ПРОТЕКТОРНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЦИНКА Российский патент 1998 года по МПК C22C18/04 

Описание патента на изобретение RU2111277C1

Изобретение относится к сплавам на основе цинка, используемым для изготовления протекторов, служащих для защиты от коррозии в морской воде корпусов судов и других металлических сооружений и конструкций.

Известны многочисленные композиции протекторных сплавов на основе цинка, широко применяемые в качестве материала протекторов для защиты от коррозии металлоконструкций в морской воде. Для обеспечения стабильной эффективности свойств сплавы легированы различными элементами, и максимально допустимое содержание примесей (железа, меди и свинца) в них ограничено тысячными долями процента [1], что является существенным недостатком, так как для приготовления этих сплавов необходимо использовать металлы высокой чистоты по примесям.

Из известных протекторных сплавов по химическому составу наиболее близким к заявленному является цинковый сплав, который содержит 0,4-0,6% алюминия, 0,01-0,3% марганца, 0,05-0,3% металла, выбранного из группы, включающей ртуть, галлий, таллий, и примесей, не более: железа 0,005%, меди 0,001% и свинца 0,005% [2]. Этот сплав имеет следующие электрохимические характеристики:
рабочий потенциал при анодной плотности тока 3 А/м2 по водородному электроду сравнения -ϕp - 850-860 мВ;
фактическая токоотдача (Qф) - 780 А•ч/кг.

Существенным недостатком известного сплава является, во-первых, то, что сплав содержит токсичные и труднорастворимые компоненты (ртуть, таллий, галлий), во-вторых, приведенные высокие электрохимические характеристики достигаются только при указанном максимально допустимом содержании примесей. Даже при незначительном превышении содержания хотя бы одной из примесей электрохимические характеристики резко уменьшаются, вызывая пассивацию протектора и предотвращая его работу. Так, например, при увеличении содержания железа или свинца до 0,02%, а также при совместном их присутствии в указанном количестве (суммарное содержание железа и свинца равно 0,02%), рабочий потенциал и фактическая токоотдача сплава составляют ϕp = -640 мВ (здесь и далее величины рабочих потенциалов даны по хлорсеребряному электроду сравнения), Qф = 600 А•ч/кг. Имея в виду, что защитный потенциал стали составляет -500 - -550 мВ, протектор из этого сплава с указанным содержанием примесей будет работать в лучшем случае 50-60 сут вследствие пассивации. Срок же службы протекторов (период стабильной эффективности) должен быть не менее одного года. В настоящее время по условиям эксплуатации судов и сооружений срок службы протекторов задается равным четырем-десяти годам. Именно по этой причине для приготовления протекторных сплавов применяется цинк высокой чистоты, что резко усложняет производство и повышает стоимость получаемого цинка.

Цинк шести марок, в том числе и технической чистоты, от ЦВОО до Ц1, содержит меди не более 0,001%. Свинец в четырех марках цинка, от ЦВОО до ЦВ, содержится в количестве, не превышающем 0,005%. На некоторых заводах используется сырье, обеспечивающее получение цинка марки ЦО с содержанием свинца также не более 0,005%. В процессе приготовления сплавов и литья протекторов опасность превышения указанных концентраций меди и свинца невелика, что исключает необходимость нейтрализации их влияния в протекторных сплавах на основе цинка.

В пяти марках цинка, от ЦВОО до ЦО, содержание железа не превышает 0,005%. Однако в некоторых сплавах даже такое количество железа является нежелательным. В процессе плавки и литья опасность загрязнения железом очень велика. Поэтому возврат вторичного металла (брак производства, возврат неизрасходованных остатков протекторов), составляющий около 40%, не используется.

Задачей изобретения является получение сплава, не содержащего токсичных компонентов и имеющего более низкую стоимость за счет использования вторичного сырья и цинка технической чистоты.

