NO115857B

NO115857B -

Info

Publication number: NO115857B
Application number: NO157514A
Authority: NO
Inventors: M Pryor; D Keir; P Sperry
Original assignee: Olin Mathieson
Priority date: 1964-04-21
Filing date: 1965-04-02
Publication date: 1968-12-16
Also published as: GB1099071A; US3240688A; DE1483273A1; JPS5112441B1; DE1483273C3; DE1483273B2

Description

Aluiriniumlegering, særlig for anvendelse som of f eranode. Aluirinium alloy, especially for use as a sacrificial anode.

Foreliggende oppfinnelse angår en forbedret aluminiumlegering som fordelaktig kan brukes for en rekke anvendelser. For eksempel kan legeringen ifølge oppfinnelsen fordelaktig anvendes i (1) The present invention relates to an improved aluminum alloy which can advantageously be used for a number of applications. For example, the alloy according to the invention can advantageously be used in (1)

et primært elektrisk batteri som kan brukes med flytende elektrolytter, så som vandige elektrolytter, og særlig sjøvann, og (2) for alu-miniumofferanoder i forbindelse med en metallisk katode som derved beskyttes mot korrosjon. a primary electric battery which can be used with liquid electrolytes, such as aqueous electrolytes, and especially seawater, and (2) for aluminum sacrificial anodes in conjunction with a metallic cathode which is thereby protected against corrosion.

Magnesium og magnesiumlegeringer i form av plater brukes vanligvis som anoder i elektriske celler eller batterier som bruker sjøvann eller lignende vandige elektrolytter. Prisen på konvensjonelle sjøvannbatterier som bruker magnesium og magnesiumlegeringer er for høy, unntatt når det gjelder militære anvendelser. Denne høye pris skyldes delvis den høye pris på magnesium og også vanskelighetene Kfr. kl. 4Rd1-l^/00 med å valse heksagonalt metall til tynne plater med en tykkelse som ikke overstiger 0,05 cm. Magnesium and magnesium alloys in the form of plates are commonly used as anodes in electric cells or batteries that use seawater or similar aqueous electrolytes. The cost of conventional seawater batteries using magnesium and magnesium alloys is too high, except for military applications. This high price is partly due to the high price of magnesium and also the difficulties Cfr. at 4Rd1-l^/00 of rolling hexagonal metal into thin plates with a thickness not exceeding 0.05 cm.

Videre ulemper forbundet med anvendelsen av magnesium og magnesiumlegeringer for dette formål består i at de lett korroderer i saltholdige omgivelser selv når de ikke er innkoblet. Dessuten oppnåes en forholdsvis lav strømeffekt på ca. 60 %. Dessuten er de ledsa-get av en markert hydrogenutvikling ogkarakterisert veden strømmeng- Further disadvantages associated with the use of magnesium and magnesium alloys for this purpose consist in the fact that they corrode easily in saline environments even when they are not connected. In addition, a relatively low power output of approx. 60%. Moreover, they are accompanied by a marked hydrogen development and characterized by the current

de som synker med tiden og som krever spesielle konstruksjoner.those that decrease with time and that require special constructions.

Sink er ufordelaktig, da den blant annet gir for lite strøm til å kunne brukes som anodemateriale i disse strømceller. Zinc is disadvantageous, as it, among other things, provides too little current to be used as anode material in these power cells.

De vanligvis brukte offeranoder til å beskytte jernkonstruksjoner mot korrosjon består av sink og magnesium. Aluminiumanoder har ikke vært brukt i samme utstrekning som sink og magnesiumanoder på The sacrificial anodes commonly used to protect iron structures against corrosion consist of zinc and magnesium. Aluminum anodes have not been used to the same extent as zinc and magnesium anodes

grunn av at de tidligere bare har tilveiebragt lave beskyttelsesstrøm-mer, ekvivalente med de strømmer som er dannet av sinkanoder, men med meget større omkostninger. Dessuten hadde aluminiumlegeringer ofte den egenskap at de ble sterkt polarisert på grunn av oppsamlingen av uopp-løselige korrosjonsprodukter, så at de til slutt leverte bare lite be-skyttelsesstrøm. Imidlertid senker magnesiumet stålpotensialet i s.jø-vann så at det utvikles hydrogen, og dette kan forårsake at beskyttel-sesbelegg på stål, f.eks. malinger, kan skalle av. Dessuten danner selve magnesiumet store hydrogenmengder når det tjener som anode i sjø-vann. Dette har særlig betydning i forbindelse med beskyttelsen av sjøvann-ballastbeholdere i skip, til hvilket formål bruken av magnesiumanoder har vist seg å være for farlig. Sink er uønsket på grunn av de lave galvaniske strømmer som den leverer, hvilket krever bruk av flere anoder for å skaffe tilstrekkelig høye strømstyrker. due to the fact that previously they have only provided low protection currents, equivalent to the currents formed by zinc anodes, but with much greater costs. In addition, aluminum alloys often had the characteristic of becoming strongly polarized due to the accumulation of insoluble corrosion products, so that they ultimately provided only a small protective current. However, the magnesium lowers the steel potential in seawater so that hydrogen is developed, and this can cause protective coatings on steel, e.g. paints, may peel off. In addition, the magnesium itself forms large amounts of hydrogen when it serves as an anode in seawater. This is particularly important in connection with the protection of seawater ballast tanks in ships, for which purpose the use of magnesium anodes has proven to be too dangerous. Zinc is undesirable because of the low galvanic currents it delivers, requiring the use of multiple anodes to provide sufficiently high currents.

