Анод для катодной защиты

Полезная модель относится к области электрохимической защиты от коррозии и может быть использована при изготовлении анодов для катодной защиты от коррозии судов и морских сооружений, преимущественно, для подводной части корпусов стационарных морских сооружений со сроком службы 25-30 лет, для которых возобновление средств защиты от коррозии невозможно в течение всего срока эксплуатации. В аноде для защиты корпусов судов и морских сооружений, содержащем диэлектрическую изоляционную основу 1 из высокопрочного и химически стойкого к продуктам электролиза морской воды прессматериала с выполненной в ней канавкой 2, в которую вмонтирован рабочий электрод 3, выполненный из ниобия или титана 4 с анодным покрытием 5, жестко соединенный с токоподводящим стержнем 6, при этом в качестве анодного покрытия рабочего электрода используется наноструктурированное платиновое покрытие, нанесенное ионно-плазменным способом на магнетронной установке в вакууме и имеющее в поверхностном слое преимущественно кристаллографическую ориентацию монокристаллов платины (111), (311), (110), (100), что обеспечивает повышенную прочность его сцепления с подложкой и уменьшенный расход платины во всем диапазоне рабочих токовых нагрузок, подаваемых на анод. Использование наноструктурированного платинового покрытия рабочего электрода увеличивает срок службы анода и обеспечивает эффективную защиту подводной части корпусов судов и морских сооружений различного назначения на весь технически оправданный срок их эксплуатации.

Полезная модель относится к области электрохимической защиты от коррозии и может быть использована для изготовления анодов систем катодной защиты подводной части корпусов судов и различных морских сооружений, в том числе устанавливаемых для защиты от коррозии подводной части недокуемых морских сооружений, для которых возобновление средств защиты от коррозии невозможно в течение всего срока их эксплуатации.

Существуют различные конструкции подобных анодов.

Известна конструкция платино-титанового анода, содержащего титановую основу с активным анодным покрытием в виде полос, в котором анодное покрытие выполнено из платиновой фольги, заглубленной в титановую основу на толщину фольги (авторское свидетельство 470307 от 08.06.73; МКИ В01к 3/02)

В качестве прототипа настоящей полезной модели принята конструкция анодного узла для системы катодной защиты, состоящего из диэлектрической основы, выполненной из композиционного материала с наружным плакирующим слоем из силиконовой резины, нанесенного на композиционный материал в процессе их совместного прессования, имеющей в средней части канавку, на дно которой установлена пластина, выполненная из магнетита, феррита или биметаллического материала ниобий - платина, соединенная с токоподводящим стержнем (патент РФ 76342 от 08.04.2008 г. МКИ C23F 13/06).

Недостатками прототипа являются низкая прочность сцепления платинового покрытия с ниобиевой подложкой рабочего электрода, также повышенная скорость расхода платины, нанесенной способом тепловой прокатки платиновой фольги, при значениях токовой нагрузки, требуемой для эффективной защиты корпусов судов и морских сооружений, которая определяет срок службы анодов не более 10-15 лет. Для недокуемых морских сооружений, для которых возобновление средств защиты от коррозии в подводной части корпуса невозможно в течение всего 25-30 летнего срока их эксплуатации, такой срок службы анодов является недостаточным.

Техническим результатом настоящей полезной модели является увеличение срока службы анодов систем электрохимической катодной защиты от коррозии подводной части корпусов судов и различных морских сооружений за счет повышения прочности сцепления анодного платинового покрытия с ниобиевой или титановой подложкой рабочего электрода анода, также снижения расхода платины при значениях токовой нагрузки, требуемой для эффективной защиты от коррозии.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что в аноде для катодной защиты, содержащем диэлектрическую изоляционную основу из высокопрочного и химически стойкого к продуктам электролиза морской воды прессматериала с выполненной в ней канавкой, в которую вмонтирован рабочий электрод из ниобия или титана с анодным платиновым покрытием, соединенный с токоподводящим стержнем из того же материала, согласно полезной модели, анодное платиновое покрытие выполнено из наноструктурированной платины, нанесенной способом ионно-плазменного напыления на магнетронной установке в вакууме, что обеспечивает преимущественную кристаллографическую ориентацию граней монокристаллов платины в поверхностном слое (111), (311), (110), (100) и, соответственно, увеличенный срок службы за счет повышения прочности сцепления платины с титановой или ниобиевой подложкой рабочего электрода и уменьшения ее анодного расхода.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «Новизна».

