CN102234808A

CN102234808A - 一种适用于渤海湾海泥的铝合金牺牲阳极

Info

Publication number: CN102234808A
Application number: CN 201110191952
Authority: CN
Inventors: 张盈盈; 韩文礼; 周冰; 林竹; 解蓓蓓; 范云鹏; 王志涛
Original assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Engineering Technology Research Institute Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Research Institute of Engineering Technology; CNPC Engineering Technology Research Institute Co Ltd
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2031-07-08
Also published as: CN102234808B

Abstract

本发明涉及一种适用于渤海湾海泥的铝合金牺牲阳极，由九种元素复合而成，铝合金牺牲阳极的成分为：锌2.0～5.5％，铟0.01～0.05％，锡0.01～0.08％，镁4～8％，镧0.12～0.32％，锕0.12～0.32％，铈0.03～0.04％，硅为杂质元素，硅≤0.05％，余量为铝。添加的镧、锕、铈元素大部分以偏析相状态存在，晶内也有分布，但是主要集中在晶界，形成二元或多元的化合物，如LaAl₄、CeAl₄等富铝稀土相，并与铝形成金属间化合物。本发明适用于渤海湾海泥环境的牺牲阳极保护，对于孔隙比高、温度范围变化大、腐蚀性强的海泥有较好的适应性，具有电流效率高、使用寿命长的特点，因此具有保护效果好、使用寿命长、节省阳极材料等优点。

Description

一种适用于渤海湾海泥的铝合金牺牲阳极

技术领域

本发明涉及金属防腐技术领域，特别涉及一种铝合金牺牲阳极材料，适用于渤海湾海泥环境的金属牺牲阳极保护。

技术背景

海泥所采用的牺牲阳极大都是以海水中性能好的阳极系列。但由于海泥较致密，影响牺牲阳极的活化，另外牺牲阳极的腐蚀产物粘附在阳极表面不易脱落，也会导致阳极效率降低。并且不同海域海泥在成分、特质上差异较大，在某一个海区海泥中性能较佳的牺牲阳极在另一海区的海泥中未必也有好的电化学性能。目前只针对南海海泥有一些研究，对适用于渤海湾海泥中的牺牲阳极材料研究较少。本发明专利针对渤海湾海泥孔隙比高的特质，开发出相适应的牺牲阳极材料，活化性能好，电流效率高。

中国专利公开号：CN101148767，提供了“一种铝锌铟系牺牲阳极材料”。以铝为原料，添加元素锌、铟，还添加了镁、钛和硅元素且所添加元素的重量百分比为：锌3.0～5.0％，铟0.02～0.03％，镁1.0％，钛0.05～0.07％，硅0.08～0.10％，杂质含量≤0.15％。采用氩气保护感应熔炼法制备，具有良好的电化学性能。该铝合金材料电流效率大于92％，实际电容量大于2650A·h·kg-1，表面溶解均匀，是一种对工作在水环境或含水环境中的钢铁构件实施保护的高性能新型铝合金牺牲阳极材料。

发明内容

本发明针对目的是：提供一种适用于渤海湾海泥的铝合金牺牲阳极，提高牺牲阳极阴极的保护性能，使牺牲阳极在该环境溶解均匀，腐蚀产物易脱落，工作电位达到-1.05v(vs Cu/CuSO₄)，常温下阳极效率达到85％，50℃时阳极效率达到70％。

本发明采用的技术方案：一种适用于渤海湾海泥的铝合金牺牲阳极，其特征在于：各组分重量百分比为：锌2.0～5.5％，铟0.01～0.05％，锡0.01～0.08％，镁4～8％，镧0.12～0.32％，锕0.12～0.32％，铈0.03～0.04％，余量为铝，硅为杂质，硅≤0.05％，各组分重量百分比之和为百分之百。

所述的镧、锕、铈采用的是包头钢铁(集团)有限公司稀土产品。采用镧、锕、铈元素可有效的减少铝合金中偏析相，降低腐蚀速率，并且使晶粒变小，减少晶粒脱落，提高铝合金的电流效率。添加的镧、锕、铈元素大部分以偏析相状态存在，晶内也有分布，但是主要集中在晶界，形成二元或多元的化合物，如LaAl4、CeAl4等富铝稀土相，并与铝形成金属间化合物。由于镧、锕、铈是表面活性物质，在结晶过程中，它吸附在晶界表面减少了表面张力，从而降低形核功，使结晶核心剧增，合金组织细密。另一方面，由于镧、锕、铈的原子半径大，很容易填补生成的铝合金晶粒的表面缺陷，阻碍晶粒的继续生长，也使晶粒细化。