Oppfinnelsen har således som formål å tilveiebringe en forbedret aluminiumlegering som kan brukes til mange formål, særlig som offeranoder i en forbedret elektrisk celle eller batteri brukt i sjøvann eller andre elektrolytter og i et forbedret batteri med større gjennom-snittlig strømtetthet, større strømutbytte og høy strømspenning. The invention thus aims to provide an improved aluminum alloy that can be used for many purposes, in particular as sacrificial anodes in an improved electric cell or battery used in seawater or other electrolytes and in an improved battery with a greater average current density, greater current yield and high current voltage .

Et ytterligere formål er ved hjelp av legeringen å tilveiebringe et forbedret katodisk beskyttelsessystem og en forbedret metode for katodisk beskyttelse av jernkonstruksjoner i berøring med et korroderende medium. A further purpose is, by means of the alloy, to provide an improved cathodic protection system and an improved method for cathodic protection of iron structures in contact with a corrosive medium.

I henhold til det foran anførte går oppfinnelsen ut på en aluminiumlegering, særlig for anvendelse som offeranode ved katodisk korrosjonsbeskyttelse av metaller og legeringen erkarakterisert vedat den iineholder 0,04 til 0,5 % tinn, fortrinnsvis 0,08 til 0,35 % tinn, og 0,005 til 1,0 % gallium, idet tinnet befinner seg i fast oppløsning i According to the foregoing, the invention concerns an aluminum alloy, particularly for use as a sacrificial anode in cathodic corrosion protection of metals, and the alloy is characterized in that it contains 0.04 to 0.5% tin, preferably 0.08 to 0.35% tin, and 0.005 to 1.0% gallium, the tin being in solid solution in

maksimal grad og nevnte maksimale grad er 0,1 %, samt eventuelle 0,001maximum degree and said maximum degree is 0.1%, as well as any 0.001

til 8 % av en gitterutvider bestående av 0,001 til 7 % magnesium, 0,001to 8% of a lattice expander consisting of 0.001 to 7% magnesium, 0.001

til 0,3 % zirkonium, 0,001 til 0,5 % vismuth eller 0,001 til 0,5 %to 0.3% zirconium, 0.001 to 0.5% bismuth or 0.001 to 0.5%

indium eller blandinger herav, idet resten består av aluminium, bort-indium or mixtures thereof, with the rest consisting of aluminium,

sett fra forurensninger, av hvilke forurensninger innholdet av jern og silisium hvert ikke overstiger 0,1 %. seen from impurities, of which impurities the content of iron and silicon each does not exceed 0.1%.

Anoden kan brukes i primære elektriske celler som inneholderThe anode can be used in primary electric cells containing

ved siden av anoden en forbrukbar upolarisert katode og en flytende elektrolytt. Anoden kan videre brukes i et katodisk beskyttelsessys- next to the anode a consumable unpolarized cathode and a liquid electrolyte. The anode can also be used in a cathodic protection system

tem omfattende en katodisk metallkonstruksjon med aluminiumofferanoden elektrisk koblet til konstruksjonen, idet metallkonstruksjonen og ano- tem comprising a cathodic metal structure with the aluminum sacrificial anode electrically connected to the structure, the metal structure and anode

den er i berøring med et korroderende medium for metallkonstruksjonen.it is in contact with a corrosive medium for the metal structure.

