專利名稱：一種高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料及其應(yīng)用，屬于金屬材料的緩蝕， 特別涉及一種犧牲陽極用的鎂合金材料。
背景技術(shù)：
金屬材料尤其是鋼鐵材料的化學(xué)腐蝕，不僅造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，而且對(duì)人類賴 以生存的環(huán)境構(gòu)成威脅。通過犧牲陽極的方法對(duì)金屬構(gòu)件實(shí)施陰極保護(hù)，達(dá)到減緩金屬材 料腐蝕速度的目的。是近年來廣泛采用的金屬緩蝕方法。金屬鎂具有較高的化學(xué)活性，電極電位低，驅(qū)動(dòng)電壓高。而且，在水介質(zhì)中，金屬鎂 表面的微觀腐蝕電位驅(qū)動(dòng)力大，保護(hù)膜易于溶解，鎂表面難以形成有效保護(hù)膜。因此，金屬 鎂是一種理想的犧牲陽極材料。鎂合金材料密度小、理論電容量大、電位負(fù)、極化率低，對(duì)鋼鐵的驅(qū)動(dòng)電壓大于 0. 6V，適合于高電阻率的介質(zhì)中，如土壤和水環(huán)境介質(zhì)中作為犧牲陽極材料使用。但不足之 處是它們的電流效率低，只有50%左右。人們?cè)阪V中加入適量Al、Zn、Mn、Ce等金屬元素組 成合金，用以改善鎂基合金犧牲陽極的使用性能，不斷取得技術(shù)進(jìn)展。但是現(xiàn)有技術(shù)中的鎂 基合金犧牲陽極材料還存在如下問題，有待解決。1.開路電位和閉路電位還不夠負(fù)，2.電流效率低，難以超過55%，大于60%的尚未見報(bào)導(dǎo)。3.適用范圍窄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，而提供一種具有足夠負(fù)而且穩(wěn)定 的開路電位和閉路電位、電流效率高，而且適用范圍廣的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料。本發(fā)明的目的可以通過如下措施來達(dá)到本發(fā)明的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲陽極材 料中，含有如下按照重量份數(shù)計(jì)的金屬元素組分Mn 0.50 1.3Ga 0.01 0.2Al ≤ 0. 01Fe ≤ 0.01Cu ≤ 0. 01Ni ≤ 0.001Si ≤ 0.05Mg 余量。本發(fā)明的發(fā)明人通過在鎂合金中添加元素Ga，有效的細(xì)化晶粒，提高陽極晶體活 化能，電極電位負(fù)移，能有效防止晶界腐蝕。有效地提供了開路電位和閉路電位的負(fù)壓程度，提高了鎂基合金犧牲陽極的電流效率。用本發(fā)明的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料制 造的犧牲陽極產(chǎn)品成功地應(yīng)用于船舶、海洋平臺(tái)、港口碼頭、跨海大橋、過海管線等結(jié)構(gòu)物 的條件苛刻的防腐工程，從而完成了本發(fā)明的任務(wù)。本發(fā)明的目的還可以通過如下措施來達(dá)到本發(fā)明的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲陽極材 料中，含有如下按照重量份數(shù)計(jì)的金屬元素組分Mn 1. 0 1. 3Ga 0. 01 0. 2Al 彡 0. 008Fe ( 0. 005Cu ^ 0. 01Ni ^ 0. 001Si 彡 0. 05Mg 余量。是優(yōu)選的技術(shù)方案。本發(fā)明的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲陽極材 料中，含有如下按照重量份數(shù)計(jì)的金屬元素組分Mn 0. 85Ga 0. 12Al 0. 008Fe 彡 0. 01Cu ^ 0. 01Ni ^ 0. 001Si 彡 0. 05Mg 余量。是一個(gè)優(yōu)選的方案，適用于石油化工、制藥換熱設(shè)備的陰極保護(hù)犧牲陽極的制造。本發(fā)明的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲陽極材 料中，含有如下按照重量份數(shù)計(jì)的金屬元素組分Mn 1. 2Ga 0. 14Al 0. 007Fe ( 0. 005Cu ^ 0. 01Ni ^ 0. 001Si 彡 0. 05Mg 余量。是一個(gè)優(yōu)選的方案，適用于制造船舶、海上鉆井采油平臺(tái)、港口碼頭、跨海大橋、跨 海大橋、海底輸油管道及設(shè)施的陰極保護(hù)犧牲陽極。本發(fā)明的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲陽極材料中，含有如下按照重量份數(shù)計(jì)的金屬元素組分Mn 1. 2Ga 0. 12Al 0. 007Fe 彡 0. 01Cu ^ 0. 01