适用于渤海湾海泥的铝合金牺牲阳极材料制造牺牲阳极的方法：用铝箔将铟0.01～0.05％、锡0.01～0.08％、镁4～8％、镧0.12～0.32％、锕0.12～0.32％和铈0.03～0.08％包裹住，投入已经熔化的铝熔液中，然后再将锌2.0～5.5％投入铝熔液中，待合金完全熔解后，检验硅的含量；倒入模具浇注成铝合金牺牲阳极体，最后自然冷却至室温。铝箔的重量计入组分铝中。也可以将铟、锡、镁、镧、锕、铈元素合金化，将合金压入已经熔化的铝熔液中，再将锌投入铝熔液中，待合金完全熔解后，检验硅的含量；将熔化后的合金倒入模具浇注成铝合金牺牲阳极体。

铝合金牺牲阳极体包括牺牲阳极和连接板，牺牲阳极为半圆环柱体，即牺牲阳极的横截面为半圆环形，两个半圆环形的牺牲阳极相对能组成一个空心圆柱体，空心圆柱体的内径在80～400mm之间，空心圆柱体的壁厚在10～20mm之间，高度在100～300mm之间；连接板为圆弧形钢板，并且在圆弧形钢板的两端分别有一个与牺牲阳极两端面平行的钢板，连接板的厚度在2～5mm之间，宽度在30～60mm之间，在与牺牲阳极两端面平行的钢板上有固定孔；所述的连接板的圆弧形钢板浇铸在牺牲阳极内，所述的与牺牲阳极两端面平行的钢板的上平面到牺牲阳极两端面的垂直距离在2～10mm之间。两个牺牲阳极相对组成一个空心圆柱体时，两个牺牲阳极的端面能紧密结合。使用时，将两个铝合金牺牲阳极体对扣在所保护的管壁上，在固定孔内固定螺钉；最后将牺牲阳极与管壁焊接。

本发明与现有技术相比的有益效果：

1、针对渤海湾海泥孔隙比高、腐蚀性强的环境下，牺牲阳极效率达到70％，有效提高了铝合金牺牲阳极材料在海泥中的电流效率，减缓了钢筑物的腐蚀。

2、阳极活化快，腐蚀产物容易脱落，阳极寿命延长，对于孔隙比高、温度范围变化大、腐蚀性强的海泥有较好的适应性，具有电流效率高、使用寿命长的特点，因此具有保护效果好、使用寿命长、节省阳极材料等优点。

附图说明

图1是铝合金牺牲阳极体剖面示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的左视图。

图中，1-牺牲阳极，2-连接板，3-固定孔。

具体实施方式

实施例1

适用于渤海湾海泥的铝合金牺牲阳极的制造方法。按重量分别称取2.5％的锌；0.01％的铟；0.08％的锡；4％的镁；0.12％的镧；0.12％的锕；0.03％的铈；0.04％硅，93.1％的铝。

用铝箔将铟、锡、镁、镧、锕、铈包裹住，投入已经熔化的铝熔液中，然后再将锌投入铝熔液中，待合金完全熔解后，检验杂质硅含量为0.04％；将熔化后的合金倒入模具浇注成铝合金牺牲阳极体。铝箔的重量计入组分铝中。

参阅图1。铝合金牺牲阳极体包括牺牲阳极1和连接板2，牺牲阳极1为半圆环柱体，即牺牲阳极1的横截面为半圆环形，两个半圆环形的牺牲阳极1相对组成一个空心圆柱体，空心圆柱体的内径内径114mm，空心圆柱体的壁厚10mm，高度250mm。连接板2为圆弧形钢板，内径118mm，并且在圆弧形钢板的两端分别有一个与牺牲阳极1两端面平行的钢板，连接板2的厚度3mm，宽度40mm，在与牺牲阳极1两端面平行的钢板上分别有一个直径为17mm的固定孔3。所述的连接板2的圆弧形钢板浇铸在牺牲阳极1内，所述的与牺牲阳极1两端面平行的钢板的上平面到牺牲阳极1两端面的垂直距离是5mm。

实施例1适用于渤海湾海泥的铝合金牺牲阳极性能测试结果见表1。

表1

实施例2

适用于渤海湾海泥的铝合金牺牲阳极的制造方法。按重量分别称取4％的锌；0.05％的铟；0.05％的锡；6％的镁；0.2％的镧；0.2％的锕；0.03％的铈，89.44％的铝；0.03％的硅。镧、锕和铈采用的是包头钢铁(集团)有限公司产品。

