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Alliages d'aluminium utilisables comme anodes Galvaniques. au nom de la
La présente invention se rapporte aux anodes galvaniques consommables et plus particulièrement à un alliage à base d'aluminium présentant un potentiel d'oxyda- tion élevé et un débit électrique utile par unité de masse de métal, c'est-à-dire un équivalent électrochimique utilisable dans ces anodes galvaniques.
Théoriquement, on doit s'attendre que l'aluminium se comporte d'une façon satisfaisante comme anode galvanique, car l'aluminium remplit les deux conditions principales pour
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les anodes : 1) un potentiel d'oxydation théorique élevé (1,80 volt par rapport à l'électrode de calomel normale), et 2) un débit électrique théorique élevé par unité de masse de métal consommé (2,98 ampères-heures par gramme).
Cependant, dans la pratique réelle, l'aluminium ne s'est pas montré satisfaisant pour de telles applications, du fait qu'il ne montre pas ces propriétés théoriques favorables lorsqu'on l'utilise comme anode galvanique consommable. La présence d'une pellicule superficielle d'oxyde normalement . passive sur l'aluminium semble opposer une barrière à l'oxydation de l'aluminium, réduisant ainsi le potentiel d'oxydation effectif à environ 0,7 volt (mesuré en circuit fermé sous un débit de 2,7 à 10,7 A/m2 dans un électrolyte d'eau de mer synthétique avec un élément de pile normal à électrode de calomel et solution saturée de KCl comme référence). A des potentiels de fonctionnement si bas, aucune protection cathodique n'est donnée à des structures ferreuses, par exemple,,par conséquent, l'anode ne présente pas un débit électrique utile.
Par comparaison, le potentiel de fonction- nement réel du magnésium est de 1,5 volt et celui du zinc d'environ 1 volt.
Il est connu dans la technique d'utiliser divers métaux soit en alliage avec l'aluminium, soit comme revêtement de celui-ci ou associés autrement avec lui pour essayer de réaliser une composition ou une structure utilisa-, ble comme anode galvanique consommable. On a proposé d'utiliser, par exemple, le mercure, l'argent, le cadmium, le platine, le calcium, le baryum, le strontium, le gallium, l'indium, le bismuth, l'étain, le plomb, le zinc, le magnésium, le cuivre,
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le silicium, le fer, le titane, le manganèse, l'or et le béryllium, en diverses combinaisons et sous diverses formes pour augmenter le potentiel d'oxydation de fonctionnement et/ou le débit électrique de l'aluminium.
Or, on constate avec surprise que le potentiel d'oxydation de fonctionnement et/ou le débit électrochimique (rendement) des compositions d'alliage d'aluminium utilisables comme anodes galvaniques consommables peuvent être améliorés si, selon l'invention, on utilise comme métal de base un aluminium de haute pureté.
En conséquence, l'invention comprend l'utilisation, comme matière première, d'un aluminium à haute pureté dans la préparation de compositions d'alpages à base d'aluminium pré- sentant un potentiel d'oxydation élevé et/ou un grand débit électrochimique.
Plus particulièrement, la présenta invention a pour objet l'utilisation d'un aluminium ayant une pureté d'au moins 99,9 en pcids, de préférence une pureté d'au moins 99,99% en poids,comme base de telles compositions d'alliage .
En général, on constate qu'on améliore grâce à la présente invention les propriétés de fonctionnement de compositions d'alliages à base d'aluminium binairesou à éléments multiples présentant des potentiels d'oxydation élevés, c'est-à-dire supérieurs à environ 0,9 volt (mesurés par rapport à un élément normal à électrode de calomel et KCl saturé).
Comme exemple de tels alliages, on peut citer :
1) des alliages aluminium-zinc-mercure contenant en poids 0,01 à 10 de zinc, 0,002 à 0,2% de mercure, le reste étant de l'aluminium de haute pureté. ;
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2) des alliages binaires à base d'aluminium contenant 0,01 à 0,5% en poids de gallium.
3) des alliages binaires à base d'aluminium contenant 0,001 à 0,2% en poids de mercure.
4) des alliages binaires à base d'aluminium contenant 0,01 à 1% en poids d'étain. ,
5) des alliages binaires à base d'aluminium contenant 0,05 à 0,5% en poids d'indium.
On peut préparer des anodes galvaniques à partir de compositions d'alliage utilisant de l'aluminium de haute pureté et des éléments d'alliage de qualité commer- ciale ou de grande puretJ par les procédés de formation d'alliage et de moulage ou d'usinage utilisés habituellement dans la technique de l'aluminium.
EXEMPLE. -
On prépare une série d'anodes avec des lingots d'aluminium impur de qualité commerciale ordinaire (pureté nominale 99,5%) et des lingots d'aluminium de haute -,; pureté (pureté minimale 99,9 en poids). On utilise les anodes en alliage d'aluminium impur pour la comparaison.
On introduit les quantités requises d'éléments d'alliage dans l'aluminium fondu, obtenu en fondant les lingots d'alu- minium dans des creusets de graphite placés dans un four électrique, et l'on agite le mélange rdsultant de façon à disperser et à dissoudre les éléments d'alliage dans toute la masse fondue. On coule les alliages résultant dans des moules en graphite en éprouvettes cylindriques de 14 cm de longueur et 1,6 cm de diamètre. On règle la vitesse de refroidissement et de solidification des pièces moulées de façon à simuler la vitesse de refroidissement subie dans la fabrication d'anodes
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commerciales de dimensions normales.
On évalue le! propriétés de fonctionnement de chaque alliage dans l'un de deux dispositifs d'essai standards équivalents,
Dans l'un de ces dispositifs, on place (comme anode ), une éprouvette .cylindrique moulée dans un vase en verre de 1,89 1. On dispose une toile métallique en acier au voisinage de la paroi intérieure du vase comme cathode.
On utilise comme électrolyte de l'eau de mer synthétique, environ 7,6 cm de chaque éprouvette y étant immergés.
Dans un second dispositif on place (comme anode) une éprouvette cylindrique dans une botte, en acier du type 40, de 7,6 cm de diamètre et 15,2 cm de hauteur (comme cathode).
On utilise de l'eau de mer comme électrolyte, 10,2 cm de chaque éprouvette étant immergés.
Dans chacun des essais, on complète le circuit électrique de l'élément de pile. un redresseur étant utilisé pour maintenir un courant constant à travers un groupe d'élé- ments reliés en série.
Le tableau suivant résume les résultats d'une série d'essais comparant le fonctionnement sous une densité de courant prédéterminée, de compositions pour anodes formées avec l'aluminium impur de qualité commerciale (99,5% de Al) et avec l'aluminium de haute pureté (au moins
99,9% de Al), Ces résultats donnent des chiffres à la fois pour le potentiel d'oxydation (par rapport à l'élément nnrmal à calomel saturé) et le débit électrique par unité de masse de métal consommé (rendement) pour les anodes essayées,
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e Cet alliago a un potentiel trop bas pour $tre considéré .1
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comme utilisable pour une anode galvanique.
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