Технический результат заключается в обеспечении достаточно высоких электрохимических характеристик и исключении опасности пассивации протекторов, изготовленных из предлагаемого сплава. Этот технический результат достигается тем, что в известный сплав, содержащий алюминий и марганец, дополнительно вводятся кадмий и кремний при следующем соотношении компонентов, в %:
Алюминий - 0,5 - 0,7
Марганец - 0,1 - 0,3
Кадмий - 0,2 - 0,4
Кремний - 0,005 - 0,025
Цинк - Остальное
Предлагаемый сплав имеет следующие электрохимические характеристики:
рабочий потенциал - 700-715 мВ;
фактическая токоотдача - 700-720 А•ч/кг.

Данный сплав, имея высокие электрохимические характеристики, позволит исключить использование токсичных компонентов и снизить стоимость протекторов за счет использования цинка технической чистоты и вторичного сырья. Введение в сплав кадмия способствует разрушению образующейся на поверхности протектора гидроксидной пленки и исключает пассивацию, а введение кремния нейтрализует отрицательное влияние железа.

Для эксперимента были использованы сплавы на основе цинка, содержащие железа не более 0,02%, свинца не более 0,005% и меди не более 0,001% с различным содержанием легирующих компонентов в заявленных пределах. Сплавы готовили в графитовых тиглях в индукционной печи. Процесс приготовления сплавов осуществляли следующим образом: расплавляли цинк, вводили расчетное количество лигатуры цинк-марганец (содержание марганца 5%), силумина марки СИЛ 0, алюминия марки А995 и кадмия марки Кд0. После выравнивания состава по объему расплава проводили рафинирование хлористым цинком или хлористым аммонием в количестве 0,2% от массы расплава. После отстаивания в течение 10-15 мин производили разливку сплавов при температуре 450-480oC. Химический состав и электрохимические характеристики сплавов приведены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, сплавы NN 1-4, содержащие легирующие компоненты в заявленных пределах, имеют высокие электрохимические характеристики, причем наибольшие значения рабочего потенциала и фактической токоотдачи имеет сплав N 3. Сплавы NN 5 и 6, содержание легирующих компонентов в которых находится вне заявленных пределов, взяты для сравнения. Как видно из табл. 1, они имеют более низкие электрохимические характеристики, которые не соответствуют условиям эксплуатации протекторов.

Для сравнительной оценки на основе того же цинка был приготовлен известный сплав, взятый за прототип. Электрохимические характеристики известного и предлагаемого сплавов представлены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, электрохимические характеристики предлагаемого сплава, приготовленного на основе цинка с указанным содержанием железа, значительно превышают те же характеристики известного сплава, приготовленного на той же основе.

Использование предлагаемого сплава по сравнению с прототипом позволит изготавливать более дешевые протекторы с высокими электрохимическими характеристиками и достаточным сроком службы.

