一種低驅動電位鋁合金犧牲陽極的製作方法
2023-11-04 03:15:17 1
專利名稱：一種低驅動電位鋁合金犧牲陽極的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在海洋環境下，針對高強鋼、不鏽鋼及鈦合金等氫脆敏感 材料結構物的腐蝕防護技術，尤其是涉及一種低驅動電位鋁合金犧牲陽極。
背景技術：
海洋環境是一種苛刻的腐蝕環境，服役於海洋環境的金屬結構物通常採用 陰極保護的腐蝕防護技術。隨著材料技術的發展，高強鋼的強度等級越來越高， 應用也越來越廣泛。高強鋼、高強度不鏽鋼、鈦合金等材料在武器裝備、海底 管道、海水冷卻水管路系統等方面應用很多，這些材料具有氫脆敏感性，隨著 強度的增高，它們易於發生應力腐蝕開裂、腐蝕疲勞、氫脆等問題。研究表明， 保護電位越負，高強鋼發生上述問題的敏感性越大。根據強度等級的不同，高 強鋼的陰極保護最佳範圍為-0.77 -0.85V (vs.AgZAgCl參比電極，下同)。
目前，國內用於海洋環境鋼結構陰極保護的犧牲陽極有鋁合金犧牲陽極和 鋅合金犧牲陽極，其工作電位分別為-1.10V左右和-1.00V左右，與原材料電位相 比，電位負移量在300mV和200mV以上，可以保護普通碳鋼使其免遭腐蝕，但 這些材料的工作電位對於高強鋼可能產生過保護，使高強鋼有產生氫脆的危險。
20世紀90年代，美國、法國、英國等研究人員開始研究用於高強鋼陰極保 護的低驅動電位犧牲陽極。1996年，法國的LeGuyader在法國和美國申請了用於 高強鋼陰極保護的低電位犧牲陽極。該陽極工作電位範圍為-700mV -870mV， 溶解形貌不均勻，局部腐蝕現象明顯，電流效率低，僅為55%。
發明內容
本發明的目的在於解決現有技術的缺陷，提供一種低驅動電位鋁合金犧牲 陽極，通過調整微量合金化元素的種類和含量，提高陽極綜合電化學性能。製備的低驅動電位鋁合金犧牲陽極，可控制穩定的陽極工作電位在-0.80V -0.85V之間，溶解形貌均勻，電流效率高，為高強鋼、不鏽鋼、鈦合金等材料 提供氫脆安全的陰極保護專用材料。
為了實現上述發明目的，本發明的低驅動電位鋁合金犧牲陽極以高純鋁為 主要原料，添加元素鋅(Zn)，鎵(Ga)，矽(Si)。各成分的重量百分比是鋅 0.05 1.0%，鎵0.05 0.3°/。，矽0.5 1.5 %;其他雜質鐵+銅+鎳^0.15%，鈣 ^0.15%，餘量為鋁。
該犧牲陽極可以採用鑄造工藝製造，製造工藝為首先將鋁錠加入熔鋁爐 熔化，在全部鋁錠將要熔化完畢時加入鋅、鎵、矽等材料，用石墨棒或攪拌裝 置攪拌，然後清除鋁液表面的氧化渣等雜質，即可出爐澆鑄，澆鑄過程須連續， 待鋁液完全冷卻凝固即可。該犧牲陽極也可以採用其它冶金手段製造。
本發明通過控制合適的微量合金化元素，實現陽極電位負移量的控制和陽 極表面的全面活化。其在天然海水中的工作電位在-0.80 -0.85V之間，電位穩 定性較好；通過添加Zn和Si，改善了陽極溶解形貌，根據GB/T17859-1999犧 牲陽極電化學性能測試標準測試結果，陽極溶解形貌均勻；電流效率不低於85%。 可滿足高強鋼、不鏽鋼及鈦合金等氫脆敏感材料的陰極保護電位需求。
具體實施例方式
下面通過具體實施例對本發明做進一步說明。
實施例1:
以高純鋁為原料，添加微量合金化元素(重量百分比)鋅0.75% (wt)，鎵 0.10% (wt)，矽0.75% (wt)，其他雜質鐵+銅+鎳^0.15%， #5^0.15%,餘量為
鋁。採用鑄造工藝製得本發明的低驅動電位鋁合金犧牲陽極首先將鋁錠加入
熔鋁爐熔化，在全部鋁錠將要熔化完畢時加入鋅、鎵、矽等材料，用石墨棒或攪拌裝置攪拌，然後清除鋁液表面的氧化渣等雜質，即可出爐澆鑄，澆鑄過程
須連續，待鋁液完全冷卻凝固即可。參照GB/T17859-1999犧牲陽極電化學性能 測試標準測試結果，開路電位為-0.843 -0.995V,工作電位為-0.805 -0.834V， 電流效率為85.3%，溶解均勻，腐蝕產物脫落。 實施例2:
以高純鋁為原料，添加微量合金化元素(重量百分比)鋅0.05% (wt)，鎵 0.30% (wt)，矽1.50°/。 (wt)，其他雜質鐵+銅+鎳^0.15%， 1丐^0.15%，餘量為 鋁。採用熔煉的方法製得本發明的低驅動電位鋁合金犧牲陽極。參照 GB/T17859-1999犧牲陽極電化學性能測試標準測試結果，開路電位為-0.835 -0.992V,工作電位為-0.801 -0.831V，電流效率為85.1%,溶解均勻，腐蝕產 物脫落。
實施例3:
以高純鋁為原料，添加微量合金化元素(重量百分比)鋅1.00% (Wt)，鎵
0.05% (wt)，矽0.50% (wt)，其他雜質鐵+銅+鎳當0.15%，鈣^0.15%，餘量為 鋁。採用熔煉的方法製得本發明的低驅動電位鋁合金犧牲陽極。參照 GB/T17859-1999犧牲陽極電化學性能測試標準測試結果，開路電位為-0.856 -1.035V,工作電位為-0.810 -0.842V，電流效率為86.2°/。，溶解均勻，腐蝕產 物脫落。
權利要求
1、一種低驅動電位鋁合金犧牲陽極，其特徵在於以高純鋁為主要原料，添加元素鋅，鎵，矽，各成分的重量百分比是鋅0.05～1.0％，鎵0.05～0.3％，矽0.5～1.5％；其他雜質鐵+銅+鎳≦0.15％，鈣≦0.15％，餘量為鋁。
2、 根據權利要求l所述的一種低驅動電位鋁合金犧牲陽極，其特徵在於該 犧牲陽極採用鑄造工藝或其它冶金手段製造。
3、 根據權利要求l所述的一種低驅動電位鋁合金犧牲陽極，其特徵在於該 犧牲陽極在天然海水中的工作電位在-O. 80 -0. 85V之間，電流效率不低於85%, 溶解形貌均勻。
全文摘要
本發明涉及一種低驅動電位鋁合金犧牲陽極。該犧牲陽極以高純鋁為主要原料，添加元素鋅，鎵，矽，各成分的重量百分比是鋅0.05～1.0％，鎵0.05～0.3％，矽0.5～1.5％；其他雜質鐵+銅+鎳≤0.15％，鈣≤0.15％，餘量為鋁。該犧牲陽極可以採用鑄造工藝或其它冶金手段製造，在天然海水中的工作電位在-0.80～-0.85V之間，溶解形貌均勻，電流效率不低於85％，可應用於高強鋼、不鏽鋼及鈦合金等氫脆敏感材料結構物的腐蝕防護技術領域。
文檔編號C23F13/00GK101445936SQ20081024962
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月25日 優先權日2008年12月25日
發明者錢建華, 閆永貴, 力 馬 申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所