DE1231906B - Verwendung von lanthan- und gegebenenfalls cerhaltigen Zinklegierungen als Aktivanoden fuer den kathodischen Korrosionsschutz - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES M

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C22c

Deutsche Kl.: 40 b -17/00

Nummer: 1231906

Aktenzeichen: A 45417 VI a/40 b

Anmeldetag: 6. März 1964

Auslegetag: 5. Januar 1967

Es ist bekannt, daß Stahlkonstruktionen besonders dann einem Korrosionsangrifl ausgesetzt sind, wenn sie sich in einer agressiven Umgebung befinden (z. B. Erdboden, Meerwasser u. ä.). Zur Verhinderung dieser Korrosion werden seit längerer Zeit Aktivanoden eingesetzt, die vorzugsweise und vorwiegend aus Magnesium, Aluminium oder Zink bestehen. Diese Anoden sind unter Berücksichtigung des gegenseitigen Oberflächenverhältnisses mit den zu schützenden Eisenkonstruktionen im Kurzschluß verbunden. Bekanntlich tritt während der Stromabgabe eine Konzentrationspolarisation der Anodenoberfläche ein, die durch Übergang in eine Bedekkungspolarisation eine mehr oder minder große Leistungsminderung der Anoden zur Folge hat. Zur Verhinderung dieser Inaktivierung werden gewisse Komponenten, z. B. Aluminium, Silicium, Indium, Thallium, Zinn, Kadmium oder Quecksilber zum Zink einzeln oder zu mehreren zulegiert.

Trotz oder zum Teil auch wegen dieser Aktivierung können sich auf der Oberfläche der Aktivanoden durch Umsetzung mit Bestandteilen der korrosiven Umgebung, z. B. Meerwasser, Reaktionsprodukte bilden, die in Form festhaftender Krusten die Anodenoberfläche mechanisch abdecken. Eine solche zementartige Schicht besteht beispielsweise bei Verwendung von Zinkanoden in Meerwasser aus Verbindungen des Zinks mit Komplexbildnern aus den Salzen des Meerwassers.

Weiterhin sind Anoden für den kathodischen Schutz von Stahlteilen bekanntgeworden, die aus Fein-Zink von 99,99% und Zusätzen von insgesamt 0,01 bis 3% an Iindium, Thallium, Kadmium und/ oder Zinn bestehen. Wie Versuche ergeben haben, genügt eine derartige Zusammensetzung weder um den schädlichen Einfluß des Eisens zu unterdrücken noch die Oberfläche dadurch zu aktivieren, daß die allmählich verhärtenden und den Durchtrittswiderstand erhöhenden Deckschichten abgesprengt oder durchlässig gemacht werden.

Außerdem sind Anoden bekanntgeworden, welche aus einer Zinklegierung von 0,05 bis 0,2% Kadmium, 0,25 bis 0,75% Aluminium, bis 0,185% Silicium, Rest Zink bestehen, wobei der Eisengehalt der fertigen Legierung 0,0014% nicht übersteigen soll. Auch diese Zusammensetzung der Anoden verhindert nicht den Bewuchs der arbeitenden Anode mit Deckschichten, die aus den Reaktionsprodukten der Anode mit dem jeweiligen Elektrolyten bestehen.

Diese für den Elektrolyten wie für den Anodenstrom mehr oder minder durchlässige Deckschicht beeinträchtigt die Leistung der Anode bei deren Ver-

Verwendung von lanthan- und gegebenenfalls
cerhaltigen Zinklegierungen als Aktivanoden für
den kathodischen Korrosionsschutz

Anmelder:

Aktiengesellschaft für Zink-Industrie
vorm. Wilhelm Grillo,
Duisburg-Hamborn, Weseler Str. 1

Als Erfinder benannt:

Dr. Ernst Eberius, Duisburg-Hamborn

wendung in wechselweise gefahrenen Rohöltanks in Tankschiffen durch Festhalten von Wachs, wodurch die Oberfläche der Anode teils isoliert, teils in Lükken und unter Schwachstellen der wachsdurchtränkten Deckschicht lochartig zerfressen und außerdem das sogenannte Anspringen verzögert wird, worunter das möglichst rasche Erreichen der maximalen Schutzstromlieferung nach Wechsel der Tankinhalte von Öl zu Ballastwasser verstanden wird.