将铟、锡、镁、镧、锕、铈元素合金化，将合金压入已经熔化的铝熔液中，再将锌投入铝熔液中，待合金完全熔解后，检验硅为0.03％；将熔化后的合金倒入模具浇注成铝合金牺牲阳极体。

铝合金牺牲阳极体包括牺牲阳极1和连接板2，牺牲阳极1为半圆环柱体，即牺牲阳极1的横截面为半圆环形，两个半圆环形的牺牲阳极1相对组成一个空心圆柱体，空心圆柱体的内径内径159mm，空心圆柱体的壁厚15mm，高度300mm。连接板2为圆弧形钢板，内径164mm，并且在圆弧形钢板的两端分别有一个与牺牲阳极1两端面平行的钢板，连接板2的厚度5mm，宽度50mm，在与牺牲阳极1两端面平行的钢板上分别有一个直径为17mm的固定孔3。所述的连接板2的圆弧形钢板浇铸在牺牲阳极1内，所述的与牺牲阳极1两端面平行的钢板的上平面到牺牲阳极1两端面的垂直距离是8mm。

实施例2适用于渤海湾海泥的铝合金牺牲阳极性能测试结果见表2。

表2

实施例3

适用于渤海湾海泥的铝合金牺牲阳极材料的制造方法。按重量分别称取5％的锌；0.03％的铟；0.02％的锡；8％的镁；0.29％的镧；0.30％的锕；0.04％的铈，86.27％的铝；硅的含量0.05％。镧、锕和铈采用的是包头钢铁(集团)有限公司产品。

将铟、锡、镁、镧、锕、铈元素合金化，将合金压入已经熔化的铝熔液中，再将锌投入铝熔液中，待合金完全熔解后，检验硅为0.05％；将熔化后的合金倒入模具浇注成铝合金牺牲阳极体。铝箔的重量计入组分铝中。

铝合金牺牲阳极体包括牺牲阳极1和连接板2，牺牲阳极1为半圆环柱体，即牺牲阳极1的横截面为半圆环形，两个半圆环形的牺牲阳极1相对组成一个空心圆柱体，空心圆柱体的内径内径306mm，空心圆柱体的壁厚15mm，高度300mm。连接板2为圆弧形钢板，内径316mm，并且在圆弧形钢板的两端分别有一个与牺牲阳极1两端面平行的钢板，连接板2的厚度5mm，宽度40mm，在与牺牲阳极1两端面平行的钢板上分别有一个直径为17mm的固定孔3。所述的连接板2的圆弧形钢板浇铸在牺牲阳极1内，所述的与牺牲阳极1两端面平行的钢板的上平面到牺牲阳极1两端面的垂直距离是5mm。

实施例3适用于渤海湾海泥的铝合金牺牲阳极性能测试结果见表3。

表3适用于渤海湾海泥的铝合金牺牲阳极性能测试结果

Claims

1.一种适用于渤海湾海泥的铝合金牺牲阳极，其特征在于：各组分重量百分比为：锌2.0～5.5％，铟0.01～0.05％，锡0.01～0.08％，镁4～8％，镧0.12～0.32％，锕0.12～0.32％，铈0.03～0.04％，硅为杂质，硅≤0.05％，余量为铝，各组分重量百分比之和为百分之百。

2.根据权利要求1所述的适用于渤海湾海泥的铝合金牺牲阳极，其特征在于：制造铝合金牺牲阳极的方法，用铝箔将铟、锡、镁、镧、锕和铈包裹住，投入已经熔化的铝熔液中，然后再将锌投入铝熔液中，待完全熔化后，检验硅的含量；将合金倒入模具浇注成铝合金牺牲阳极体，最后自然冷却至室温；铝箔的重量计入组分铝中。

3.根据权利要求2所述的适用于渤海湾海泥的铝合金牺牲阳极，其特征在于：铝合金牺牲阳极体包括牺牲阳极(1)和连接板(2)，牺牲阳极(1)为半圆环柱体，即牺牲阳极(1)的横截面为半圆环形，两个半圆环形的牺牲阳极(1)相对组成一个空心圆柱体，空心圆柱体的内径在80～400mm之间，空心圆柱体的壁厚在10～20mm之间，高度在100～300mm之间；连接板(2)为圆弧形钢板，并且在圆弧形钢板的两端分别有一个与牺牲阳极(1)两端面平行的钢板，连接板(2)的厚度在2～5mm之间，宽度在30～60mm之间，在与牺牲阳极(1)两端面平行的钢板上有固定孔(3)；所述的连接板(2)的圆弧形钢板浇铸在牺牲阳极(1)内，所述的与牺牲阳极(1)两端面平行的钢板的上平面到牺牲阳极(1)两端面的垂直距离在2～10mm之间。