte och en längre ilivslängd.

Uppfinningen beskrivs ytterligare nedan i följande exempel. 7812518-4 5 Exemgel l. En magnesiumlegering med följande sammansätt- ning i viktprocent iordningställdes under användning av en välkänd teknik. aluminium 5 zink 2 mangan 0,02 titan 0,01 klorider 0,005 järn max. 0,005 koppar max. 0,004 nickel max. 0,001 varvid resten utgöres av magnesium.

För erhållande av de elektrokemiska egenskaperna för denna legering, utfördes provförsök i ett standardmedium som utgjordes av syntetiskt havsvatten (pH = 7,8) med en kemisk sammansättning mot- svarande dels oceanvatten och dels vatten i alkalisk Jord.

Cylinderformade provkroppar frambearbetades av de legerings- gjutstyoken som framställts medelst s.k. kylgjutteknik. Provförsök- en utfördes i elektrolytiska celler bildade av ett par hálrum förena- de av en elektrolytbrygga. Platinerat titanbleck tjänade som katod.

Referenselektroden utgjordes av en mättad Kalomelelektrod. Ändringar i provkroppens potential och ytans tillstånd re- gistrerades under provförsöken, varvid strömtätheten specificerades och bibehölls konstant.

Då den av den föreslagna legeringen tillverkade galvaniska anoden utsattes för provförsök i havsvatten med medeloceansammansätt- ning med en salthalt av 38 % och även 1 alkalisk Jordmiljö, uppvisade den de i följande tabell 1 visade elektrokemiska egenskaperna: Tabell 1 Anodström- Strömutbyte Strömav- Arbets- täthet (%) ivning potential ÉÄÅh/lfß) (mV) l 60 1320 1250 10 66 11450 1250 7812518-4 6 Exempel 2. En magnesiumlegering med följande sammansätt- ning i viktprocent iordningställdes under användning av en välkänd framställningsteknik: aluminium 6,1 zink 2,5 mangan 0,2 titan 0,005 0 klorider 0,005 koppar 0,004 järn 0,003 nickel 0,001 varvid resten utgöres av magnesium.

Denna legering provades 1 ett standardmedíum och uppvisade följande i tabell 2 samlade elektrokemiska egenskaper: Tâbüll 2 Anodström- Strömutbyte Strömav- Arbets- täthet (%) gívning potential (Åh/ka) (mV) 1 59 1298 1250 10 65 1430' 1250 Exempel 2. En magnesiumlegering med följande sammansätt- ning i viktprocent iordningställdes under användning av en gammal tillverkningsteknik: aluminium 10 zink 4 koppar 0,004 järn _ 0,005 mangan 0,5 titan 0,04 nickel 0,001 klorider 0,005 varvid resten utgöres av magnesium.

Provförsöken på denna magnesiumlegering utfördes 1 ett standardmedium och gav följande elektrokemiska egenskaper:

Claims (1)

1. 7812518-4 7 Tabell 2 Anodström- Strößïtbyte Strömav- Arïetâ- 1 t"thet ivninø po en ia a " ïAn/xn” (mv) l 59 1300 1250 10 64 1410 1250 Tabell 4 visar den kända legeringens elektrokemiska egen- skaper: Tabell 4 Anodström- Strömntbyte Ströïav- Arbets- 1 täthet ” ivn n potentia p äAh/kå (mv) 1 Bj 1230 1250 lo 62, 5 1280 1250 Såsom framgår av tabell 1-4, uppvisar den föreslagna mag- nesiumlegeringen en högre strömavgivning och strömutbyte jämfört med den välkända och utbrett använda magnesiumlegeringen, vilken förbättring uppnås genom begränsning av legeringens kloridhalt och dopning av densamma med titan. Utom de beståndsdelar som angivits, tillåts oundvikliga föro- reningar í legeringen förekomma i mängder som icke är förenade med någon betydande inverkan på legeringens egenskaper. Patentkrav Magnesiumlegering, k ä n n e t e c k n a d a v att den i viktprocent innehåller 5-10% A1, 2-Ä% Zn, 0,02-0,5% Mn, 0,001-0,03% Ti, högst 0,00ü% Cu, högst 0,00š% klorider, högst 0,003? Fc, högst 0,001% Ni, varvid resten utgöres av Mg. 7812518-4 S a m m a n d r a g Uppfinningen avser en magnesiumlegeríng för galvaniska anoder som i viktprocent i huvudsak innehåller 5-10 % Al, 2-4 % zn, o,o2-o,5 76 Mn, o,oo1-o,ou :S Ti, högst o,oø4 ß cu, högst 0,005 % klorider, högst 0,003 % Fe¿ högst 0,001 % Ni, varvid resten ut- göres av Mg.