Det er kjent at en metallanode bestående av en aluminiumle-It is known that a metal anode consisting of an aluminum le-

gering inneholdende minst 90 % aluminium og mellom ca. 0,04 og 0,5 %miter containing at least 90% aluminum and between approx. 0.04 and 0.5%

tinn, hvor tinn befinner seg i fast oppløsning i maksimal grad, er me-tin, where tin is in solid solution to the maximum extent, is me-

get fordelaktig og gir faktisk overraskende fordeler sammenlignet med tidligere kjente systemer. Det er nå funnet at ennå ytterligere for-bedringer kan oppnåes ifølge oppfinnelsen ved at legeringen av alumi- get advantageous and actually offers surprising advantages compared to previously known systems. It has now been found that even further improvements can be achieved according to the invention by the alloy of aluminum

nium og tinn også inneholder en bestemt mengde gallium. Gallium skaf-nium and tin also contain a certain amount of gallium. Gallium obtain-

fer meget bedre strømtetthetsegenskaper enn legeringer som ikke inne-have much better current density properties than alloys that do not contain

holder gallium, og legeringen beholder de meget ønskede, fordelaktige og faktisk overraskende egenskaper av aluminium-tinn-legeringen. holds the gallium, and the alloy retains the much desired, beneficial and indeed surprising properties of the aluminum-tin alloy.

Dessuten tilveiebringer aluminium-tinn-galliumlegeringen i-In addition, the aluminium-tin-gallium alloy provides in-

følge oppfinnelsen 1) at strømstyrken holdes ved er>t nesten konstant verdi under hele brukstiden av cellen, istedenfor at strømstyrken kon-tinuerlig synker som det er tilfelle med magnesiumlegeringer, 2) at'hydrogenutviklingen er merkbart mindre og temperaturøkningen lavere. Disse egenskaper gjør konstruksjonen og driften av batterier meget according to the invention 1) that the amperage is kept at an almost constant value during the entire service life of the cell, instead of the amperage continuously decreasing as is the case with magnesium alloys, 2) that the hydrogen evolution is noticeably less and the temperature increase lower. These properties make the construction and operation of batteries very important

leggere.to read

En ytterligere fordel av legeringer ifølge oppfinnelsen erA further advantage of alloys according to the invention is

at de lett kan fremstilles ved støpning med varme- eller koldvalsing og at de lett kan valses til tynne plater som trenges for anoder, i motset- that they can be easily produced by casting with hot or cold rolling and that they can be easily rolled into thin plates that are needed for anodes, on the contrary

ning til magnesium hvor det heksagonale gitter representerer en bety-ning to magnesium where the hexagonal lattice represents a significant

delig begrensning av fremstillingen.partial limitation of the production.

Den forbedrete legering ifølge oppfinnelsen inneholder tinnThe improved alloy according to the invention contains tin

i en mengde fra 0,04 til 0,5 %, minst 90 % aluminium, og fra 0,005in an amount from 0.04 to 0.5%, at least 90% aluminium, and from 0.005

til 1,0 % gallium, idet tinn holdes i fast oppløsning i maksimal grad,to 1.0% gallium, tin being kept in solid solution to the maximum extent,

dvs. at ca. 0,1 % av tinnoverskuddet eller av en passende tredje be-i.e. that approx. 0.1% of the tin surplus or of a suitable third be-

standdel tjener til å gjøre korrosjonsangrepet mere ensartet og for åstand part serves to make the corrosion attack more uniform and to

gi en bedre anodisk virkning.give a better anodic effect.

Den foretrukne måte for å fremstille denne legering bestårThe preferred way of making this alloy consists of

i å opphete aluminium-tinn-legeringen til høye temperaturer, f.eks.in heating the aluminium-tin alloy to high temperatures, e.g.

til ca. 550 - 630°C, i tilstrekkelig tid til å oppløse den maksimale mengde av tinn og å fordele overskuddet av tinn eller andre legerings-tilsetninger til en grov, partikkelformet form som forårsaker en meget ensartet korrosjon og en ensartet strømtetthet. Opphetningstideh in-nenfor det foretrukne temperaturområde er vanligvis mellom 15 minutter og 24timer. Efter opphetningen kjøles legeringen hurtig, f.eks. ved neddypping i en stor vannmengde ved omgivelsestem-peraturen, eller når det gjelder tynne plater ved kjøling i luft. For enklhetens skyld kan denne behandling betegnes som "homogeniseringsbehandling". Homogeni-sering ved disse temperaturer gir en maksimal mengde tinn i fast opp-løsning. Utenfor dette temperaturområde synker denne tinnmengde merkbart og gir således dårligere elektrokjemiske egenskaper. to approx. 550 - 630°C, for sufficient time to dissolve the maximum amount of tin and to distribute the excess tin or other alloying additions into a coarse, particulate form which causes a very uniform corrosion and a uniform current density. Heating time within the preferred temperature range is usually between 15 minutes and 24 hours. After heating, the alloy is cooled quickly, e.g. by immersion in a large quantity of water at the ambient temperature, or in the case of thin plates by cooling in air. For the sake of simplicity, this treatment can be referred to as "homogenization treatment". Homogenization at these temperatures gives a maximum amount of tin in solid solution. Outside this temperature range, this amount of tin drops noticeably and thus gives poorer electrochemical properties.

