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  • 法律状态
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    • 专利摘要:

    公开号:WO1987000558A1
    申请号:PCT/T1986/000048
    申请日:1986-07-14
    公开日:1987-01-29
    发明作者:Reinhold Herzog；Reinhard Padinger；Hans-Peter Rainer；Heimo Schober
    申请人:D 3 Cathodic Products-Korrosionsschutzprodukte Ges；
    IPC主号:C23F13-00
    专利说明:
    [0001] Vorrichtung zum kathodischen Korrosionsschutz von Metallteilen
    [0002] Seit Beginn der Salzstreuung auf den Straßen zur Vermei¬ dung von Schnee- und Eisglätte sind die Fahrzeuge einer erheb¬ lichen Korrosionsbelastung ausgesetzt. Durchgerostete Karros¬ serie- und Rahmenteile gefährden die Verkehrs- und Betriebs¬ sicherheit des Fahrzeuges und verkürzen erheblich dessen Nutzungsdauer. Durch entsprechende Anstriche oder Beschichtun¬ gen (Unterbodenschutz, Hohlraumschutz) wird heute versucht, dem Korrosionsvorgang entgegenzuwirken.
    [0003] Neben den erwähnten "passiven" Korrosionsschutzmaßnahmen gibt es jedoch noch die Möglichkeit des "aktiven" Korrosions¬ schutzes durch einen der Korrosion entgegenwirkenden Gleichstrom.
    [0004] Diese Methode, bekannt unter dem Namen "Kathodischer Korrosionsschutz" wird bei stationären Anlagen (Stahlbehälter, Stahlrohrleitungen etc.) sowie auch bei Fahrzeugen bereits seit längerem angewendet.
    [0005] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum katho¬ dischen Korrosionsschutz von Metallteilen, bei der mit Hilfe zu¬ mindest einer Elektrode und zumindest einer Spannungsquelle eine Potentialdifferenz zwischen den zu schützenden Metallteilen und einem allenfalls am Metallteil befindlichen Elektrolyten er¬ zeugt wird, sodaß an zu schützenden Stellen der Metalloberfläche ein Gleichstrom vom Elektrolyten in die Metalloberfläche ein¬ tritt, welcher dem Abwandern positiver Metallionen von der Me¬ talloberfläche entgegenwirkt. Bei einer solchen Vorrichtung kann man die vor Korrosion zu schützenden Metallteile, insbesondere Fahrzeugteile, einfach an den negativen Pol einer Spannungsquelle anschließen und den positiven Pol dieser Spannungsquelle mit der genannten Elektrode verbinden. Di Elektrode wird so angebracht, daß sie zu einem gegebenenfalls an der Oberfläche der zu schützen¬ den Metallteile befindlichen Elektrolyten (feuchter Staub, Salz¬ wasser, Schneematsch und dergl.) eine elektrisch leitende Ver¬ bindung herstellt, wobei eine direkte elektrische Verbindung der Elektroden zu den zu schützenden Metallteilen durch eine ent¬ sprechend isolierende Schicht (Lack) jedoch vermieden wird. Mit einer solchen Elektrode kann man so den an der Oberfläche der zu schützenden Metallteile befindlichen Elektrolyten auf posi- tives Potential gegenüber den zu schützenden Metallteilen an¬ heben. Dies hat zur Folge, daß z.B. an schadhaften Stellen ei¬ ner Lackierung, wie sie beispielsweise durch mechanische Ein¬ wirkungen, insbesondere durch das Aufprallen von Streusand oder dergl., entstehen können, ein Gleichstrom vom Elektrolyten in die Metalloberfläche fließt, welcher dem Abwandern positi¬ ver Metallionen von der Metalloberfläche entgegenwirkt und da¬ mit den sogenannten "Kathodischen Korrosionsschutz" bewirkt.
    [0006] Hiezu ist bekannt, daß für ein Wirksamwerden des katho¬ dischen Korrosionsschutzes das Potential des Elektrolyten in der Umgebung der zu schützenden Stelle, gemessen gegen eine Cu/CuSO,- Elektrode um mindestens ca. 0,85 Volt positiver sein muß als das Potential des zu schützenden Metalls.
