Cedruckt mit Unterstiitzung aus dem Jerome und Margaret Stonborough-Fonds

Die elektrolytische Leitung in geschmolzenen Metallegierungen

VIII. Mitteilnng

Die Elektrolyse yon Zinn-Zinklegierungen Von

Robert Kremann und Otto Baukovac

Aus dem physikalisch-chemischen Institut der Universit/it in Graz

(Mit 9 Textfiguren)

(Vorgelegt in der Sitzung am 3. Juli 1924)

tm Anschlul3 an die in den vorigen Mitteilungen beschriebenen Untersuchungen haben wir geschmolzene Zinn-Zink!egierungen elektro- tysiert. Die Versuchsanordnung und Methodik der Versuche war grund- s~itzlich die gleiche, \vie sie bei den ana!ogen Arbeiten mit den Cibrigen Metallpaaren angewandt und in den frtiheren Mitteilungen beschrieben wurde. Nur bezflglich der Elektrolysiergef~il~e ist zu bemerken, daft an Stelle der in der Regel bei tiefer schmelzenden Legierungen verwendeten Kapillaren aus Hart- oder Weichglas soiche aus Schamottemasse Verwendung fanden. Der Grund war der, daft im besonderen bei Zink-, sowie auch bei Kadmium- legierungen die Glaskapillaren sich wenig zu den Elektrolysier- versuchen eigneten, da sie ungemein h~ufig sprangen. Beztiglich der Herstellung der Schamottekapillaren sowie deren Ftillung und Handhabung sei auf die Ausftihrungen in der V[. Mitteilung dieser Folge verwiesen.

Nut sei an dieser Stelle bemerkt, daft auch diesmal wieder die Rosenthaler Ton- und Schamotteindustr ie bei KSfiach in un- gemein entgegenkommender Weise den SchamottemSrtel kostenlos zur Verftigung gestellt und unsere Arbeit so erheblich gefSrdert hat, woftir wit ihr an dieser Stelle wieder unseren besten Dank sagen m6chten.

Der Durchmesser der Kapiilaren war 1"52 l~n , die Ltinge 20 c~t, so dafJ nach allen bisherigen Erfahrungen vermutet werden konnte, dafJ die Grenzl~inge erreieht war. Zur Durchftihrung der Elektrolyse wurden die Schamottekapillaren in einem Gasofen auf eine Tempera tur von 400 ~ erhitzt, mit geschmolzener Zinn-Zink- legierung yon bes t immterZusammensetzung geffillt, mit Eisenelektroden

1 Monatsh. f Chemie, 4d, 404 und 383, 1923, 45, 133, I924. Nernst- Festszhrift, Z. phys. Chemie. 110, 559, 1924.

3 8 0 R. K r e m a n n und O. B a u k o v a c ,

versehen und nun durch je 4 Stunden der Elektrolyse unterworfen. Nach dem Erkalten unter Stromdurchgang, wurde die Kapillare zerschlagen, der freigelegte, mechanisch gereinigte Faden in einzelne Sttickchen zerschnitten, diese fortlaufend numeriert und auf folgende Weise analysiert:

Die eingewogene Legierung (0 '2 his 0"5 g) wird im Becher- glas mit 8 c m 3 Salpeterstiure (Dichte 1"5) tibergossen und langsam 4 cm 3 Wasser hinzugef~gt. Nach Beendigung der Stickoxyd- entwicklung wird zum Sieden erhitzt, mit 50 cm e siedendem Wasser verdtinnt, filtriert und mit heil3em Wasser gewaschen. Der getrocknete Niederschlag wird verascht, am Teklubrenner gegltiht und als SnO, gewogen.

Die Ergebnisse der Versuche mit einer 50 Atom% Sn ent- haltenden Legierung bei den angewandten Stromst~irken yon 4 bis 22"5 Amp. sind in den Tabellen I b i s IV wiedergegeben und in Fig. 1 bis 4, in denen als Abszissen die L~ingen der einzelnen Sttickchen der Legierung, als Ordinaten die zugehSrigen Zinn- gehalte aufgetragen sind, graphisch dargestellt.

+ 70

60

55 . . . . . . ~'c~b,m' ',+ Ai,,+~'.'

Fig. 1.

+

65

60

--,~m'0=sl" lSSAMP.

Fig . 3.

+ 70

6O

Fig. 2.

%S,

yo -I-

50

Fig . 4.

