專利名稱：一種高電流效率的鎂犧牲陽(yáng)極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輕金屬功能材料的設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域，涉及一種用鋁錳合金和鎂釔合金
進(jìn)行合金化的高電流效率鎂犧牲陽(yáng)極的方法。
背景技術(shù)：
犧牲陽(yáng)極從發(fā)明至今已近200年的歷史了。由于犧牲陽(yáng)極保護(hù)法不需要外加電 源，對(duì)鄰近金屬設(shè)備不會(huì)造成干擾，電流分散能力好，設(shè)備簡(jiǎn)單，施工方便不用經(jīng)常的維護(hù) 檢修等特點(diǎn)，已被廣泛用于船舶、海上建筑物、水下設(shè)備、地下輸油輸氣管道、地下電纜、地 下金屬油罐以及海水冷卻系統(tǒng)的保護(hù)。 隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，犧牲陽(yáng)極技術(shù)也在不斷的前進(jìn)。通常使用的犧牲陽(yáng)極 有鎂合金、鋅合金和鋁合金。由于它們的電化學(xué)性質(zhì)各有所異，因此應(yīng)用的領(lǐng)域也不同，但 在選擇上并沒(méi)有嚴(yán)格的界限，主要是依靠周?chē)h(huán)境的導(dǎo)電性能來(lái)決定。 一般在高電阻率的 土壤、淡水中選用鎂合金；在低電阻率的土壤中選擇鋅合金；在海水中選用鋅合金和鋁合 金。國(guó)內(nèi)外已經(jīng)根據(jù)犧牲陽(yáng)極特有的優(yōu)點(diǎn)，將其使用于各個(gè)領(lǐng)域的金屬材料保護(hù)。
國(guó)外對(duì)犧牲陽(yáng)極的研究開(kāi)發(fā)較早，從材料到應(yīng)用技術(shù)都早已經(jīng)商品化，例如80年 代就有美國(guó)的DOW化學(xué)公司和HARCO公司生產(chǎn)應(yīng)用于土壤中的鎂合金犧牲陽(yáng)極，日本也在 很早就有了鎂合金犧牲陽(yáng)極的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)對(duì)于犧牲陽(yáng)極研究起步較晚，但是現(xiàn)在對(duì)犧 牲陽(yáng)極的研究已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，通過(guò)各種不同的方法來(lái)改變合金的制備工藝，使不同 合金的犧牲陽(yáng)極在性能上也有了很大的提高。 土壤中金屬的犧牲陽(yáng)極保護(hù)，主要集中鎂陽(yáng)極的研究，主要是由于鎂不容易鈍化， 并且鎂的激勵(lì)電壓最高。由于這些特性以及其高的電流容量，鎂特別適合作為犧牲陽(yáng)極使 用。鎂的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-2.37V (EH)，在海水中的穩(wěn)定電位為-1.45V(E》，鎂基犧牲陽(yáng)極 電位較負(fù)，陽(yáng)極輸出電流大，發(fā)送距離遠(yuǎn)，陽(yáng)極極化率低，溶解均勻，保護(hù)效果可靠。現(xiàn)在普 遍使用的鎂合金犧牲陽(yáng)極有三類純鎂，Mg-Mn系合金和Mg-AI-Zn-Mn系合金，它們的共同 特點(diǎn)是電位比較負(fù)、極化率也很低、密度小、理論電容量大，與鐵的有效電位差很大，保護(hù)半 徑大。但不足之處是鎂的自腐蝕較嚴(yán)重，并隨介質(zhì)中含鹽量的增加而增加，因此，純鎂實(shí)際 有效電流容量較理論電流容量小得多。鎂陽(yáng)極的電流效率也不高，通常只有55%左右，比鋅 基合金和鋁基合金犧牲陽(yáng)極的電流效率要低得多，而且表面難以形成有效的護(hù)膜，在水介 質(zhì)中自腐蝕反應(yīng)劇烈。因此，鎂陽(yáng)極多用于電阻較高的土壤中和淡水中的金屬設(shè)備保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有犧牲陽(yáng)極電流效率低下的不足進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)添加稀土 元素達(dá)到提高犧牲陽(yáng)極的電流效率，擴(kuò)大保護(hù)半徑，延長(zhǎng)使用壽命，降低犧牲陽(yáng)極的消耗的 目的。 本發(fā)明所述的一種高電流效率的鎂犧牲陽(yáng)極，該陽(yáng)極的化學(xué)成分(質(zhì)量百分比) 為A15. 8 6. 4，Zn3. 0 3. 5，MnO. 25 0. 35，Y0. 48 0. 52，Mg余量。開(kāi)路電位1. 4 1. 5 (-V)，電流效率63 66%。 —種高電流效率的鎂犧牲陽(yáng)極的制備方法，其特征在于包括以下步驟
(1) 按照配方A15. 8 6. 4， Zn3. 0 3. 5， MnO. 25 0. 35， Y0. 48 0. 52， Mg余量，原
材料的配比是:Mg :鋁鋅:鋁錳合金(AlMnlO):鎂釔合金(MgY30) =27. 58 :1. 9 :1. 03 :0. 1 : 0. 16 ;
(2) 取純度大于99. 95%的鎂錠，并將其放入坩堝，表面撒上覆蓋劑，在760 78(TC熔煉 使其成為熔體；
(3) 向熔體中依次加入經(jīng)過(guò)150 20(TC預(yù)熱烘烤的鋁、鋁錳合金(AlMnlO)、鎂釔合金 (MgY30)，比例為1 :0. 05 :0. 08，溶化約20 30分鐘；
