一種低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及海洋環(huán)境下服役高強(qiáng)鋼的腐蝕防護(hù)技術(shù)，尤其是涉及一種低驅(qū)動(dòng)電位 鋁合金犧牲陽極材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著高強(qiáng)鋼在海洋構(gòu)筑物、軍艦等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，由海水介質(zhì)引起的腐蝕問題 得到高度重視。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于海洋環(huán)境下服役的鋼鐵材料，為免受或緩解電化學(xué)腐 蝕，需要進(jìn)行陰極保護(hù)，使其電位處于-l.〇V--〇.8V(vs Ag/AgCl)之間。但該電位范圍并不 適用于高析氫過電位的高強(qiáng)鋼，強(qiáng)烈的陰極極化往往會(huì)引起氫脆發(fā)生，造成材料失效。因 此，合理的陰極保護(hù)電位是避免氫脆發(fā)生的關(guān)鍵。
[0003] 犧牲陽極保護(hù)法是應(yīng)用最廣泛，性能最穩(wěn)定的陰極保護(hù)方法之一。但現(xiàn)行常用的 錯(cuò)合金犧牲陽極其工作電位處于-1.12V -1.05V(vs Ag/AgCl)之間，不適合直接用于高強(qiáng) 鋼的陰極保護(hù)。Pierre在1998年提出高強(qiáng)鋼陰極保護(hù)的犧牲陽極材料應(yīng)滿足工作電位在-0.85V-0·8V(vs Ag/AgCl)之間，開發(fā)了A1-0· 1 %Ga陽極并申請了專利;Lemieux于2002年 通過對高強(qiáng)鋼犧牲陽極保護(hù)的實(shí)海長期監(jiān)測實(shí)驗(yàn)，得出當(dāng)犧牲陽極工作電位達(dá)到-0.765V (vs Ag/AgCl)時(shí)，仍可達(dá)到理想的保護(hù)效果。至此國際公認(rèn)用于保護(hù)高強(qiáng)鋼的鋁合金犧牲 陽極，其工作電位應(yīng)處于-770mV-850mV( vs Ag/AgCl)之間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于解決目前通用陰極保護(hù)準(zhǔn)則應(yīng)用于高強(qiáng)鋼時(shí)，易引起氫脆的技術(shù) 缺陷，開發(fā)一種性能穩(wěn)定的低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極材料及其制備方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案為：
[0006] -種低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極材料，犧牲陽極材料按重量百分比計(jì)，鋅（Zn) 0.5-1%，銦（11〇0.018-0.05%，硅（3〇0.1-0.4%，鈰（〇6)0.1-1%，余量為鋁（牌號(hào) 八199.85) ;其中，雜質(zhì)控制在，鐵$6)<0.12%，銅((：11)<0.01%。
[0007] 進(jìn)一步的說，犧牲陽極材料按重量百分比計(jì)，鋅（Zn)0.5-0.7 %，銦（In)0.020-0.030%，硅(3丨）0.15-0.25%，鈰(06)0.3-0.4%余量為鋁(牌號(hào)4199.85);雜質(zhì)控制在，鐵 (FeH〇.12%JWCuH〇.01%。
[0008] -種低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極材料的制備方法，將A199.85工業(yè)重熔鋁錠加熱 至680-800°C，待錯(cuò)錠恪化后，再加入鋅、銦、娃、鋪元素，待合金組分完全恪化后，攪拌5-20min后靜置30-60min，而后澆注于預(yù)熱的鑄鐵模具中，在空氣中自然冷卻即得所述低驅(qū)動(dòng) 電位鋁合金犧牲陽極材料;其中Si元素以Al-20%Si中間合金形式加入。
[0009] 進(jìn)一步的說，按上述比例將A199.85工業(yè)重熔鋁錠加入碳化硅坩堝，使用天然氣爐 加熱至680-800 °C，待錯(cuò)錠恪化后，再加入鋅、銦、娃、鋪元素，使各元素恪化，待合金組分完 全熔化后，攪拌5-20min后靜置30-60min，扒渣，而后澆注于預(yù)熱的鑄鐵模具中，在空氣中自 然冷卻即得所述低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極材料。