50 Atom~ Sn, Nr. 1

c m . . . . . . 1 "5

E i n w a g e . . 0 " 2 1 9 3

SnO, 2 . . . . 0- 18~

O/oSn . . . . 6 5 ' 6 1

�9 T a b e I l e I.

Stromst~irke 4 Amp., Stromdichte 2" 2 Amp/m#~ -~. 2 3 4 5 6 7

2"5 3"5 3"0 3"5 2 '5 1"5

0" 3892 0" 4003 - - 0" 3898 O' 3017 0" 2053

0 " 3 2 7 i 0 " 3 3 1 8 0 " 3 2 5 4 0 " 2 5 2 4 0" 1680

6 6 " 2 0 6 5 " 3 0 - - 6 5 " 7 5 6 6 " 0 0 6 4 " 4 6

Effekt = 1"70/o Sn.

Elektrolyse yon Zlnn-Zinklegierungcn. 381

T a b e l l e II.

5 0 A t o m ~ Sn , S t r o m s t a r k e 8 A m p . , S t r o m d i c h t e 4 " 3 A m p / r a m ~.

Nr. I 2 3 4 5 6 7

c~i~ . . . . . . 3"0 2"7 4"0 3 ' 0 1"8 2-7 1"5 Einwage. . - - 0"3323 0"4532 0"3312 0"1701 0"2651 0"1662 SnO 2 . . . . 0"2826 0 '3846 0"2686 0-1380 0"2098 0"1273 O oSn . . . . - - 66"98 66"84 63"86 63"90 62 '33 60.33

Effekt ~ 6 ' 70r0 Sn.

T a b e l l e III.

5 0 Atom~ SI'I, S t r o m s t / i r k e 15" 5 A m p . , S t r o m d i c h t e 8" 3 A m p / ' m m 2.

Nr. i 2 3 4 5 6 7

c~tz . . . . . . 1"5 2 ' 5 3 ' 4 3"7 1"5 3 3

Einwage.. 0"1506 0"2852 0 '3599 0"3606 - - 0"2797 0"3801 Sn O~ . . . . 0 11360 0"2484 0"3119 0"2999 -- 0 '2233 0"3080 0/0 Sn . . . . 71" 13 68"60 68"26 65"51 --- 62"87 62" 19

Effekt = "8' 90/o Sn.

T a b e l l e IV.

5 0 A t o m ~ Sn , S t r o m s t / i r k e 22" 5 A m p . , S t r o m d i ' c h t e 1 2 ' 3 A m p / ~ r t m 2.

Nr. 1 2 3 4 5 6 7

cHa . . . . . . 2"6 2"2 3 4 3 2 1"8 Einwage.. 0"2153 - - 0"3731 0"4944 0 '3007 0"1981 SnOe . . . . 0"1873 - - 0"3204 0"4029 0"2444 0"1428 O~oSn . . . . 68 '52 - - 67 '64 64"18 64 '02 - - 56"79

Effekt ~ 11"73o!0 Sn.

M a n s i e h t e i n m a l , dal3 be i d i e s e m L e g i e r u n g s p a a r E t e k t r o - t y s e n e f f e k t e e i n t r e t e n , u n d z w a r v e r s c h i e b t s i c h d a s Z i n n z u r A n o d e , d a s Z i n k d a s M e t a l l m i t h~Sherer L e i t u n g s k a p a z i t / i t z u r K a t h o d e . V e r g l i c h e n m i t d e r G r 6 t i e d e r E f f e k t e be i a n d e r e n n i e d r i g s c h m e l z e n - d e n L e g i e r u n g s p a a r e n , s i n d s i e r e l a t i v k le in , be i e i n e r S t r o m d i c h t e y o n 2 " 2 Amp~ram 2 s i n d s ie d e r g l e i c h e n G r / 5 1 3 e n o r d n u n g w i e d ie F e h l e r g r e n z e . .

%E 12- zi2 ~ia a~3 l~-a

2- ~// .I-I,

4 8 I5"5 22"5 30 AMP.

Fig. 5.

3 8 2 R. K r e m a n n u n d O. B a u k o v a c ,

Wie man im besonderen aus Fig. 5 sieht, in der die Abh/ingig- keit der Elektrolyseneffekte E yon der Stromdichte dargestellt erscheint, steigt, wie in alien tibrigen untersuchten Fallen, der Elektro- lyseneffekt mit steigender Stromdichte an und d(trfte bei 25 bis 30 Amp/ram=' der lnaximale Effekt erreicht sein.