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено

фиг.1 - вид сбоку

фиг.2 - вид сверху

фиг.3 - выносной элемент 1

Анод для катодной защиты от коррозии корпусов судов и морских сооружений с увеличенным сроком службы содержит изоляционную диэлектрическую основу 1, которая в данном примере выполнена из эпоксидного стеклопластика горячего прессования с плакирующим слоем из хлоростойкой резиновой смеси. В диэлектрической основе анода выполнена канавка 2, в которую вмонтирован рабочий электрод 3, выполненный из ниобия или титана 4 с анодным платиновым покрытием 5, нанесенным способом ионно-плазменного нанесения на магнетронной установке в вакууме, позволяющем получить наноструктурированное платиновое покрытие, и соединенный с токоподводящим стержнем 6.

Анод работает следующим образом:

Анод крепится на корпусе судна или морского сооружения, токоведущий стержень 6 через электрический кабель подключается к плюсовому полюсу источника питания катодной защиты (на рис. не показан), при этом при включении источника питания защитный ток с рабочего электрода 3, равномерно распределяясь по поверхности изоляционной диэлектрической основы 1, в которой во избежание механического повреждения рабочего электрода выполнена канавка 2, подается на корпус защищаемого судна или сооружения, подключенного к отрицательному полюсу источника питания. При прохождении электрического тока через рабочий электрод 3 происходит анодная поляризация нанесенного на титановую или ниобиевую подложку 4 платинового покрытия 5, прочность сцепления с подложкой, анодная поляризуемость и скорость анодного растворения которого определяет электрохимические характеристики и срок службы анода.

Установлено, что анодная поляризуемость граней (111), (311), (110), (100) монокристаллов платины в покрытиях, получаемых путем ионно-плазменного напыления в вакууме, в растворах электролитов в 5-7 раз ниже, чем поликристаллической платины, получаемой при нанесении анодного покрытия способом тепловой прокатки. Структура получаемого при ионно-плазменном напылении металлического покрытия обусловлена преимущественным ростом тех граней кристаллов платины, работа образования которых минимальна. Исследование полученных наноструктурированных платиновых покрытий на титане и ниобии методом дифракции рентгеновских лучей и электронной микроскопией показало, что путем изменения давления плазмообразующего газа можно обеспечить требуемую преимущественную ориентацию граней кристаллов платины, в результате чего достигаются более высокие электрохимические и адгезионные свойства платинированных электродов металлов вентильной группы (ниобий и титан) при меньшем расходе платины по сравнению с электродами из поликристаллической платины.

Сравнительные испытания титановых электродов при плотностях тока 2000-5000 А/м² с наноструктурированным платиновым покрытием, нанесенным способом ионно-плазменного напыления в вакууме, и электродов из поликристаллической платины, нанесенной способом тепловой прокатки в среде аргона, показали, что прочность сцепления покрытия с подложкой повышается в 1,5-2,0 раза, а скорость их анодного растворения снижается в 3-5 раз.

Анод для катодной защиты преимущественно от коррозии корпусов металлических судов и сооружений, содержащий диэлектрическую изоляционную основу из высокопрочного и химически стойкого к продуктам электролиза морской воды прессматериала с выполненной в ней канавкой, в которую вмонтирован рабочий электрод, выполненный из ниобия или титана с нанесенным анодным покрытием и соединенный с токоподводящим стержнем из того же материала, отличающийся тем, что анодное покрытие рабочего электрода выполнено из наноструктурированной платины с преимущественной кристаллографической ориентацией граней монокристаллов в поверхностном слое (111), (311), (110), (100), прочно сцепленной с рабочим электродом путем ионно-плазменного нанесения на магнетронной установке в вакууме.