    [0007] Während diese Forderung für Metallteile, die von einem Elektrolyten mit großem elektrischen Strömungsquerschnitt um¬ geben sind (dies gilt insbesondere für erdverlegte Metallteile) relativ leicht erfüllbar ist, besteht bei Metallteilen, die nur mit einer dünnen elektrolytischen Schicht bedeckt sind, das Prob¬ lem, daß das Potential infolge des geringen elektrischen Strömungs¬ querschnittes bzw. des dadurch bedingten hohen elektrischen Wider¬ standes des Elektrolyten mit der Entfernung zur Elektrode sehr rasch abnimmt und bereits in geringer Entfernung von der Elek¬ trode den für ein Wirksamwerden des kathodischen Korrosions¬ schutzes erforderlichen Wert unterschreitet. Zwar könnte eine Vergrößerung des Wirkungsbereiches durch Erhöhung der Spannung der Elektrode erreicht werden, doch ist diese Maßnahme aus Grün¬ den der elektrischen Beeinflussung sowie aus Sicherheitsgründen nur beschränkt durchführbar.
    [0008] Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung vorstehend genannter Art zu schaffen, mit der bei verhältnismäßig niedrigen Werten der angewendeten Spannung auch in größeren Entfernungen von der bzw. den Elektrode(n) eine gute Schutzwirkung erzielbar ist.
    [0009] Die erfindungsgemäße Vorrichtung vorstehend genannter Art ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Schutz der Oberfläche von nicht im Erdboden verlegten Metallteilen, z.B. zum Schutz von Metallteilen von Fahrzeugen, die mit dem Elektrolyten elektrisch in Verbindung kommende Elektrode linienhaft und/oder flächenhaft über weite Bereiche reichend an der zu schützenden Metallfläche anliegend angebracht ist. Es kann so der vorstehend angeführten Zielsetzung gut entsprochen werden.
    [0010] Im Rahmen der Erfindung sind weitere vorteilhafte Ausbil¬ dungen vorgesehen, deren Merkmale in den Unteransprüchen ange¬ führt sind.
    [0011] Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Beispiele, welche in der Zeichnung schematisch dargestellt sind, weiter er¬ läutert, wobei auch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung dargelegt werden.
    [0012] In der Zeichnung zeigen:
    [0013] Fig. 1 Strömungsfeld und Potentialverlauf, wie sie bei bisher eingesetzten Vorrichtungen auftreten,
    [0014] Fig. 2 Strömungsfeld und Potentialverlauf bei einer er¬ findungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung,
    [0015] Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und die
    [0016] Figuren 4, 5 und 6 weitere Ausführungsbeispiele mit linien¬ haft ausgedehnter Elektrode, flächenhaft ausgedehnter Elektrode und räumlich ausgedehnter Elektrode.
    [0017] Die bei den bisher bekannten Vorrichtungen eingesetzten Elektroden sind so gestaltet, daß der kathodische Schutzstrom im wesentlichen zentral von den Elektroden ausgehend in den Elek¬ trolyten eintritt und sich in diesem entlang im wesentlichen zen¬ trisch verlaufender Stromlinien ausbreitet und dadurch in der Umgebung der Elektroden erhöhte Stromdichten und damit erhöhte Spannungabfälle auftreten. Es liegen also Verhältnisse vor, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, welche Strömungsfeld und Poten¬ tialverlauf in der Umgebung einer an einen ausgedehnten Flächen¬ leiter angelegten, gegenüber dem Flächenleiter klein gehaltenen Elektrode A bei weit entfernten Gegenelektroden zeigt. Infolge der erhöhten Stromdichte in der Umgebung der Elektrode nimmt das Potential des Flächenleiters in der Umgebung der Elektrode A sehr rasch ab.
    [0018] Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Auftreten erhöhter Stromdichten und damit erhöhter Spannungsabfälle ver¬ mieden und dadurch der Wirkungsbereich der Elektroden gegenüber herkömmlichen Elektroden wesentlich vergrößert. Es werden hiezu, wie z.B. die Fig. 3 und 4 zeigen, Elektroden 1 eingesetzt, die in zumindest einer Richtung über weite Bereiche der zu schützen¬ den Metalloberfläche linienhaft ausgedehnt sind, beispielsweise leitfähige Klebebänder' oder leitfähige Zierleisten, sodaß sich der Strom, der aus ihnen austritt, wie Fig. 2 verdeutlicht, in der Umgebung der Elektroden entlang im wesentlichen parallel ver¬ laufender Stromlinien im Elektrolyten ausbreitet und dadurch kei¬ ne erhöhten Stromdichten und damit keine erhöhten Spannungsabfäl¬ le auftreten. Fig. 2 zeigt dabei Strömungsfeld und Potentialver¬ lauf in der Umgebung einer an einen ausgedehnten Flächenleiter angelegten, über einen weiten Bereich des Flächenleiters linien¬ haft ausgedehnten Elektrode 1, bei weit entfernten Gegenelektro¬ den. In der Umgebung der Elektrode 1 (die Enden der Elektrode ausgenommen) tritt keine erhöhte Stromdichte und somit kein er¬ höhter Spannungsabfall auf.