Angeschlossen wurden noch einige Versuche bei einer konstanten Stromdichte von 8"3 Amp/ram ' mit Zinn-Zinklegierungen yon verschiedener Zusammensetzung. Diese Versuche sind in den TabellenV bis VII wiedergegeben und in den Fig. 6 his 8 graphisch dargestellt. Unter Einbeziehung des Versuches III mit der gleichen

~Sn 7'5 ATOM %5r , 2Bv, i " ATOM%Sn %5n 1,2 ATOM ~SJ1

90 - , + -

8 o , ~ , , , , , 1 3 s , , , . . . . . , I~, , , , , I -->cm 15"5 AMP. .-*cm 15'5 AMP. "~cm 16 AMP,

Fig . 6. F ig . 7. F ig . 8.

Stromdichte i s t in Fig. 9 die Abh~ingigkeit der Elektrolyseneffekte yore Atom~ Gehalt (gestrichelt) und Gewichts~ Gehalt (aus- gezogen) zur graphischen DarsteUung gelangt.

T a b e l l e V.

75 Atom% Sn, Stromst~irke 15"5 Amp., Stromdichte 8"3 Amp/ram 2.

Nr. 1 2 3 4 5 6 7

c m . . . . . . 1 " 5 2 " 5 3 ' 5 4 " 5 3 " 5 2 " 5 1 " 5

E m w a g e . . 0" 1875 O" 3 0 5 1 0 ' 4 2 9 0 - - 0 ' 3 7 8 4 0 ' 2 4 2 2 0" 1 6 7 4

S n O 2 . . . . 0 " 2 0 8 3 0 " 3 3 4 2 0 " 4 6 7 9 - - 0 " 4 0 9 2 0 " 2 6 0 5 0 " I 7 9 7

0 / o S n . . . . 8 7 " 5 0 8 6 " 2 8 8 6 " 0 0 - - 8 5 ' 1 8 8 4 " 7 2 8 4 " 5 5

Ef fek t ~ 3"0O/o Sn.

T a b e l l e VI.

2 8 . 4 A t o m % Sn, Stromstg.rke 15"5 Amp., Stromdichte 8"3 Amp/m~nL

Nr. I 2 3 4 5 6 7 8

c.'~ . . . . . . 1 " 5 2 " 5 3 " 4 2 " 7 3 ' 4 2 " 5 1 ' 8 1 " 4

E i n w a g e . . 0 " 2 7 3 9 0 ' 2 8 5 2 0 " 3 3 7 2 - - 0 " 4 4 2 9 0 " 3 4 7 7 - - 0 " 1 7 3 9

S n O 2 . . . . 0 " 1 5 8 4 0 " 1 6 1 1 0 " 1 8 5 7 - - 0 " 2 4 3 0 0 " 1 8 0 6 - - 0 " 0 8 6 6

o/o Sn . . . . 45" 55 44" 4 8 4 3 " 3 8 - - 4 3 " 22 4 0 ' 9 2 .... 3 9 ' 22

Effekt -~- 6"3O/o Sn.

Elektrolyse yon Zinn-Zinldegierun~en. 383

T a b e l l e VU.

12 Atom~ Sn, Stromstiirke 1G Amp., Stromdichte 8 '7 Amp,'m'w'.

Nr. 1 2 3 4 5 G 7

cm . . . . . . I "5 2 ' 3 3"3 3"9 3"1 1 '5 1"5

Finwat t~. . 0 ' 1890 0 ' 3 0 0 9 0"4105 0"4294 0 ' 4 6 7 4 0"0874 0 ' 0911

Sr~O . . . . . . 0"0528 0"0767 0 " l l I 0 0"1113 0 ' 1 1 4 8 0"0222 0"0192

o'0Sn . . . . (21 '99) S0 '0S 21"30 2 0 ' 4 2 19 '35 20"01 16"60

Eft,Act = 3"4o ' o S~_.

I �9 " o r , Man sieht, daf3 die g~elchatomt~e Legierung den gr6f3ten Effekt zeigt, der sowoh! bei steigendem Zink- als attch steigendem

A] O~i 'Yo 5 n-.~ 4"0 60 8 0 1 0 0 �9 10-~- 2 0 ~ ! t i

~L /o.S., I T t / ,

, / / '\ \ / "t ~ / \__k J 3-,- ,;'? .y~, t 2F// ',A "%V ~-\ I

2 0 4 2 ' 4 8 4 " 5 8 6

Gev,,.. ~ 5 r; -~' ANP.

F ig . 9.

Zinngehalt abnimmt. Doch sind diese Anderungen nach beiden Seiten bin scheinbar n[cht ganz konform.