Det er funnet at legeringen ifølge oppfinnelsen danner over-flatesjikt ved oksydasjon av hvilken som helst del av legeringen, hvilke overflatesjikt har et overskudd av n-type feil i en konsentrasjon som vesentlig øker ledningsevnen. It has been found that the alloy according to the invention forms surface layers upon oxidation of any part of the alloy, which surface layers have an excess of n-type defects in a concentration that substantially increases the conductivity.

De foretrukne mengder av tinn er fra 0,08 til 0,35 %. IThe preferred amounts of tin are from 0.08 to 0.35%. IN

visse tilfelle foretrekkes høyrent aluminium, feks. i primære celler.Foreliggende oppfinnelse er imidlertid ikke begrenset til bruken av høyrent aluminium, og legeringen kan fremstilles fra aluminium med lavere renhet, inneholdende opp til 0,10 % silisium og opp til 0,1% In certain cases, high-purity aluminum is preferred, e.g. in primary cells. However, the present invention is not limited to the use of high-purity aluminium, and the alloy can be produced from aluminum of lower purity, containing up to 0.10% silicon and up to 0.1%

jern.iron.

Generelt kan uoppløselige elementer innføres i legeringen,In general, insoluble elements can be introduced into the alloy,

dvs. elementer som har mindre enn 0,03 % fast oppløselighet i aluminium. Den samlede mengde av disse uoppløselige elementer bør ikke over-stige 0,5 %. Disse uoppløselige elementer har ingen større innvirkning på strømutbyttet og de nedsetter ikke evnen av tinn til å danne en fast oppløsning i aluminium, men de virker som annen fases-partikkelformede anoder, og store mengder vil til slutt nedsette den anodiske effektivi-tet ved å fremme en lokal korrosjon av anoden. i.e. elements that have less than 0.03% solid solubility in aluminium. The total amount of these insoluble elements should not exceed 0.5%. These insoluble elements have no major effect on the current yield and they do not reduce the ability of tin to form a solid solution in aluminium, but they act as second phase particulate anodes and large amounts will eventually reduce the anodic efficiency by promoting a local corrosion of the anode.

Oppløselige elementer kan også innføres i legeringen. De oppløselige elementer kan betraktes erten som gitterutvidere eller som gitterinnsnevrere, dvs. ternære tilsetningselementer som enten utvider eller innsnevrer aluminiumgitteret. Vanligvis stabiliserer gitterutvidere tinnet i fast oppløsning og de tillater at legeringen gir høye galvaniske strømmer. Gitterutvidere kan brukes i en mengde fra ca. Soluble elements can also be introduced into the alloy. The soluble elements can be considered either as lattice expanders or as lattice narrowers, i.e. ternary additive elements that either expand or narrow the aluminum lattice. Generally, lattice expanders stabilize the tin in solid solution and they allow the alloy to provide high galvanic currents. Grid extenders can be used in quantities from approx.

0,001 til 8 % når det gjelder typiske gitterutvidere, og det kan brukes utvidere som inneholder fra ca.0,00i til 7,0 % magnesium, hvilket er 0.001 to 8% in the case of typical lattice expanders, and expanders containing from about 0.00i to 7.0% magnesium can be used, which is

særlig foretrukket, fra ca. 0,001 til 0,3 % zirkonium, fra ca. 0,001 til 0,5 % vismut, fra ca. 0,001 til 0,5 % indium, og deres blandinger. D± bør nevnes at gallium bør betraktes som en gitterutvider, da den stabiliserer tinn i fast oppløsning og tillater å oppnå høye galvaniske strømmer ved hjelp av legeringen. particularly preferred, from approx. 0.001 to 0.3% zirconium, from approx. 0.001 to 0.5% bismuth, from approx. 0.001 to 0.5% indium, and their mixtures. D± it should be mentioned that gallium should be considered as a lattice expander, as it stabilizes tin in solid solution and allows high galvanic currents to be obtained by means of the alloy.

Gitterinnsnevrere fjerner tinn fra den faste oppløsning, men små mengder kan tåles, f.eks. opp til 0,01 % sink, opp til 0,002 % kob-ber, opp til 0,10 % silisium og opp til 0,005 % mangan. Grid narrowers remove tin from the solid solution, but small amounts can be tolerated, e.g. up to 0.01% zinc, up to 0.002% copper, up to 0.10% silicon and up to 0.005% manganese.

