CN101445936B

CN101445936B - 一种低驱动电位铝合金牺牲阳极

Info

Publication number: CN101445936B
Application number: CN2008102496222A
Authority: CN
Inventors: 闫永贵; 马力; 钱建华
Original assignee: 725th Research Institute of CSIC
Current assignee: 725th Research Institute of CSIC
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2028-12-25
Also published as: CN101445936A

Abstract

本发明涉及一种低驱动电位铝合金牺牲阳极。该牺牲阳极以高纯铝为主要原料，添加元素锌，镓，硅，各成分的重量百分比是：锌0.05～1.0％，镓0.05～0.3％，硅0.5～1.5％；其他杂质铁+铜+镍≤0.15％，钙≤0.15％，余量为铝。该牺牲阳极可以采用铸造工艺或其它冶金手段制造，在天然海水中的工作电位在-0.80～-0.85V之间，溶解形貌均匀，电流效率不低于85％，可应用于高强钢、不锈钢及钛合金等氢脆敏感材料结构物的腐蚀防护技术领域。

Description

一种低驱动电位铝合金牺牲阳极

技术领域：

本发明涉及一种在海洋环境下，针对高强钢、不锈钢及钛合金等氢脆敏感材料结构物的腐蚀防护技术，尤其是涉及一种低驱动电位铝合金牺牲阳极。

背景技术：

海洋环境是一种苛刻的腐蚀环境，服役于海洋环境的金属结构物通常采用阴极保护的腐蚀防护技术。随着材料技术的发展，高强钢的强度等级越来越高，应用也越来越广泛。高强钢、高强度不锈钢、钛合金等材料在武器装备、海底管道、海水冷却水管路系统等方面应用很多，这些材料具有氢脆敏感性，随着强度的增高，它们易于发生应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、氢脆等问题。研究表明，保护电位越负，高强钢发生上述问题的敏感性越大。根据强度等级的不同，高强钢的阴极保护最佳范围为-0.77～-0.85V(vs.Ag/AgCl参比电极，下同)。

目前，国内用于海洋环境钢结构阴极保护的牺牲阳极有铝合金牺牲阳极和锌合金牺牲阳极，其工作电位分别为-1.10V左右和-1.00V左右，与原材料电位相比，电位负移量在300mV和200mV以上，可以保护普通碳钢使其免遭腐蚀，但这些材料的工作电位对于高强钢可能产生过保护，使高强钢有产生氢脆的危险。

20世纪90年代，美国、法国、英国等研究人员开始研究用于高强钢阴极保护的低驱动电位牺牲阳极。1996年，法国的Le Guyader在法国和美国申请了用于高强钢阴极保护的低电位牺牲阳极。该阳极工作电位范围为-700mV～-870mV，溶解形貌不均匀，局部腐蚀现象明显，电流效率低，仅为55％。

发明内容：

本发明的目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种低驱动电位铝合金牺牲阳极，通过调整微量合金化元素的种类和含量，提高阳极综合电化学性能。制备的低驱动电位铝合金牺牲阳极，可控制稳定的阳极工作电位在-0.80V～-0.85V之间，溶解形貌均匀，电流效率高，为高强钢、不锈钢、钛合金等材料提供氢脆安全的阴极保护专用材料。

为了实现上述发明目的，本发明的低驱动电位铝合金牺牲阳极以高纯铝为主要原料，添加元素锌(Zn)，镓(Ga)，硅(Si)。各成分的重量百分比是：锌0.05～1.0％，镓0.05～0.3％，硅0.5～1.5％；其他杂质铁+铜+镍≤0.15％，钙≤0.15％，余量为铝。

该牺牲阳极可以采用铸造工艺制造，制造工艺为：首先将铝锭加入熔铝炉熔化，在全部铝锭将要熔化完毕时加入锌、镓、硅等材料，用石墨棒或搅拌装置搅拌，然后清除铝液表面的氧化渣等杂质，即可出炉浇铸，浇铸过程须连续，待铝液完全冷却凝固即可。该牺牲阳极也可以采用其它冶金手段制造。

本发明通过控制合适的微量合金化元素，实现阳极电位负移量的控制和阳极表面的全面活化。其在天然海水中的工作电位在-0.80～-0.85V之间，电位稳定性较好；通过添加Zn和Si，改善了阳极溶解形貌，根据GB/T17859-1999牺牲阳极电化学性能测试标准测试结果，阳极溶解形貌均匀；电流效率不低于85％。可满足高强钢、不锈钢及钛合金等氢脆敏感材料的阴极保护电位需求。

具体实施方式：

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

以高纯铝为原料，添加微量合金化元素(重量百分比)：锌0.75％(wt)，镓0.10％(wt)，硅0.75％(wt)，其他杂质铁+铜+镍≤0.15％，钙≤0.15％，余量为铝。采用铸造工艺制得本发明的低驱动电位铝合金牺牲阳极：首先将铝锭加入熔铝炉熔化，在全部铝锭将要熔化完毕时加入锌、镓、硅等材料，用石墨棒或搅拌装置搅拌，然后清除铝液表面的氧化渣等杂质，即可出炉浇铸，浇铸过程须连续，待铝液完全冷却凝固即可。参照GB/T17859-1999牺牲阳极电化学性能测试标准测试结果，开路电位为-0.843～-0.995V，工作电位为-0.805～-0.834V，电流效率为85.3％，溶解均匀，腐蚀产物脱落。

实施例2：

以高纯铝为原料，添加微量合金化元素(重量百分比)：锌0.05％(wt)，镓0.30％(wt)，硅1.50％(wt)，其他杂质铁+铜+镍≤0.15％，钙≤0.15％，余量为铝。采用熔炼的方法制得本发明的低驱动电位铝合金牺牲阳极。参照GB/T17859-1999牺牲阳极电化学性能测试标准测试结果，开路电位为-0.835～-0.992V，工作电位为-0.801～-0.831V，电流效率为85.1％，溶解均匀，腐蚀产物脱落。

实施例3：

以高纯铝为原料，添加微量合金化元素(重量百分比)：锌1.00％(wt)，镓0.05％(wt)，硅0.50％(wt)，其他杂质铁+铜+镍≤0.15％，钙≤0.15％，余量为铝。采用熔炼的方法制得本发明的低驱动电位铝合金牺牲阳极。参照GB/T17859-1999牺牲阳极电化学性能测试标准测试结果，开路电位为-0.856～-1.035V，工作电位为-0.810～-0.842V，电流效率为86.2％，溶解均匀，腐蚀产物脱落。

Claims

1.一种低驱动电位铝合金牺牲阳极，其特征在于以高纯铝为主要原料，添加元素锌，镓，硅，各成分的重量百分比是：锌0.05～1.0％，镓0.05～0.3％，硅0.5～1.5％；其他杂质铁+铜+镍≤0.15％，钙≤0.15％，余量为铝。

2.根据权利要求1所述的一种低驱动电位铝合金牺牲阳极，其特征在于该牺牲阳极采用铸造工艺或冶金手段制造。

3.根据权利要求1所述的一种低驱动电位铝合金牺牲阳极，其特征在于该牺牲阳极在天然海水中的工作电位在-0.80～-0.85V之间，电流效率不低于85％，溶解形貌均匀。