[0010] 本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)：
[0011] 本發(fā)明鋁合金犧牲陽極材料在天然海水中其工作電位在-0.77V-0.85V(vs. Ag/ AgCl)之間，電流效率2 85 %，消耗率< 3.5kg+A4+a<，溶解形貌均勻，腐蝕產(chǎn)物易脫落，可 作為高強(qiáng)鋼等氫脆敏感材料的陰極保護(hù)犧牲陽極使用，同時(shí)生產(chǎn)工藝簡化，加工成本低。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合以下實(shí)施例對本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
作詳細(xì)說明。
[0013] 本發(fā)明具體是下面通過具體實(shí)例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0014] 實(shí)施例1:
[0015]制備:將1305g的A199.85工業(yè)重熔鋁錠加入碳化硅坩堝，使用天然氣爐加熱至800 °C，待鋁錠熔化后，按照Zn: 6 · 6g，In: 0 · 24g，Ce : 1 · 32g，A1-20 % Si : 6 · 6g的量加入其它合金 元素，待合金組分完全熔化后，攪拌5min后靜置30min，扒渣，澆注于預(yù)熱至200°C的鑄鐵模 具中，在空氣中自然冷卻，得到低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極材料。經(jīng)電感耦合等離子質(zhì)譜儀 (ICP-MS)測定成分為：0.501 %Ζη，0· 018% In，0.104%Ce，0.106%Si。
[0016] 實(shí)施例2:
[0017] 將1241g的A199.85工業(yè)重熔鋁錠加入碳化硅坩堝，使用天然氣爐加熱至800°C，待 鋁錠熔化后，按照Zn: 7 · 63g，In: 0 · 32g，Ce: 3 · 82g，A1-20 % Si : 19 · 08g的量加入其它合金元 素，待合金組分完全熔化后，攪拌8min后靜置35min，扒渣，澆注于預(yù)熱至200°C的鑄鐵模具 中，在空氣中自然冷卻，得到低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極材料。經(jīng)電感耦合等離子質(zhì)譜儀 (1〇卩-]\^)測定成分為 ：0.594%211，0.024%111，0.288%〇6,0.291%51。
[0018] 實(shí)施例3:
[0019]將1349g的A199.85工業(yè)重熔鋁錠加入碳化硅坩堝，使用天然氣爐加熱至800°C，待 鋁錠熔化后，按照Zn: 9 · 66g，In: 0 · 34g，Ce: 6 · 9g，A1-20 % Si : 13 · 8g的量加入其它合金元素， 待合金組分完全熔化后，攪拌l〇min后靜置40min，扒渣，澆注于預(yù)熱至200°C的鑄鐵模具中， 在空氣中自然冷卻，得到低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極材料。經(jīng)電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)測定成分為：0.687%Zn，0.024%In，0.471%Ce，0.204%Si。
[0020] 實(shí)施例4:
[0021]將1514g的A199.85工業(yè)重熔鋁錠加入碳化硅坩堝，使用天然氣爐加熱至800°C，待 鋁錠熔化后，按照Zn: 12 · 49g，In: 0 · 55g，Ce: 10 · 932g，A1-20 % Si : 23 · 42g的量加入其它合金 元素，待合金組分完全熔化后，攪拌15min后靜置50min，扒渣，澆注于預(yù)熱至20(TC的鑄鐵模 具中，在空氣中自然冷卻，得到低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極材料。經(jīng)電感耦合等離子質(zhì)譜儀 (1〇卩-]\^)測定成分為 ：0.769%211，0.033%111，0.649%〇6,0.288%51。
[0022] 實(shí)施例5:
[0023]將1412g的A199.85工業(yè)重熔鋁錠加入碳化硅坩堝，使用天然氣爐加熱至800°C，待 鋁錠熔化后，按照Zn: 14 · 72g，In: 0 · 74g，Ce: 14 · 72g，A1-20 % Si : 29 · 43g的量加入其它合金 元素，待合金組分完全熔化后，攪拌20min后靜置60min，扒渣，澆注于預(yù)熱至200°C的鑄鐵模 具中，在空氣中自然冷卻，得到低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極材料。經(jīng)電感耦合等離子質(zhì)譜儀 (1〇卩-]\^)測定成分為 ：0.924%211，0.047%111，0.894%〇6,0.399%51。
[0024]對上述實(shí)施例制備陽極的電化學(xué)性能采用GB/T 17848-1999標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行 測試，其電化學(xué)性能見表1。
[0025] 表1低電位鋁合金犧牲陽極電化學(xué)性能
[0026]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極材料，其特征在于:犧牲陽極材料按重量百分比計(jì)， 鋅(Ζη)0·5-1%，銦（111)0.018-0.05%，硅(3丨）0.1-0.4%，鈰(〇6)0.1-1%，余量為鋁(牌號(hào) 八199.85) ;其中，雜質(zhì)控制在，鐵$6)<0.12%，銅((：11)<0.01%。2. 按權(quán)利要求1所述的低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極材料，其特征在于:犧牲陽極材料按 重量百分比計(jì)，鋅(211)0.5-0.7%，銦（111)0.020-0.030%，硅(51)0.15-0.25%，鈰(〇6)0.3-0.4%余量為鋁(牌號(hào)4199.85);雜質(zhì)控制在，鐵$6)<0.12%，銅((：11)<0.01%。3. -種權(quán)利要求1所述的低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極材料的制備方法，其特征在于:將 Α199.85工業(yè)重熔鋁錠加熱至680-800°C，待鋁錠熔化后，再加入鋅、銦、硅、鈰元素，待合金 組分完全熔化后，攪拌5-20min后靜置30-60min，而后澆注于預(yù)熱的鑄鐵模具中，在空氣中 自然冷卻即得所述低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極材料;其中Si元素以Al-20%Si中間合金形 式加入。4. 按權(quán)利要求3所述的低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極材料的制備方法，其特征在于：將 A199.85工業(yè)重熔鋁錠加入碳化硅坩堝，使用天然氣爐加熱至680-800°C，待鋁錠熔化后，再 加入鋅、銦、娃、鋪元素，使各元素恪化，待合金組分完全恪化后，攪拌5-20min后靜置30-60min，扒渣，而后澆注于預(yù)熱的鑄鐵模具中。
【專利摘要】本發(fā)明涉及海洋環(huán)境下服役高強(qiáng)鋼的腐蝕防護(hù)技術(shù)，尤其是涉及一種低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極材料及其制備方法。犧牲陽極材料按重量百分比計(jì)，鋅(Zn)0.5-1％，銦(In)0.018-0.05％，硅(Si)0.1-0.4％，鈰(Ce)0.1-1％，余量為鋁(牌號(hào)Al99.85)；其中，雜質(zhì)控制在，鐵(Fe)≤0.12％,銅(Cu)≤0.01％。本發(fā)明鋁合金犧牲陽極在天然海水中其工作電位在-0.77V--0.85V(vs.Ag/AgCl)之間，電流效率≥85％，消耗率≤3.5kg+A-1+a-1，溶解形貌均勻，腐蝕產(chǎn)物易脫落，可作為高強(qiáng)鋼等氫脆敏感材料的陰極保護(hù)犧牲陽極使用。
【IPC分類】C22C1/03, C22C21/00, C22C21/10, C23F13/14
【公開號(hào)】CN105568091
【申請?zhí)枴緾N201610136266
【發(fā)明人】李佳潤, 孫虎元, 李言濤, 侯保榮
【申請人】中國科學(xué)院海洋研究所
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年3月10日