Den primære celle i hvilken legeringen ifølge oppfinnelsen brukes, anvender en konsumerbar upolarisert katode, en flytende elektrolytt og den forbedrete anode ifølge oppfinnelsen. Som katodemateriale kan brukes en konsumerbar og upolarisert katode, og fortrinnsvis et lett reduserbart og uoppløselig metallsalt eller -oksyd, f.eks. et sølvsalt eller -oksyd, eller et kobbersalt eller -oksyd, en kataly-sert porøs elektrode, f.eks. et porøst metall eller karbon hvor oksy-genet fra omgivelsen blir uavbrudt forbrukt. The primary cell in which the alloy of the invention is used uses a consumable unpolarized cathode, a liquid electrolyte and the improved anode of the invention. A consumable and unpolarized cathode can be used as cathode material, and preferably an easily reducible and insoluble metal salt or oxide, e.g. a silver salt or oxide, or a copper salt or oxide, a catalyzed porous electrode, e.g. a porous metal or carbon where the oxygen from the environment is continuously consumed.

I den primære celle/hvilken brukes legeringen ifølge oppfinnelsen, foretrekkes å bruke fast, smeltet sølvklorid som katode. Al-ternativt kan et hvilket som helst sølvsalt brukes som katodemateriale, forutsatt at saltet er minst like oppløselig som sølvklorid, men tilstrekkelig uoppløselig for å hindre en desintegrering av katoden under driften av cellen. Blant de andre katodiske materialer som kan brukes er sølvoksyd, sølvkromat, sølvsulfat, sølvfosfat, sølvacetat og sølvkarbamat. Cellene kan utstyres med katoder av sølvsalter som er mere uoppløselige enn sølvklorid, f.eks. sølvbromid og sølvjodid, men spenningen er betydelig lavere, da det katodiske materiale er mere u-oppløselig enn sølvklorider. Kobberforbindelsene omfatter fortrinnsvis kobberoksyd. In the primary cell/in which the alloy according to the invention is used, it is preferred to use solid, molten silver chloride as the cathode. Alternatively, any silver salt can be used as the cathode material, provided that the salt is at least as soluble as silver chloride, but sufficiently insoluble to prevent disintegration of the cathode during operation of the cell. Among the other cathodic materials that can be used are silver oxide, silver chromate, silver sulfate, silver phosphate, silver acetate and silver carbamate. The cells can be equipped with cathodes of silver salts which are more insoluble than silver chloride, e.g. silver bromide and silver iodide, but the voltage is significantly lower, as the cathodic material is more insoluble than silver chlorides. The copper compounds preferably comprise copper oxide.

Elektrolytter som kan brukes, omfatter alle flytende elektro-^_ lytter og fortrinnsvis flytende vandige elektrolytter. Elektrolytten som kan brukes, bør ved siden av at den må være flytende ved driftstem-peraturen, være en elektrolytt som ikke polariserer anoden eller katoden og som ikke hindrer virkningen av anoden. Electrolytes that can be used include all liquid electrolytes and preferably liquid aqueous electrolytes. The electrolyte that can be used, in addition to having to be liquid at the operating temperature, should be an electrolyte that does not polarize the anode or the cathode and that does not hinder the action of the anode.

Den primære celle i hvilken brukes legeringen ifølge oppfinnelsen, er særlig egnet til å bruke sjøvann som elektrolytt, det er imidlertid klart at cellen og batteriet vil virke fordelaktig i andre elektrolytter enn sjøvann, f.eks. kan en hvilken som helst van-dig oppløsning av natriumklorid passende brukes, f.eks. en 3,5 % van-dig oppløsning av natriumklorid. På lignende måte vilandre alkalime-tallklorider eller jordalkalimetallklorider virke tilfredsstillende. Andre passende elektrolytter, svake eller sterke, fortynnete eller konsentrerte, kan passende brukes. Vann kan også brukes i cellen, men det trenges en betydelig tid inntil cellen når sin fulle kapasitet. Ikke vandige elektrolytter omfatter smeltet natriumklorid eller kalium-klorid, samt lavsmeltende alkalihalogenid-eutektika. The primary cell in which the alloy according to the invention is used is particularly suitable for using seawater as electrolyte, it is clear, however, that the cell and the battery will work advantageously in electrolytes other than seawater, e.g. any aqueous solution of sodium chloride may be suitably used, e.g. a 3.5% aqueous solution of sodium chloride. In a similar way, other alkali metal chlorides or alkaline earth metal chlorides work satisfactorily. Other suitable electrolytes, weak or strong, dilute or concentrated, may suitably be used. Water can also be used in the cell, but it takes a considerable time until the cell reaches its full capacity. Non-aqueous electrolytes include molten sodium chloride or potassium chloride, as well as low-melting alkali halide eutectics.