Похожие патенты RU2111277C1

название год авторы номер документа
ПРОТЕКТОРНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ 2013
  • Кечин Владимир Андреевич
  • Киреев Андрей Викторович
RU2542213C1
ПРОТЕКТОРНЫЙ СПЛАВ НА АЛЮМИНИЕВОЙ ОСНОВЕ 2010
  • Кузьмин Юрий Львович
  • Трощенко Валерий Николаевич
  • Тарандо Георгий Викторович
  • Лащевский Василий Онуфриевич
  • Грефенштейн Анатолий Александрович
  • Симахин Андрей Дмитриевич
  • Васильев Виктор Германович
RU2483133C2
АНОД-ПРОТЕКТОР 2011
  • Зеленецкий Тарас Андреевич
  • Иванов Николай Куперянович
  • Петров Николай Георгиевич
  • Кечин Андрей Владимирович
  • Петриченко Ирина Васильевна
RU2480537C1
ПРОТЕКТОРНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ 1990
  • Ахмедов Н.М.
  • Ханларова А.Г.
  • Демидов-Полякман Ф.Д.
  • Мехмандаров С.А.
  • Ахмедов О.А.
  • Костылев А.А.
  • Саков В.С.
  • Степанов Ю.Н.
SU1764327A1
ПРОТЕКТОРНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ 2002
  • Аминов С.Н.
  • Грефенштейн А.А.
  • Макаров С.Д.
  • Кузьмин Ю.Л.
  • Трощенко В.Н.
  • Тарандо Г.В.
RU2263154C2
ПРОТЕКТОРНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ 1990
  • Ахмедов Б.М.
  • Костылев А.А.
  • Исмайлов А.П.
  • Ханларова А.Г.
  • Демидов-Полякман Ф.Д.
  • Мехмандаров С.А.
  • Гаджи-Заде Р.Х.
  • Ханбеков С.А.
  • Мовсумов А.Г.
  • Саков В.С.
SU1764328A1
ПРОТЕКТОР НА ОСНОВЕ МАГНИЕВОГО СПЛАВА 2009
  • Петров Николай Георгиевич
  • Ермаков Виктор Валентинович
  • Раушкин Юрий Владимирович
  • Горюнов Олег Алексеевич
  • Штраус Александр Яковлевич
  • Сингаевский Николай Алексеевич
  • Напрасник Анатолий Васильевич
  • Забара Владимир Федорович
RU2405862C1
Протекторный сплав на основе магния 1990
  • Ахмедов Багадир Мирза Оглы
  • Кашкаров Александр Захарович
  • Ханларова Анаханум Гусейнбек Кызы
  • Голубев Александр Александрович
  • Мехмандаров Сабир Адиль Оглы
  • Дятлов Владимир Васильевич
  • Саков Виктор Серафимович
  • Трошкина Александра Александровна
  • Столбова Александра Дмитриевна
  • Бушмакин Александр Сергеевич
SU1792996A1
Протекторный сплав на основе магния 1980
  • Ахмедов Багадир Мирза Оглы
  • Кашкаров Александр Захарович
  • Ханларова Анаханум Усейнбек Кызы
  • Мехмандаров Сабир Адиль Оглы
  • Саков Виктор Серафимович
  • Дятлов Владимир Васильевич
  • Трошкина Александра Александровна
  • Столбова Александра Дмитриевна
  • Бушмакин Александр Сергеевич
SU1770431A1
СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД 1996
  • Воропанова Л.А.
  • Кузнецов О.К.
  • Пожиганова Г.В.
  • Мешкова Т.Е.
RU2104316C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 111 277 C1

Реферат патента 1998 года ПРОТЕКТОРНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЦИНКА

Изобретение относится к сплавам на основе цинка, используемым для изготовления протекторов, служащих для защиты от коррозии в морской воде корпусов судов и других металлических сооружений и конструкций. Задачей изобретения является получение сплава на основе цинка, не содержащего токсичных компонентов с удовлетворительными электрохимическими характеристиками. Сплав содержит следующие компоненты в %: алюминий 0,5 - 0,7, марганец 0,1 - 0,3, кадмий 0,2 - 0,4, кремний 0,005 - 0,025, цинк - остальное. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 111 277 C1

Протекторный сплав на основе цинка, содержащий алюминий и марганец, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кадмий и кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алюминий - 0,5 - 0,7
Марганец - 0,1 - 0,3
Кадмий - 0,2 - 0,4
Кремний - 0,005 - 0,025
Цинк - Остальное$

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1998 года RU2111277C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
SU, авторское свидетельство, 394446, кл
Машина для добывания торфа и т.п. 1922
  • Панкратов(-А?) В.И.
  • Панкратов(-А?) И.И.
  • Панкратов(-А?) И.С.
SU22A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
SU, авторское свидетельство, 459522, кл
Машина для добывания торфа и т.п. 1922
  • Панкратов(-А?) В.И.
  • Панкратов(-А?) И.И.
  • Панкратов(-А?) И.С.
SU22A1

RU 2 111 277 C1

Авторы

Кечин В.А.

Соложенко В.Л.

Даты

1998-05-20Публикация

1997-05-27Подача