專利名稱：一種高性能鋁合金犧牲陽極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于腐蝕與防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種海洋環(huán)境中設(shè)備腐蝕場(chǎng)合下的陰極保 護(hù)用高性能鋁合金犧牲陽極。
背景技術(shù)：
鋁是自鈍化金屬，無論是鋁還是鋁合金，表面都極易鈍化，若開發(fā)鋁作犧牲陽極材 料，只能通過合金化限制和阻止表面形成連續(xù)性氧化膜，促進(jìn)表面活化，使合金具有較負(fù)的 電位和較高的電流效率?，F(xiàn)有技術(shù)狀況在鋁中單獨(dú)添加鋅、鎘、鎂和鋇，可使鋁的電位變負(fù) 0. 1 0. 3V ；單獨(dú)添加汞、銦、鎵等元素很少量就能使鋁的電位變負(fù)0. 3 0. 9V ；單獨(dú)添加 這些元素還可使鋁合金的電位達(dá)到要求，但電流效率較低，并隨時(shí)間延長(zhǎng)而下降。為改善 鋁合金的電化學(xué)性能，既能使電位足夠的負(fù)又能使電流效率較高，通常要在二元合金基礎(chǔ) 上開發(fā)三元合金、四元合金，目前已形成的系列包括Al-Zn-Hg系、Al-Zn-In系、Al-Zn-Sn 系、Al-Zn-Cd系及Al-Zn-Mg系等，其中前兩種合金系列是鋁陽極品種中開發(fā)較早，應(yīng)用較 廣泛的。如Al-Zn-Hg系合金的代表是DOW化學(xué)公司開發(fā)的Galvalum I型和II型鋁陽 極，其實(shí)際電容量很高，電流效率能達(dá)到95%，不過由于汞會(huì)污染環(huán)境，在熔煉時(shí)產(chǎn)生的汞 蒸氣對(duì)人體有害，所以目前已經(jīng)幾乎被淘汰；Al-Zn-In系合金是目前公認(rèn)的有前途的鋁陽 極系列，GB4948中所列四種陽極成分均屬此系列，此系列的基礎(chǔ)成分為A1-2. 5Ζη-0. 021η, 其電位在-1. IOV(SCE)，電流效率在85%左右；工作時(shí)，表面產(chǎn)生一層膠狀的腐蝕產(chǎn)物，較 為松軟，易被水沖掉，但腐蝕形態(tài)不夠均勻，有蝕坑和皰；為了進(jìn)一步改善陽極性能，國(guó)內(nèi)外 研究者又在Al-Zn-In中添加了第四、第五種元素；例如，美國(guó)DOW化學(xué)公司1976年開發(fā)的 Galvalum III是個(gè)典型的代表，它的成分為Al-3Zn_0. 015In_0. ISi，它在海水中的電化學(xué) 容量一般在2550A-h/kg左右；中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4948-2002中規(guī)定了五種Al-Zn-In系合金陽 極，其中 Al-Zn-In-CcU Al-Zn-In-Sn、Al-Zn-In-Si 和 Al-Zn-In-Sn-Mg 四種陽極實(shí)際電容 量通常在2500A-h/kg左右，而Al-Zn-In-Mg-Ti的實(shí)際電容量為2600A_h/kg左右；挪威船 級(jí)社標(biāo)準(zhǔn)DNVRP B401推薦的Al-Zn-In系合金陽極，實(shí)際電容量通常也只在2500A_h/kg左 右。歸結(jié)起來，現(xiàn)有的鋁合金犧牲陽極普遍存在著成份結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電化學(xué)性能不足，電容量 不高，價(jià)格不合理，不宜在海水環(huán)境使用等缺點(diǎn)，而新型的高性能Al-Zn-In-Mg-Si-Sn六元 鋁合金犧牲陽極目前還尚未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求采用常規(guī)的熔鑄法設(shè)計(jì)配制一 種新型的高性能鋁合金犧牲陽極材料，該陽極材料可以在海水環(huán)境中使用，廣泛提高其電 化學(xué)性能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明在Al-Zn-In的基礎(chǔ)上添加了合金元素Mg、Sn、Si，通過 元素的合金化消除雜質(zhì)元素的不利影響，提高陽極電化學(xué)性能，使陽極在海水環(huán)境中的電 容量達(dá)到2700Ah/kg 2800Ah/kg，電容有大幅提高；通過在Al-Zn-In的基礎(chǔ)上添加合金元素1%、51、511，并控制六1、211、111、1%、51、511六種合金元素之間的重量比例，實(shí)現(xiàn)陽極電化 學(xué)性能的提高；其六種合金元素的重量百分比配方為=Zn 1. 0-3. 0% ；In 0. 015-0. 025% ； Mg 1. 5-4. 0% ；Si 0. 05-0. 7% ；Sn 0. 002-0. 015% ；雜質(zhì)含量:Fe ( 0. 15% ；Cu ^ 0. 01% ； 余量為Al，Al的比例為92. 260-97. 433%。本發(fā)明涉及的鋁合金犧牲陽極的制備工藝為熔鑄法，先在加熱爐中加熱控溫至 700 800°C使鋁錠熔化，按照配方比分別計(jì)算和稱量Zn、In、Mg、Si、Sn五種元素，再在熔 融的鋁液中分別順序添加五種元素，并用石墨棒攪拌均勻后除渣，然后將合金熔液澆鑄到 陽極的模具中，冷卻后取出陽極即為產(chǎn)品。