Naturligvis kan den primære celle i hvilken brukes legeringen ifølge oppfinnelsen, fremstilles på hvilken som helst kjent måte. Når det gjelder fremstillingen av primære celler kan f.eks. anode- og katodematerialet separeres eller holdes i avstand fra hverandre ved hjelp av konvensjonelle midler, f.eks. ved hjelp av tynne hinner av et kjemisk stabilt materiale, så som nylon som hefter til anodematerialet. Dersom cellen eller batteriet skal drives med en høy strømtetthet, bør elektro-dene ligge i mindre innbyrdes avstand. I celler eller batterier som ikke skal drives med høye strømtettheter er det ikke nødvendig med li-ten innbyrdes avstand. I batterier som drives med lave strømtettheter kan brukes gummistrimler eller fliker ved kantene av elektrodeplater. Naturally, the primary cell in which the alloy according to the invention is used can be produced in any known manner. When it comes to the production of primary cells, e.g. the anode and cathode material are separated or kept at a distance from each other by conventional means, e.g. by means of thin films of a chemically stable material, such as nylon, which adheres to the anode material. If the cell or battery is to be operated with a high current density, the electrodes should be located at a smaller distance from each other. In cells or batteries that are not to be operated with high current densities, there is no need for a small mutual distance. In batteries operated with low current densities, rubber strips or tabs can be used at the edges of electrode plates.

Katodematerialet kan fremstilles ved hjelp av hvilke som helst kjente midler, f.eks. kan man bruke støpte plater med stor tykkelse, eller man kan fremstille valset sølvklorid ved å opphenge et sølvlegeme, f.eks. et sølvgitter, i en fortynnet kloridoppløsning i tilstrekkelig tid for å danne et sølvkloridbelegg med ønsket tykkelse. Andre midler for fremstilling av katodematerialet er velkjente. Det foretrekkes å anordne et flertall av primære celler som holdes i innbyrdes avstand, så at det dannes individuelle celler mellom platene av efterfølgende elektroder når de er neddyppet i elektrolytten. The cathode material can be produced using any known means, e.g. cast plates of great thickness can be used, or rolled silver chloride can be produced by suspending a silver body, e.g. a silver grid, in a dilute chloride solution for sufficient time to form a silver chloride coating of the desired thickness. Other means of producing the cathode material are well known. It is preferred to arrange a plurality of primary cells spaced apart so that individual cells are formed between the plates of subsequent electrodes when immersed in the electrolyte.

Det er et viktig trekk ved oppfinnelsen at det tilveiebrin-ges et forbedret katodisk beskyttelsessystem omfattende en katodisk metallstruktur og minst en av aluminiumlegering bestående offeranode som er elektrisk forbundet med strukturen, hvor både metallstrukturen oganoden er i berøring med et medium som virker korroderende på metallstrukturen, idet anoden omfatter aluminiumlegeringen ifølge oppfinnelser It is an important feature of the invention that an improved cathodic protection system is provided comprising a cathodic metal structure and at least one sacrificial anode consisting of aluminum alloy which is electrically connected to the structure, where both the metal structure and the anode are in contact with a medium which has a corrosive effect on the metal structure, the anode comprising the aluminum alloy according to inventions

Anoder fremstilt av legeringer ifølge oppfinnelsen kan brukes for katodisk beskyttelse av underjordiske strukturer, f.eks. rør-ledninger, fundamenter og lignende. De kan brukes i ferskt vann eller i saltholdig vann. De egner seg særlig godt til bruk i sjøvann og de tilveiebringer for første gang katodiske beskyttelsessystemer for beskyttelse av jern, f.eks. skipsskrog, ballastbeholdere og kommersiel-le fiskeinnretninger, som ikke er forbundet med de ulemper som kjennetegner kjente systemer. Anodes made from alloys according to the invention can be used for cathodic protection of underground structures, e.g. pipelines, foundations and the like. They can be used in fresh water or in salt water. They are particularly suitable for use in seawater and they provide for the first time cathodic protection systems for the protection of iron, e.g. ship hulls, ballast containers and commercial fishing devices, which are not associated with the disadvantages that characterize known systems.

Når man bruker legeringen ifølge oppfinnelsen, kobles offer-anoden av den ovenfor beskrevne type til metallstrukturen som skal beskyttes, f.eks. til en jernmetallstruktur, ved hjelp av en passende elektrisk leder, og neddyppes eller innleires derefter i det omgivende korroderende medium i samsvar med vanlig praksis. Legeringsanoden kan ha en hvilken som helst ønsket form eller størrelse, den kan f.eks. be-stå av et sylindrisk stykke eller en trapesformet del. When using the alloy according to the invention, the sacrificial anode of the type described above is connected to the metal structure to be protected, e.g. to a ferrous metal structure, by means of a suitable electrical conductor, and then immersed or embedded in the surrounding corrosive medium in accordance with common practice. The alloy anode can have any desired shape or size, it can e.g. consist of a cylindrical piece or a trapezoidal part.

