CN101956197A

CN101956197A - 一种高效多元镁合金牺牲阳极及其制法

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Publication number: CN101956197A
Application number: CN2009100167649A
Authority: CN
Inventors: 翟慎宝; 周静; 孙启明; 王增委; 吴忠文; 李言涛
Original assignee: ZIBO HONGTAI ANTISEPTIC CO Ltd
Current assignee: ZIBO HONGTAI ANTISEPTIC CO Ltd
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2009-07-13
Publication date: 2011-01-26

Abstract

本发明涉及一种牺牲阳极防腐材料，具体是一种高效多元镁合金牺牲阳极，其特征是，其材质以元素计由下列重量百分比的元素组成：Mn0.5～1.5％，Zn0.05～0.105％，Ca0.0073～0.0085％，Al＜0.007％，Fe＜0.007％，Ni＜0.0008％，Si＜0.012％，Cu＜0.009％，其余为Mg。本发明的制法简单，易实施，制得的多元镁合金晶体细化，开路点位高(在-1.7～-1.8V之间)，电流效率高，达到50～62％。

Description

一种高效多元镁合金牺牲阳极及其制法

技术领域

本发明属于牺牲阳极技术领域，具体涉及一种高效多元镁合金牺牲阳极及其制法。

背景技术

电化学保护是防止金属腐蚀的最重要的方法之一，它利用外部电流使被腐蚀金属电位发生变化从而减缓或者抑制金属的腐蚀。向金属表面通足够的阳极电流，使金属发生阳极极化即电位变正并处于钝化状态，金属溶解大为减缓，称为阳极保护。目前研制成功并被广泛应用的牺牲阳极材料有三大类：镁阳极、锌阳极和铝阳极。

《AZ63B镁牺牲阳极的电化学性能研究》(青海师范大学学报(自然科学版)范燕青，王建朝，赵斌，2003年第1期)公开了一种镁阳极，其阳极阳泥的成份是：Al 6.2％，Zn 3.4％，Mn0.52％，Fe＜0.005，Ni＜0.003，Cu＜0.020，Si＜0.1，其余为镁。

《AZ63镁合金牺牲阳极的研究进展》(《装备环境工程》2007年6月第4卷第3期苏鹏，杜翠微等)公开了部分牌号的镁阳极的化学成份，见下表：

另外，《Ca和Ba对镁合金AZ63的燃点与熔体粘度的影响》(《铸造技术》2005年11月Vol.26 NO.11崔红卫，刘俊成，耿浩然)发现，随着Ca或Ba量的增加，镁合金的燃点逐渐增大；加1.5％Ca的燃点比不增加Ca时提高了54K；在Ba量为0.3％时，比不加Ba时燃点提高67K。

发明内容

本发明的目的是提供一种电位高、电流效率高的高效多元镁合金牺牲阳极，本发明另一个目的是提供了所述牺牲阳极的制法。

本发明具体采用如下技术方案：

一种高效多元镁合金牺牲阳极，其特征是，其材质以元素计由下列重量百分比的元素组成：Mn0.5～1.5％，Zn0.05～0.105％，Ca0.0073～0.0085％，Al＜0.009％，Fe＜0.007％，Ni＜0.0008％，Si＜0.012％，Cu＜0.009％，其余为Mg。

本发明的牺牲阳极中Al、Fe、Ni、Si、Cu为杂质成分，其含量应越少越好。

研究表明，Mn在镁合金中有偏析现象，过量的Mn反而会造成合金耐蚀性的下降，降低阳极的导电率，本发明能够控制Mn在一定合理范围内；组成中的钙使合金晶粒细化，并在镁基体表面析出Mg₂Ca阴极性化合物，从而降低了晶体腐蚀倾向，减少了晶粒的剥落，使合金的溶解变得均匀，并具有较优的电化学性能；组成中加入少量的锌，能适当提高电流效率。

