[發明專利]一種Al-Zn-In-Er犧牲陽極及其制備方法

在審

• 申請號: 201610007734.1
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN105648445A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 許征兵;李航;魏兵;曾建民
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C23F13/14
• 分類號: C23F13/14;C22C21/10;C22C1/03
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司 45104
• 代理人: 翁建華

技術領域

本發明屬于腐蝕與防護技術領域，具體涉及一種Al-Zn-In-Er犧牲陽極及其制備方法。

背景技術

金屬腐蝕是金屬設備和構件失效的主要形式之一，帶來了巨大的經濟損失，造成了一些 災難性的事故，消耗了寶貴的資源。犧牲陽極陰極保護是一種重要的電化學防腐方法，它是 將被保護的金屬與電位更負的活潑金屬相連，組成電偶電池，依靠犧牲陽極不斷溶解所產生 的陰極電流來實現陰極保護。犧牲陽極陰極保護因具有不需要外部電流、施工安裝簡單、造 價便宜、尤其在低電阻環境中運行良好等優點，得到了廣泛應用。犧牲陽極材料必須滿足具 有足夠負且穩定的開路和閉路電位、理論電容量大、電流效率高、表面溶解均勻、無毒害， 具有一定的力學性能等條件。

工程中常用的犧牲陽極材料主要有鎂、鋅、鋁三大類。鋁合金陽極與鎂、鋅基陽極相比， 具有下列優點：比重小、電化當量為2890A·h·kg^-1，為鋅的3.6倍，鎂的1.35倍；電極電位負， 對鋼鐵驅動電位適中；工作時無毒，無有害氣體，不污染環境，使用壽命長。從節約能源、 安全和環保等方面考慮，鋁基合金是理想的陽極材料；在自然資源方面，鋁的礦藏量較其他 金屬都豐富，全世界年產量也相當高，為生產提供了廣泛的材料來源。因此，鋁基陽極自20 世紀60年代開發成功后，得到了廣泛應用。

自然狀況下，純鋁表面極易生成致密的鈍化膜，使鋁的電位正移，不能夠連續溶解。研 究表明，鋁中添加某些合金元素，如鋅、鎂、銦、錫等可以部分取代鋁晶格上的鋁原子，使 這些部位成為鋁氧化膜的缺陷，以限制或阻止鋁表面形成連續致密的氧化膜，從而促進表面 活性溶解。目前使用最廣泛的鋁合金犧牲陽極材料有Al-Zn-Hg系、Al-Zn-Sn系、Al-Zn-In系。 Al-Zn-Hg系陽極雖然性能較好，但合金元素Hg對人體和環境都有不利影響，使其使用受到 限制；Al-Zn-Sn系陽極電流效率約70％，需進行熱處理之后才能達到理想效果；Al-Zn-In系 合金由于無毒無害，電流效率高，成為當今使用最廣泛的犧牲陽極材料。

目前，國內外大多數研究都是以Al-Zn-In系合金為基礎，從改變成分含量、添加合金元 素和改變熱處理工藝等方面來提高陽極性能。中國專利申請號200710189863.8公布了一種添 加鎂、鈦的鋁鋅銦系陽極，中國專利申請號200910308983.4公布了一種含鎵元素的鋁鋅錫系 陽極及其制備方法，中國專利申請號201010516697.X公布了含鎂、硅、錫的鋁鋅銦系陽極。 上述研究都主要以提高材料的電流效率、實際電容量或是改善合金的溶解形貌為目的，而忽 略了陽極力學性能對陽極安裝、使用過程的影響，尤其是復雜環境下異型陽極的裝備過程中， 對陽極力學性能有更高的要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種通過微合金的方法來改善陽極組織，提高陽極電化 學和力學性能，改善溶解均勻性的Al-Zn-In-Er犧牲陽極。

本發明采用如下技術方案解決上述技術問題：

一種Al-Zn-In-Er犧牲陽極，由以下質量百分比的組分組成：鋅3.5-5.5wt％，銦 0.01-0.05wt％，鉺0.05-2wt％，雜質總量≤0.15wt％，余量為鋁。

所述雜質中的鐵含量占陽極總量≤0.1wt％。

鉺的質量百分比為0.1-1wt％。

所述鋅、銦、鉺、鋁分別以中間合金的形式加入，中間合金分別為含10wt％Zn的Al-Zn 合金、含0.1wt％In的Al-In合金、含4wt％Er的Al-Er合金。

一種Al-Zn-In-Er犧牲陽極的制備方法，采用在常壓、動態氬氣保護下的高頻感應熔煉， 按各組分質量百分比分別計算和量取Al-Zn合金、Al-In合金、Al-Er合金和純鋁放入高頻感 應熔煉爐中，加熱到700-760℃后保溫10-15min，用鑄鋼模具澆注，澆注溫度為720℃，澆注 前鑄鋼模具300℃預熱20min；冷卻后取出，即所述Al-Zn-In-Er犧牲陽極。