    [0019] In ähnlicher Weise werden in Fig. 5 Elektroden 9 einge¬ setzt, die über weite Bereiche der zu schützenden Metalloberfläche flächenhaft ausgedehnt sind, beispielsweise leitfähige Beschich¬ tungen, insbesondere leitfähiger Unterbodenschutz oder leitfähi¬ ger Hohlraumschutz, oder gemäß Fig. 6 Elektroden 10, die räum¬ lich ausgedehnt sind und die die zu schützenden Metallteile über weite Bereiche flächenhaft berühren, beispielsweise leitfähige Füllstoffe für Hohlräume der Fahrzeugkarosserie.
    [0020] Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist mindestens eine Elektrode auf, die an der zu schützenden Metalloberfläche in Anlage gebracht, vorzugsweise angeklebt oder als Beschichtung aufgebracht oder in Hohlräume eingebracht werden kann. Die Elek¬ trode ist so ausgebildet, daß sie an die zu schützende Metall¬ oberfläche bzw. an eine auf der Metalloberfläche befindliche Be¬ schichtung (Lack) in zumindest einer Richtung über weite Berei¬ che ausgedehnt in Anlage gebracht werden kann. Es kommen linien¬ haft ausgedehnte Elektroden 1, oder flächenhaft ausgedehnte Elek¬ troden 9 oder räumlich ausgedehnte Elektroden 10 in Frage. Die Vorrichtung weist weiter eine elektrische Anschlußleitung 4 auf, mit welcher die Elektrode an den positiven Pol einer Spannungs¬ quelle 2 angeschlossen werden kann.
    [0021] Die Elektrode ist vorzugsweise aus einem Material ausge¬ führt, welches an der Grenzfläche zum Elektrolyten 3 keine Ionen- leitfähigkeit aufweist, beispielsweise aus Graphit oder einem graphitierten Trägermaterial, beispielsweise graphitierter Gummi, sodaß sie durch den Strom nicht wie die bekannten sogenannten "Opferanoden" abgebaut werden, oder sie sind beispielsweise me¬ tallisch ausgeführt und von einem derartigen, nicht ionenleit- fähigen Material umgeben.
    [0022] Die Elektroden können vorzvigsweise als flexible, leicht ablängbare Klebebänder ausgeführt sein, welche auf einfache Weise an der Oberfläche von Fahrzeugen angebracht werden können, wobei sie sich den Konturen des Fahrzeuges anpassen können und sich auf diese Weise über weite Bereiche der zu schützenden Metall¬ oberfläche linienhaft erstrecken können.
    [0023] Der elektrische Anschluß der Elektrode an den positiven Pol einer Spannungsquelle erfolgt, wie Fig. 3 zeigt, durch eine vorzugsweise isolierte Anschlußleitung 4, welche am einen Ende an den positiven Pol einer Spannungsquelle 2 anschließbar ist und am anderen Ende an die Elektrode anschließbar ist, wobei der Anschluß 5 an die Elektrode vorzugsweise über einen bereits be¬ schriebenen Leiter erfolgt, welcher an der Grenzfläche zum Ele- trolyten 3 keine Ionenleitfähigkeit aufweist.
    [0024] Die Vorrichtung ist gegebenenfalls mit einer an sich be¬ kannten Strombegrenzungseinrichtung 6, vorzugsweise einem elek¬ trischen Widerstand oder einer elektrischen Sicherung, gegebenen¬ falls mit einer an sich bekannten Spannungsbegrenzungseinrichtung 7, vorzugsweise einem Spannungsteiler, sowie gegebenenfalls mit einer an sich bekannten Betriebsanzeigeeinrichtung 8, vorzugs¬ weise einer Kontrollampe, versehen.