Ni ^ 0. 001Si 彡 0. 05Mg 余量。是發(fā)明人公開的另一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案。本發(fā)明的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于采用快速水冷鑄造工藝鑄 模制造的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極達(dá)到如下技術(shù)指標(biāo)開路電位ν-1.82 -1.85閉路電位 ν-1.75 -1.76電流效率％> 55%,實(shí)際電容量A.h/kg > 1285。7.權(quán)利要求1的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料的應(yīng)用，其特征在于用于制造供 排水、煤氣、天然氣、供暖金屬管道及設(shè)施的陰極保護(hù)犧牲陽極；用于制造船舶、海上鉆井采 油平臺(tái)、港口碼頭、跨海大橋、跨海大橋、海底輸油管道及設(shè)施的陰極保護(hù)犧牲陽極；用于制 造熱水器、蒸汽鍋爐以及石油化工、制藥換熱設(shè)備的陰極保護(hù)犧牲陽極。本發(fā)明的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料，相比現(xiàn)有技術(shù)有如下積極效果1.提供了一種具有足夠負(fù)而且穩(wěn)定的開路電位和閉路電位、電流效率高，而且適 用范圍廣的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料。2.開路電位-1.82 -1.85V，閉路電位-1.75 -1.76V，電流效率大于55%，達(dá) 到65%，實(shí)際電容量大于1285A · h/kg。3.用途廣泛，用于制造供排水、煤氣、天然氣、供暖金屬管道及設(shè)施的陰極保護(hù)犧 牲陽極；用于制造船舶、海上鉆井采油平臺(tái)、港口碼頭、跨海大橋、跨海大橋、海底輸油管道 及設(shè)施的陰極保護(hù)犧牲陽極；用于制造熱水器、蒸汽鍋爐以及石油化工、制藥換熱設(shè)備的陰 極保護(hù)犧牲陽極。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明下面結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步詳述實(shí)施例1在100重量份本發(fā)明的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料中，含有Mn 0. 85重量份， GaO. 12重量份，Al 0. 008重量份，F(xiàn)e ^ 0. 01重量份，Cu ^ 0. 01重量份，Ni ^ 0. 001重量 份，Si <重量份，余量為鎂。采用快速水冷鑄造工藝鑄模制造的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽 極。在60-100攝氏度的熱水器中安裝使用。經(jīng)過檢測(cè)，保護(hù)效果很好，沒有出現(xiàn)電位下降 甚至逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，更沒有出現(xiàn)晶間腐蝕，晶粒脫落現(xiàn)象，陽極腐蝕均勻，腐蝕產(chǎn)物疏松，能自動(dòng) 脫落。該產(chǎn)品樣品已經(jīng)擴(kuò)展到換熱設(shè)備領(lǐng)域。
實(shí)施例2在100重量份本發(fā)明的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料中，含有Mn 1. 2重量份，Ga 0. 14重量份，Al 0. 007重量份，F(xiàn)e ^ 0. 01重量份，Cu ≤ 0. 01重量份，Ni ≤ 0. 001重量 份，SiO ≤0.05重量份，余量為鎂。采用快速水冷鑄造工藝鑄模制造的高負(fù)電位鎂基合金 犧牲陽極。在100攝氏度以上的鍋爐中安裝使用。經(jīng)過檢測(cè)，保護(hù)效果很好，沒有出現(xiàn)電位 下降甚至逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，更沒有出現(xiàn)晶間腐蝕，晶粒脫落現(xiàn)象，陽極腐蝕均勻，腐蝕產(chǎn)物疏松，能 自動(dòng)脫落。實(shí)施例3在100重量份本發(fā)明的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料中，含有Mn 1. 2重量份， Ga 0. 12 重量份，Al 0. 007 重量份，F(xiàn)e ≤ 0. 005 重量份，Cu ≤ 0. 01 重量份，Ni ≤0. 001 重