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其制備工藝簡(jiǎn)單，元素成份易得，成本低，產(chǎn)品的 電化學(xué)性能優(yōu)良，其中在海水中全浸環(huán)境下的開路電位為-1. 18 -1. 10 ；工作電位 為-1. 12 -1. 05 ；電容量彡2700Ah/kg ；電流效率彡92%，產(chǎn)物容易脫落，表面溶解均勻。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1 本實(shí)施例的鋁合金犧牲陽極的重量百分比配方為Zn 3. 000% ；In 0. 020% ； Mg 1. 500% ；Si 0. 190% ；Sn 0. 006% ；雜質(zhì)含量:Fe 0. 060% ；Cu 0. 005% ；余量 Al 為
95.219% ；在加熱爐中加熱控溫至700 800°C使鋁錠熔化，按照配方比分別計(jì)算和稱量 Zn、In、Mg、Si、Sn五種元素，在熔融的鋁液中分別添加五種元素，用石墨棒攪拌均勻，除渣， 然后澆鑄到陽極的模具中，冷卻后取出陽極即為產(chǎn)品。實(shí)施例2:本實(shí)施例的鋁合金犧牲陽極的重量百分比配方為Ζη:1.500% ；In 0.015% ； Mg 2. 000% ；Si 0. 200% ；Sn 0. 009% ；雜質(zhì)含量Fe 0. 090% ；Cu 0. 004% ；余量 Al 為
96.182% ；在加熱爐中加熱控溫至700 800°C使鋁錠熔化，按照配方比分別計(jì)算和稱量 Zn、In、Mg、Si、Sn五種元素，在熔融的鋁液中分別添加五種元素，用石墨棒攪拌均勻，除渣， 然后澆鑄到陽極的模具中，冷卻后取出陽極即為產(chǎn)品。實(shí)施例3:本實(shí)施例的鋁合金犧牲陽極的重量百分比配方為Zn 2. 400% ；In 0. 025% ； Mg 2. 200% ；Si 0. 080% ；Sn 0. 015% ；雜質(zhì)含量:Fe 0. 095% ；Cu 0. 005% ；余量 Al 為 95. 180% ；在加熱爐中加熱控溫至700 800°C使鋁錠熔化，按照配方比分別計(jì)算和稱量 Zn、In、Mg、Si、Sn五種元素，在熔融的鋁液中分別添加五種元素，用石墨棒攪拌均勻，除渣， 然后澆鑄到陽極的模具中，冷卻后取出陽極即為產(chǎn)品。本實(shí)施例按照通用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，即GB/T 17848-1999規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法對(duì)本發(fā) 明制備的鋁合金犧牲陽極材料的電化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果如表1。表1 本實(shí)施例的鋁合金犧牲陽極的電化學(xué)性能
權(quán)利要求
1.一種高性能鋁合金犧牲陽極，其特征在于在Al-Zn-In的基礎(chǔ)上添加合金元素Mg、 Si、Sn,實(shí)現(xiàn)陽極電化學(xué)性能的提高；六種合金元素的重量百分比配方為Zn 1. 0-3.0% ； In 0. 015-0. 025 % ；Mg 1. 5-4. 0 % ；Si 0. 05-0. 7 % ；Sn 0. 002-0. 015 % ；雜質(zhì)含量 Fe 彡 0. 15% ；Cu ^ 0. 01% ；余量為 Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能鋁合金犧牲陽極，其特征在于涉及的鋁合金犧牲陽極 的制備工藝為熔鑄法，先在加熱爐中加熱控溫至700 800°C使鋁錠熔化，按照配方比分別 計(jì)算和稱量Zn、In、Mg、Si、Sn五種元素，再在熔融的鋁液中分別順序添加五種元素，并用石 墨棒攪拌均勻后除渣，然后將合金熔液澆鑄到模具中，冷卻后取出陽極即為產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明屬于腐蝕與防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種海洋環(huán)境中設(shè)備腐蝕場(chǎng)合下的陰極保護(hù)用高性能鋁合金犧牲陽極，在Al-Zn-In的基礎(chǔ)上添加了合金元素Mg、Sn、Si，實(shí)現(xiàn)陽極電化學(xué)性能的提高；鋁合金犧牲陽極的制備工藝為熔鑄法，先在加熱爐中加熱控溫至700～800℃使鋁錠熔化，按照配方比分別稱量Zn、In、Mg、Si、Sn五種元素，再在熔融的鋁液中分別順序添加五種元素，并用石墨棒攪拌均勻后除渣，然后將合金熔液澆鑄到模具中，冷卻后取出陽極即為產(chǎn)品，其制備工藝簡(jiǎn)單，元素成份易得，成本低，產(chǎn)品的電化學(xué)性能優(yōu)良，在海水全浸環(huán)境下電容量≥2700Ah/kg；電流效率≥92％。
文檔編號(hào)C23F13/14GK102002715SQ20101051669
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者趙永韜 申請(qǐng)人:青島雙瑞防腐防污工程有限公司