Oppfinnelsen vil bedre forståes ved hjelp av følgende eksempler Eksempel I The invention will be better understood with the help of the following examples Example I

Dette eksempel beskriver fremstillingen av legeringen ifølge oppfinnelsen. Det brukte aluminium var høyrent aluminium inneholdende 0,001 til 0,002 % silisium og 0,002 til 0,003 % jern. I alle tilfelle bestod den tilsatte legeringskomponent av rent tinn og ren gallium, This example describes the production of the alloy according to the invention. The aluminum used was high purity aluminum containing 0.001 to 0.002% silicon and 0.002 to 0.003% iron. In all cases the added alloying component consisted of pure tin and pure gallium,

når gallium ble tilsatt.when gallium was added.

Legeringen ble støpt og støpestykkene ble vaslet til platerThe alloy was cast and the castings were waxed into plates

og gitt en homogeniseringsvarmebehandling ved ca. 620°C i 1 time, efterfulgt av hurtig luftkjøling for å beholde tinn i fast oppløsning i maksimal grad. Alle prøver ble avfettet før de ble undersøkt. and given a homogenization heat treatment at approx. 620°C for 1 hour, followed by rapid air cooling to retain tin in solid solution to the maximum extent. All samples were degreased before being examined.

Eksempel IIExample II

I det følgende eksempel ble primære celler fremstilt på iden-tisk måte, unntatt at det anodiske materiale i hver primær celle hadde en forskjellig sammensetning, som nevnt i det følgende. I hvert tilfelle ble anodematerialet fremstilt på den i eksempel I beskrevne måte. In the following example, primary cells were produced in an identical manner, except that the anodic material in each primary cell had a different composition, as mentioned below. In each case, the anode material was prepared in the manner described in Example I.

De primære forsøksceller ble konstruert på konvensjonell må-te. Anodene var formet fra platemateriale med en tykkelse på ca. 0,03 cm. Katodene bestod av sølvkloridplater med en tykkelse på ca. 0,037 cm Katodene ble modifisert for å kunne forsynes med isolerende avstands-stykker som tillater å anbringe dem meget nær anodene uten elektrisk kortslutning. Dette ble gjort på kjent måte ved å anvende glasskuler festet til en side av platen. Flere hull ble boret i katoden for å The primary experimental cells were constructed in a conventional manner. The anodes were formed from plate material with a thickness of approx. 0.03 cm. The cathodes consisted of silver chloride plates with a thickness of approx. 0.037 cm The cathodes were modified to be fitted with insulating spacers which allow them to be placed very close to the anodes without electrical shorting. This was done in a known manner by using glass balls attached to one side of the plate. Several holes were drilled in the cathode to

øke den aktive overflate av sølvkloridet. Dessuten ble sølvkloridet delvis redusert til sølv på kjent måte ved neddypping i en fotografisk filmfremkaller. increase the active surface of the silver chloride. Furthermore, the silver chloride was partially reduced to silver in a known manner by immersion in a photographic film developer.

Den elektriske kontakt med sølvkloridkatoden ble oppnådd ved hjelp av en 0,0025 cm tykk folie av rent sølv holdt i trykkontakt på kjent måte. Utvendige elektriske forbindelser ble ført til anoden og katoden, og de ble isolert fra hverandre og fra elektrolytten. Anoden, katoden og avstandsstykkene ble derefter klebet sammen for å komplette-re cellestrukturen. The electrical contact with the silver chloride cathode was achieved by means of a 0.0025 cm thick foil of pure silver held in pressure contact in a known manner. External electrical connections were made to the anode and cathode, and they were isolated from each other and from the electrolyte. The anode, cathode and spacers were then glued together to complete the cell structure.

Cellen ble aktivert ved å neddyppe den i en 3,5 vektprosents oppløsning av natriumklorid i destillert vann. Kretsen ble lukket ved hjelp av et ampermeter som leverte en 1 ohm utvendig belastningsmot-stand til cellen. The cell was activated by immersing it in a 3.5% by weight solution of sodium chloride in distilled water. The circuit was closed using an ammeter which supplied a 1 ohm external load resistance to the cell.

Den følgende tabell viser de erholdte resultater:The following table shows the results obtained:

De foran nevnte forsøk viser at små mengder gallium, f.eks. bæ 0,01 %, gir en merkbar og viktig økning av strømtettheten, og at den største økning oppnåes med ca. 0,05 % gallium. Legeringer som in-neholdt gallium oppviste andre gunstige egenskaper som kjennetegner aluminium-tinn-legeringer, og hadde en lav gassutvikling, samt tillot å "^olde strømstyrken uforandret under driften av cellen i hele den tid i hvilken cellen var brukt. Dessuten oppviste galliumholdige legeringer gode strømstigningsegenskaper. The aforementioned experiments show that small amounts of gallium, e.g. bæ 0.01%, gives a noticeable and important increase in the current density, and that the largest increase is achieved with approx. 0.05% gallium. Alloys containing gallium exhibited other favorable properties characteristic of aluminum-tin alloys, and had low gas evolution, as well as allowing the amperage to remain unchanged during the operation of the cell throughout the time in which the cell was used. Moreover, gallium-containing alloys exhibited good current rise properties.