Während bei den mit Aluminium und Cadmium legierten, bekannten Anoden die volle Leistung nach etwa 2 Tagen erreicht wird, benötigen die erfindungsgemäß mit Lanthan bzw. Cer legierten Zinkanoden hierfür etwa 1 Tag, was bei lOtägigem Ballastfahren 10% mehr Schutz bedeutet.

Außerdem werden mit solcherart legierten Anoden —90OmV als Minimum des konstant bleibenden Mischpotentials mit Stahl erhalten, während unter gleichen Bedingungen die aluminium-cadmium-legierten Zinkanoden nur —780 mV erreichen (Messung gegen die gesättigte Kalomelhalbzelle).

Gegen die Kathodenfläche aus V₂A im Flächenverhältnis 1 (Anode) zu 1000 (Kathode) geschaltet, senkt die Lanthan-Cer-Legierung das Potential der V₂A-Kathode in 60 Minuten von —190 bis — 250 mV auf — 920 mV, während die bekannte aluminiumcadmium-legierte Anode 100 Stunden für ein Absenken auf —890 mV braucht.

Die lanthan-cer-legierten Zinkanoden liefern also die gewünschte Leistung rascher und mit höherem Treibpotential als die aluminium-cadmium-legierten Zinkanoden. Die sich daraus ergebende, je nach dem

609 750/350

Grad der Beanspruchung zwischen 20 bis 60% liegende Verbesserung ist sowohl für die Wirkung wie für die Bestückung der Unterwasserfläche von Schiffen und Stahlkonstruktionen sowie Tanks in Tankschiffen von großem Wert.

Es wurde nun gefunden, daß Zink mit einem Reinheitsgrad von 99,999 % bis zum Hüttenzink mit einem Reinheitsgrad von 98,5% bereits durch Zulegieren von 0,02% Lanthan aktiviert wird. Eine Steigerung des Lanthanzusatzes über 5,0% hinaus bringt keine äquivalente Verbesserung der Wirkung mit sich.

Ferner wurde gefunden, daß die gleiche Wirkung eintritt, wenn an Stelle des Lanthans Legierungen verwendet werden, in denen das Lanthan zum Teil durch Cer ersetzt ist. Eine solche Legierung ist z. B. das sogenannte Mischmetall, das aus etwa 35% Lanthan, 15% Neodym und Praseodym und aus 50% Cer besteht. Durch langfristige, vergleichende Versuche und Messungen von mischmetallegierten Feinzink- und Hüttenzinkanoden einerseits und nichtlegierten Zinkanoden andererseits wurde erwiesen, daß die mischmetallegierten Anoden, im Gegensatz zu den nichtlegierten Zinkanoden, sowohl während einer ununterbrochenen als auch bei einer interinitiierenden Arbeitsdauer über einen längeren Zeitraum in synthetischem Meerwasser keinen nennenswerten Spannungsabfall zeigen und ein der Belastung entsprechendes nahezu gleichbleibendes Treibpotential behalten.

Diese Leistungs- und Potentialkonstanz beruht darauf, daß sich die Oberfläche dieser Anoden nicht mit der eingangs beschriebenen festhaftenden, zementartigen Schicht bedeckt, sondern daß auf den Anoden lediglich ein dünner, brüchiger, von selbst abfallender oder mit Wasser leicht abspülbarer, blättriger Film entsteht, so daß der leistungsbestimmende Kontakt zwischen dem blanken Anodenmetall und dem umgebenden Elektrolyten ständig erhalten bleibt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verwendung einer Zinklegierung, bestehend aus 0,02 bis 5,0% Lanthan, Rest Zink mit einer Reinheit von mindestens 98,5%, als Werkstoff zur Herstellung von Anoden für den kathodischen Korrosionsschutz.

2. Verwendung einer Legierung der im Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung, wobei jedoch bis zu 50% des Lanthans durch Cer ersetzt sein können, für den im Anspruch 1 genannten Zweck.

3. Verwendung einer Legierung der im Anspruch 2 angegebenen Zusammensetzung, bestehend aus 0,05 bis 5,0% Mischmetall, Rest Zink mit einer Reinheit von mindestens 98,5%, für den im Anspruch 1 genannten Zweck.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 837 523, 883 193.

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