[發明專利]一種深海環境用高性能鋁合金犧牲陽極及其制備方法

有效

• 申請號: 201610211695.7
• 申請日: 2016-04-06
• 公開（公告）號: CN105734588B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 李曉剛;杜翠薇;劉凱;劉智勇;張新微
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C23F13/14
• 分類號: C23F13/14;C22C21/10;C22C1/02;C22C1/06
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明屬于金屬防腐技術領域，具體涉及一種深海環境用高性能鋁合金犧牲陽極及其制備方法。所述制備方法以鋁為基體，添加鋅、銦、錫以及鎵元素，通過熔鑄法制備獲得鋁合金犧牲陽極。制備獲得的鋁合金犧牲陽極的電流效率高于90%，開路電位為?1.15～?1.11V，工作電位為?1.10～?1.06V，工作電位穩定，電容量≥2600A?h/kg，活化完全，腐蝕非常均勻，腐蝕產物易脫落，具有優良的綜合性能。

技術領域

本發明屬于金屬防腐技術領域，具體涉及一種深海環境用高性能鋁合金犧牲陽極及其制備方法。

背景技術

犧牲陽極法陰極保護是一種防止金屬腐蝕的方法，其基本原理是利用犧牲陽極材料電位低于被保護金屬的電位的特點使犧牲陽極不斷腐蝕溶解而輸出電流，從而將被保護金屬的電極電位極化到一定程度，達到抑制或減小陰極腐蝕的目的。

深海環境具有壓力大、溫度低、含氧量低等特點，材料的腐蝕規律發生了很大的改變，犧牲陽極陰極保護系統的腐蝕行為與規律，與表層海水中相比也存在較大差異。研究表明，在深海環境下常規犧牲陽極存在電位正移、溶解形貌變差、局部腐蝕、電流效率降低等問題，而現有的深海犧牲陽極性能也不夠理想。

為解決上述問題，需要開發一種適用于高壓低溫低氧環境的高性能鋁合金犧牲陽極，和常規犧牲陽極相比，該犧牲陽極需具有以下特征：在高壓低溫低氧環境下需要具有滿足要求的工作電位，腐蝕產物易脫落，腐蝕形貌均勻，并且配方環保、制備工藝簡單，具有更高的實際電容量和電流效率，特別適用于深海環境海洋結構物的陰極保護。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種深海環境用高性能鋁合金犧牲陽極，所述犧牲陽極適用于在高壓低溫低氧環境下使用，其配方環保，原料成本低廉，具有優良的綜合性能；并且本發明還提供了所述犧牲陽極的制備方法，所述制備方法制備工藝簡單，可以有效控制成本。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種深海環境用高性能鋁合金犧牲陽極的制備方法，所述方法制備的鋁合金犧牲陽極適用于高壓低溫低氧的深海環境，且具有工作電位穩定，腐蝕產物易脫落、腐蝕形貌均勻、配方環保、高電容量和高電流效率、熔鑄性能好的特點，所述制備方法使用以鋁為基體，添加鋅、銦、錫以及鎵元素，應用熔鑄法進行熔煉以制備獲得鋁合金犧牲陽極。

進一步地，按重量百分比計，制備獲得的所述鋁合金犧牲陽極的成分為：鋅4.5～6.0％，銦0.015～0.03％，錫0.02～0.12％，鎵0.01～0.05％，雜質鐵≤0.10％，雜質硅≤0.10％，雜質銅≤0.005％，余量為鋁。

進一步地，所述制備方法具體為：所述熔鑄法應用中頻感應熔煉爐進行熔煉。

進一步地，所述方法具體包括以下步驟：

(1)材料的處理：將鋁錠和鋅片放入溫度為103-107℃的干燥箱中45min，烘干備用；將要添加的所述銦、錫以及鎵金屬用鋁箔包裹，即制備獲得鋁錠、鋅片和鋁箔包裹的銦、錫以及鎵金屬片；

(2)熔鑄法制備鋁合金犧牲陽極，將步驟(1)制得的鋁錠放入中頻感應熔煉爐中進行熔煉，所述鋁錠的熔煉條件具體為：熔煉溫度為680～780℃，熔煉時間為10～15分鐘，待所述鋁錠完全熔化后，攪拌1分鐘，降低熔煉溫度至680～690℃，再加入步驟(1)制備的所述鋅片，攪拌至所述鋅片完全熔化后，升高溫度至690～700℃；再加入所述鋁箔包裹的銦、錫以及鎵金屬片，攪拌熔化，升溫至720～730℃，最后進行精煉、澆鑄、空冷制備獲得所述鋁合金犧牲陽極。

進一步地，所述精煉、澆鑄過程的具體條件為：精煉溫度：720～730℃，精煉時間1～3分鐘，攪拌促進成分均勻和夾雜物上浮，靜置1分鐘，扒渣，控制澆鑄溫度為710～720℃時澆鑄到模具。