    [0025] Fig. 3 zeigt, wie eine erfindungsgemäße Vorrichtung an einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen werden kann. Fig. 4 ver¬ deutlicht die Anbringung einer linienhaft ausgedehnten Elektrode an einem Fahrzeugunterboden, und Fig. 5 verdeutlicht die An¬ bringung einer flächenhaft ausgedehnten Elektrode an einem Fahr¬ zeugunterboden. Fig. 6 verdeutlicht die Anbringung einer räum¬ lich ausgedehnten Elektrode 10 in eine'm Hohlraum einer Fahr¬ zeugkarosserie, z.B. einem Einstiegsbalken 11, wobei die Elek¬ trode 10 die Metallteile, die den Hohlraum begrenzen, großflächig berührt.
    权利要求:
    Claims P a t e n t a n s p r ü c h e :
    1. Vorrichtung zumkathodischen Korrosionsschutz von Metall¬ teilen, bei der mit Hilfe zumindest einer Elektrode und zumin¬ dest eine-r Spannungsquelle eine Potentialdifferenz zwischen den zu schützenden Metallteilen und einem allenfalls am Metallteil befindlichen Elektrolyten erzeugt wird, sodaß an zu schützenden Stellen der Metalloberfläche ein Gleichstrom vom Elektrolyten in die Metalloberfläche eintritt, welcher dem Abwandern positi¬ ver Metallionen von der Metalloberfläche entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schutz der Oberfläche von nicht im Erd¬ boden verlegten Metallteilen, z.B. zum Schutz von Metallteilen von Fahrzeugen, die mit dem Elektrolyten elektrisch in Verbin¬ dung kommende Elektrode (1, 9, 10) linienhaft und/oder flächen¬ haft über weite Breiche reichend an der zu schützenden Metall¬ fläche anliegend angebracht ist.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus einem Material, das an der Grenzfläche zum Elek¬ trolyten keine Ionenleitfähigkeit aufweist, beispielsweise aus Graphit oder einem graphitierten Trägermaterial, beispielsweise Gummi, besteht oder von einem solchen Material umgeben ist, sodaß die Elektrode durch den Gleichstrom nicht als Opferanode abgebaut wird.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Anschluß der Elektrode an den positiven Pol einer Spannungsquelle (2) über eine Anschlußleitung (4) erfolgt, welche an einem Ende am positiven Pol der Spannungsquelle an¬ schließbar ist und am anderen Ende an der Elektrode anschließbar ist, wobei der Anschluß an die Elektrode gegebenenfalls über einen Anschlußteil (5) aus einem Material, das an der Grenzfläche zum Elektrolyten keine Ionenleitfähigkeit aufweist, erfolgt.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 1, da'durch gekennzeichnet, daß im Stromkreis eine Strombegrenzungseinrichtung (6), vorzugsweise ein elektrischer Widerstand oder eine elektrische Sicherung, vor¬ gesehen ist.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrode eine Spannungsbegrenzunseinrichtung (7), vorzugs¬ weise ein Spannungsteiler, vorgeschaltet ist.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 1-, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Betriebsanzeigeeinrichtung (8) , vorzugsweise eine Kontrollampe, aufweist.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (1) als leitfähiges Klebeband ausgeführt ist.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (1, 9) als leitfähige Beschichtung, vorzugsweise als leitfähiger Lack oder als leitfähiger Unterbodenschutz oder als leitfähiger Hohlraumschutz, ausgeführt ist.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (10) als leitfähiger Füllstoff für Hohlräume ausge¬ führt ist.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (1) als leitfähige Leiste, vorzugsweise als leit¬ fähige Zierleiste, ausgeführt ist.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode an kantenförmigen Strukturen der zu schützenden Metallteile, beispielsweise an den Rändern der Metallteile oder an gefalzten Verbindungsstellen der Metallteile abwinkelbar ist oder entsprechend abgewinkelt ist oder sich selbständig elastisch abwinkelt, sodaß sie an diesen, gegebenenfalls mit Hilfe geeigne¬ ter Klemmen, befestigbar ist.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus einer Einrichtung, die zunächst vorwiegend andere Zwecken dient, beispielsweise einer Schutzleiste oder einer Ver¬ kleidung eines Metallteiles, besteht.
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