(4) 待金屬全部溶化均勻后，加入鋅，再控制溫度在710 73(TC下利用精煉劑進(jìn)行精煉 處理，精煉處理時(shí)間10 20分鐘；
(5) 720 76(TC靜置保溫20 40分鐘，之后將合金液澆入模具中凝固成型。
所述的覆蓋劑為RJ-2型熔劑覆蓋劑。 所述的精煉劑是RJ-2型熔劑C2C16。 精煉處理是指利用精煉劑與熔液的充分接觸來(lái)潤(rùn)濕夾雜物，并將其聚合于精煉 劑中，隨同精煉劑沉析于坩堝底部的一種處理方法。 按照國(guó)標(biāo)IDTAS精煉處理是指利用精煉劑與熔液的充分接觸來(lái)潤(rùn)濕夾雜物，并 將其聚合于精煉劑中，隨同精煉劑沉析于坩堝底部的一種處理方法。TMG97 :1997的評(píng)價(jià) 方法測(cè)其電流效率為63. 8%，而空白對(duì)照組的電流效率僅為50%，并且比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的 55%高8. 8%個(gè)百分點(diǎn)；采用該犧牲陽(yáng)極進(jìn)行的陰極保護(hù)試驗(yàn)，保護(hù)效率高達(dá)97. 29%。
該發(fā)明應(yīng)用于埋地金屬的防腐蝕時(shí)，通過(guò)添加稀土元素能最大程度的提高犧牲陽(yáng) 極以及埋地金屬的使用效率，減少資源和能源的消耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的描述
首先設(shè)計(jì)高電流效率的鎂犧牲陽(yáng)極的配方化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)為A15. 8 6. 4，
Zn3. 0 3. 5， MnO. 29 0. 33， YO. 48 0. 52， Mg余量。按照配方計(jì)算出原材料的配比是 Mg :鋁鋅:鋁錳合金(AlMnlO):鎂釔合金(MgY30) =27. 58 :1. 9 :1. 03 :0. 1 :0. 16。 其次制備鎂犧牲陽(yáng)極按照上述配方稱取取符合純度大于99. 95%的鎂錠，并將其 放入坩堝，在表面撒上覆蓋劑，在760-78(TC熔煉使其成為熔體；再依次加入已經(jīng)在150 20(rC下預(yù)熱烘烤的鋁、鋁錳合金(AlMr^。)、鎂釔合金(MgY30)，比例為1 :0. 05 :0. 08，溶化約20 30分鐘；金屬全部溶化均勻后，加入鋅，再控制溫度710 73(TC下用精煉劑進(jìn)行精煉處 理，精煉處理時(shí)間10 20分鐘；再在720 76(TC下靜置保溫20 40分鐘，之后將合金 液澆入模具中凝固成型后制得。
權(quán)利要求
一種高電流效率的鎂犧牲陽(yáng)極，其特征在于，該陽(yáng)極配方質(zhì)量百分比為Al 5.8～6.4 ，Zn 3.0～3.5，Mn 0.25～0.35，Y0.48～0.52，余量為Mg，開(kāi)路電位1.4~1.5(-V)，電流效率63～66%。
2. —種高電流效率的鎂犧牲陽(yáng)極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1) 取純度大于99. 95%的鎂錠，并將其放入坩堝，表面撒上覆蓋劑，在760 78(TC熔煉 使其成為熔體；(2) 向熔體中依次加入經(jīng)過(guò)150 20(TC預(yù)熱烘烤的鋁、鋁錳合金AlMn『鎂釔合金 MgYs。，其比例為1 :0. 05 :0. 08，溶化20 30分鐘；(3) 待金屬全部溶化均勻后，加入鋅，再控制溫度在710 73(TC下加入精煉劑進(jìn)行精煉 處理，精煉處理時(shí)間10 20分鐘；(4) 720 76(TC靜置保溫20 40分鐘，之后將合金液澆入模具中凝固成型。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高電流效率的鎂犧牲陽(yáng)極的制備方法，其特征在于，所 述的覆蓋劑為RJ-2型熔劑覆蓋劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高電流效率的鎂犧牲陽(yáng)極的制備方法，其特征在于，所 述的精煉劑是RJ-2型熔劑C2C16。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高電流效率的鎂犧牲陽(yáng)極及其制備方法，Al5.8～6.4，Zn3.0～3.5，Mn0.25～0.35，Y0.48～0.52，余量為Mg，開(kāi)路電位1.4~1.5(-V)，通過(guò)添加稀土元素達(dá)到提高犧牲陽(yáng)極的電流效率，擴(kuò)大保護(hù)半徑，延長(zhǎng)使用壽命，降低犧牲陽(yáng)極的消耗的目的，其電流效率高達(dá)63.8%，比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的55%高8.8%個(gè)百分點(diǎn)。用于埋地金屬的防腐蝕時(shí)，能擴(kuò)大保護(hù)半徑，延長(zhǎng)使用壽命，降低犧牲陽(yáng)極的消耗。
文檔編號(hào)C23F13/14GK101768745SQ201010118658
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者馮拉俊, 王紫鵬, 郭安祥, 閆愛(ài)軍 申請(qǐng)人:陜西電力科學(xué)研究院