本发明所述高效多元镁合金牺牲阳极电位为-1.70～-1.80V，电流效率为50～62％。

一种高效多元镁合金牺牲阳极的制法，其特征是，包括如下步骤：

1)原料预热：将镁锭、锰粉、钙含量为10％wt的钙镁合金、锌锭、锅底溶剂、精炼溶剂分别预热至180～210℃；

2)化料：将预热好的锅底溶剂放入化料容器的最底部，然后放入镁锭，在氮气保护下升温至700℃；

3)精炼：在温度升到710～720℃时将氮气冲入镁液使之翻滚，加入搅拌均匀的精炼溶剂与锰粉，5～15min后加入钙镁合金和锌锭，搅拌8～10min，降温；

4)在680～700℃时保温取样，检测成份合格后进行浇铸，浇铸时采用SF₆气体加以保护；

5)将浇铸成型的阳极加热至450℃ 3～4h，放入冷却水中迅速降温取出

所述锅底溶剂由下列重量百分数的成分组成：MnCl₂ 48～52％，KCl 38～45％，BaCl₂18～22％，CaF₂ 1.5～2.5％；

所述精炼溶剂由下列重量百分数的成分组成：KCl 10～15％，BaCl₂5～8％，MnCl₂50～70％。

所述的锰粉粒度为150-300目。

本发明制法的特点是：1)属于低温融化，最大限度的减少了烧损，降低杂质对阳极电流效率的影响，但由于低温融化，阻碍了锰的加入量，本发明采用超细锰粉和含有50～70％MnCl₂的精炼溶剂一同加入镁液的方式，能提高锰的加入量8～10wt％左右，使锰的百分含量达到0.5～1.5wt％之间，锰是一种有效的净化元素与铁生成化合物，沉积于容器的底部，而残存在合金中的铁溶解于锰中或被锰粉包围，产生对阳极有害左右的杂质；2)浇铸时采用SF₆保护气体，阻止烧损、减少浪费，增加光泽度。浇铸完成后放入冷却水中使多元镁合金晶体细化，能够增加电流效率。

本发明的优点：

制造方法简单，易实施，制得多元镁合金晶体细化，开路电位高，在-1.7～-1.8V之间，电流效率高，达到50～62％。

具体实施方式

实施例1

一种高效多元镁合金牺牲阳极的制法，包括如下步骤：

1)原料预热：将镁锭、锰粉、钙含量为10％wt的钙镁合金、锌锭、锅底溶剂、精炼溶剂分别预热至180～210℃；所述锰粉粒度为150-300目，是由高纯度电解锰片加工而成。

5)将浇铸成型的阳极加热至450℃ 3～4h，放入冷却水(自然环境温度下)中迅速降温取出。

得到的镁合金牺牲阳极的化学组成，按照ASTM9798国际规范测试如下：

Mn0.923％，Zn0.095％，Ca0.0073％，Al0.0081％，Fe0.0027％，Ni0.00068％，Si0.0098％，Cu0.0022％，其余为Mg。

开路电位：-1.7V，工作电位：-1.6215V，电流效率：53.78％。

实施例2

镁合金牺牲阳极的化学组成为：

Mn1.105％，Zn0.096％，Ca0.0076％，Al0.0078％，Fe0.0025％，Ni0.00065％，Si0.0095％，Cu0.0021％，其余为Mg。

开路电位：-1.7521V，工作电位：-1.6293V，电流效率：56.37％。

制法与实施例1基本相同。

实施例3

镁合金牺牲阳极的化学组成为：Mn0.891％，Zn0.095％，Ca0.0071％，Al0.0083％，Fe0.0035％，Ni0.00066％，Si0.0105％，Cu0.0018％，其余为Mg。

开路电位：-1.7049V，工作电位：-1.6187V，电流效率：50.47％。

制法与实施例1基本相同。

实施例4

镁合金牺牲阳极的化学组成为：Mn1.115％，Zn0.099％，Ca0.0078％，Al0.0075％，Fe0.0035％，Ni0.00066％，Si0.0107％，Cu0.0025％，其余为Mg。

开路电位：-1.7805V，工作电位：-1.6362V，电流效率：60.41％。

制法与实施例1基本相同。

实施例5

镁合金牺牲阳极的化学组成为：Mn1.237％，Zn0.102％，Ca0.0085％，Al0.0073％，Fe0.0028％，Ni0.00073％，Si0.0099％，Cu0.001％，其余为Mg。

开路电位：-1.7954V，工作电位：-1.6473V，电流效率：62.36％。

制法与实施例1基本相同。

Claims

1.一种高效多元镁合金牺牲阳极，其特征是，其材质以元素计由下列重量百分比的元素组成：Mn0.5～1.5％，Zn0.05～0.105％，Ca0.0073～0.0085％，Al＜0.009％，Fe＜0.007％，Ni＜0.0008％，Si＜0.012％，Cu＜0.009％，其余为Mg。

2.根据权利要求1所述的高效多元镁合金牺牲阳极，其特征是，所述高效多元镁合金牺牲阳极电位为-1.70～-1.80V，电流效率为50～62％。

3.一种高效多元镁合金牺牲阳极的制法，其特征是，包括如下步骤：

5)将浇铸成型的阳极加热至450℃3～4h，放入冷却水中迅速降温取出

所述锅底溶剂由下列重量百分数的成分组成：MnCl₂ 48～52％，KCl 38～45％，BaCl₂ 18～22％，CaF₂ 1.5～2.5％；

所述精炼溶剂由下列重量百分数的成分组成：KCl 10～15％，BaCl₂ 5～8％，MnCl₂50～70％。

4.根据权利要求3所述的高效多元镁合金牺牲阳极的制法，其特征是，所述的锰粉粒度为150-300目。