量份，SiO≤0.05重量份，余量為鎂。采用快速水冷鑄造工藝鑄模制造的高負(fù)電位鎂基合 金犧牲陽極塊。在高電阻率的土壤中，安裝該高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極塊保護(hù)自來水管 道，效果良好。
權(quán)利要求
一種高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲陽極材料中，含有如下按照重量份數(shù)計(jì)的金屬元素組分Mn 0.50～1.3Ga 0.01～0.2Al ≤0.01Fe ≤0.01Cu ≤0.01Ni ≤0.001Si ≤0.05Mg 余量。
2.按照權(quán)利要求1的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲 陽極材料中，含有如下按照重量份數(shù)計(jì)的金屬元素組分Mn1. 0 1. 3Ga0. 01 0. 2Al( 0. 008Fe≤ 0. 005Cu≤ 0. 01Ni≤ 0. 001Si≤ 0.05Mg余量。
3.按照權(quán)利要求1的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲陽 極材料中，含有如下按照重量份數(shù)計(jì)的金屬元素組分 Mn0.85Ga0. 12Al0.008Fe≤ 0.01Cu≤ 0. 01Ni≤0. 001Si≤ 0.05Mg余量。
4.按照權(quán)利要求1的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲 陽極材料中，含有如下按照重量份數(shù)計(jì)的金屬元素組分 Mn1. 2Ga0. 14Al0.007Fe≤ 0.01Cu≤ 0. 01Ni≤ 0.001Si≤ 0.05Mg余量。
5.按照權(quán)利要求1的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲 陽極材料中，含有如下按照重量份數(shù)計(jì)的金屬元素組分Mn1. 2Ga0. 12Al0.007Fe≤ 0.01Cu≤ 0. 01Ni≤ 0. 001Si≤ 0.05Mg余量。
6.按照權(quán)利要求1的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于采用快速水冷鑄造 工藝鑄模制造的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極達(dá)到如下技術(shù)指標(biāo)開路電位ν-1.82 -1.85閉路電位ν-1.75 -1.76電流效率％> 55%,實(shí)際電容量A*h/kg > 1285。
7.權(quán)利要求1的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料的應(yīng)用，其特征在于用于制造供排 水、煤氣、天然氣、供暖金屬管道及設(shè)施的陰極保護(hù)犧牲陽極；用于制造船舶、海上鉆井采油 平臺(tái)、港口碼頭、跨海大橋、跨海大橋、海底輸油管道及設(shè)施的陰極保護(hù)犧牲陽極；用于制造 熱水器、蒸汽鍋爐以及石油化工、制藥換熱設(shè)備的陰極保護(hù)犧牲陽極。
全文摘要
本發(fā)明是一種高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料及其應(yīng)用，屬于犧牲陽極用的鎂合金材料。其特征在于在100重量份犧牲陽極材料中，含有如下按照重量份數(shù)計(jì)的金屬元素組分Mn 0.50～1.3，Ga 0.01～0.2，Al≤0.01，F(xiàn)e≤0.01，Cu≤0.01，Ni≤0.001，Si≤0.05，Mg余量。提供了一種具有足夠負(fù)而且穩(wěn)定的開路電位和閉路電位、電流效率高，而且使用范圍廣的高負(fù)電位鎂基合金犧牲陽極材料。開路電位-1.82～-1.85V，閉路電位-1.75～-1.76V，電流效率大于55％，達(dá)到65％，實(shí)際電容量大于1285A·h/kg。廣泛用于制造供排水、煤氣、天然氣、供暖金屬管道，船舶、海上鉆井采油平臺(tái)、港口碼頭、跨海大橋、跨海大橋、海底輸油管道、熱水器、蒸汽鍋爐以及石油化工、制藥換熱設(shè)備的陰極保護(hù)犧牲陽極。
文檔編號(hào)C22C23/00GK101818351SQ20101014941
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者趙尊生, 逯彥偉, 逯彥軍, 逯彥國(guó), 逯紀(jì)德 申請(qǐng)人:山東德瑞防腐材料有限公司