Eksempel IIIExample III

I dette eksempel ble de i eksempel II beskrevne forsøk gjen-tatt med den unntagelse at man også målte i sekunder den tid som var nødvendig for å nå den høyeste strømverdi. I alle tilfelle ble anodematerialet fremstilt på den i eksempel I beskrevne måte. In this example, the experiments described in example II were repeated with the exception that the time required to reach the highest current value was also measured in seconds. In all cases, the anode material was produced in the manner described in Example I.

Resultatene kan sees av den følgende tabell:The results can be seen from the following table:

Dette eksempel ved siden av at det viser den samme virkning som eksempel II, viser også at gitterutvideren magnesium, øker den maksimale strøm, sammenlignet med anoder uten magnesium, og viser samtidig en markert forbedring av strømstigningsectenskaper. Nærvæ-rende av magnesium forstyrrer ikke virkningen av gallium når det gjelder strømtetthet og bedrer strømstigningsegenskapene. This example, in addition to showing the same effect as example II, also shows that the lattice expander magnesium increases the maximum current, compared to anodes without magnesium, and at the same time shows a marked improvement in current rise properties. The presence of magnesium does not interfere with the effect of gallium in terms of current density and improves the current rise properties.

Eksempel IV.Example IV.

Det følgende eksempel illustrerer virkningen av tinnbestand-delen i fast oppløsning i maksimal grad, i legeringen ifølge oppfinnelsen. The following example illustrates the effect of the tin component in solid solution to the maximum extent, in the alloy according to the invention.

Alle prøver ble fremstilt på den i eksempel I beskrevne måte,' unntatt at homogeniseringstemperaturen varierte som vist i ta-bellen. I hvert tilfelle hadde legeringen følgende sammensetning: 0,05 % gallium, 0,20 ,% tinn, 0,5 % magnesium og resten i det vesent-lige aluminium. Strømtettheten ble målt. All samples were prepared in the manner described in Example I, except that the homogenization temperature varied as shown in the table. In each case, the alloy had the following composition: 0.05% gallium, 0.20% tin, 0.5% magnesium and the remainder essentially aluminum. The current density was measured.

Resultatene kan sees av den følgende tabell.The results can be seen from the following table.

Eksempelet viser hvor viktig det er at tinn er i fast oppløs-ning i maksimal grad. I den ved 540°C homogeniserte prøve var tinn ikke i fast oppløsning i maksimal grad, og det ble oppnådd dårligere egenskaper. En prøve som ikke var i det hele tatt utsajzt for homogeni-sering hadde ennå dårligere egenskaper. The example shows how important it is that tin is in solid solution to the maximum extent. In the sample homogenized at 540°C, tin was not in solid solution to the maximum extent, and poorer properties were achieved. A sample that was not at all designed for homogenization had even worse properties.

Eksempel VExample V

Det følgende eksempel viser bruken av legeringen ifølge oppfinnelsen i et katodisk beskyttelsessystem. Legeringene ble støpt og utsatt for en homogeniserende varmebehandling ved 620°C i 16 timer, efterfulgt av en bråkjøling med vann. The following example shows the use of the alloy according to the invention in a cathodic protection system. The alloys were cast and subjected to a homogenizing heat treatment at 620°C for 16 hours, followed by a quench with water.

Det ble kuttet av og maskinbearbeidet prøver fra de homogeniserte ingots. Hver prøve hadde et overflateareal på 10 cm 2koblet til en stålplate med lignende overflateareal i en 0,1-n natriumklorid-oppløsning. Resultatene er vist i den følgende tabell. Samples from the homogenized ingots were cut off and machined. Each sample had a surface area of 10 cm 2 attached to a steel plate of similar surface area in a 0.1-N sodium chloride solution. The results are shown in the following table.

Claims

Aluminum alloy, in particular for use as a sacrificial anode in cathodic corrosion protection of metals, characterized in that the alloy contains 0.04 to 0.5% tin, preferably 0.08 to 0.35% tin, and 0.005 to 1.0% gallium, the tin is in solid solution to a maximum extent and said maximum extent is 0.1%, as well as optionally 0.001 to 8% of a lattice expander consisting of 0.001 to 7% magnesium, 0.001 to 0.3% zirconium, 0.001 to 0.5% bismuth or 0.001 to 0.5% indium or mixtures thereof, the remainder consisting of aluminium, apart from impurities, of which impurities the content of iron and silicon each does not exceed 0.1%.