CN106987746A - 一种热水器用铸造镁合金阳极材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热水器用铸造镁合金阳极材料及其制备方法,由以下的质量百分比的组分组成:8.0~8.5%Al,0.5~1.0%Zn,0.4~0.6%Bi,0.4~0.6%Sb,余量为Mg和不可避免的杂质。本发明的阳极镁合金材料通过铸造制得且不含贵重元素,具有制备工艺简单、合金成本低廉和阳极消耗均匀等特点,适用于腐蚀环境下热水器内胆的阴极保护,有着广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于镁基阳极技术领域,具体的说是涉及一种热水器用铸造镁合金阳极材料及其制备方法。
背景技术
金属材料的腐蚀造成的经济损失巨大,采用牺牲阳极进行电化学保护是一种防止金属材料腐蚀的有效方法,对金属材料耐腐蚀性能的提高和使用寿命的延长具有重要意义。镁合金的电化学性能较好,常被用作热水器的阳极材料,对阴极材料(热水器内胆)进行保护,以延长其使用寿命。
但是,用于热水器的镁合金阳极材料,如AZ31,强度和电化学性能有限,通常需要加入价格较高的稀土、贵金属或中间合金等进行合金化,还要在铸造后进行挤压变形,导致合金制备工艺复杂,成本大幅上升,且镁合金塑性较差,挤压变形会产生一些微裂纹,加速阳极材料的腐蚀消耗,影响其对热水器内胆等阴极材料的保护效果。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题,提供一种热水器用铸造镁合金阳极材料及其制备方法。
本发明所采用的技术方案是:一种热水器用铸造镁合金阳极材料,按照质量百分比由以下成分组成:8.0~8.5%的Al,0.5~1.0%的Zn,0.4~0.6%的Bi以及0.4~0.6%的Sb,余量为Mg和不可避免的杂质,所述杂质中Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.2%。
所述Mg、Al和Zn的纯度均为99.8%,所述Bi和Sb的纯度均为99.5%。
一种热水器用铸造镁合金阳极材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、按照权利要求1所述的质量百分比称取纯镁、纯铝、纯锌、纯铋和纯锑,将称取的纯镁、纯铝和纯锌放入刚玉坩埚中备用;
步骤二、将步骤一中的刚玉坩埚在CO2+SF6的混合气体的保护下,进行加热,直至坩埚内的纯镁、纯铝和纯锌完全融化,然后加入纯铋和纯锑,继续加热至730℃备用;
步骤三、将步骤二制备的混合金属液浇注到提前预热至150℃的钢制模具中,冷却凝固后得到产品。
所述步骤二中CO2和SF6的体积比为99:1。
本发明的有益效果:
(1)本发明采用Zn与Al组合使用,为保证铸造性能以及强度和电化学性能,Al的加入量选为8.0~8.5wt%,Zn的加入量选为0.5~1.0wt%;为了均匀组织,加入少量的Bi、Sb生成高熔点Mg3Bi2、Mg3Sb2相以作为有效的形核核心,从而细化晶粒,改善组织,其组织均匀性与单一加入Bi或Sb相比,除了可以使材料强度进一步提高外,还可以使镁合金阳极材料在腐蚀环境中消耗均匀,提高其对阴极材料的保护效果;
(2)本发明是以工业纯镁(Mg)、纯铝(Al)、纯锌 (Zn)、纯铋(Bi)、纯锑(Sb)为原料经过熔炼铸造而成,不需要加入价格较高的稀土、贵金属或中间合金等进行合金化,也不需要在铸造后进行挤压变形,原料来源广泛,制备工艺简单,可有效避免挤压变形造成的微裂纹对后续保护效果的影响,合金成本较低;
(3)本发明加入Bi、Sb元素后组织更为细小均匀,又可使合金在热水器腐蚀环境中消耗均匀且消耗速度慢,保证合金对阴极材料的保护效果,应用前景广阔。
具体实施方式
一种热水器用铸造镁合金阳极材料,按照质量百分比由以下成分组成:8.0~8.5%的Al,0.5~1.0%的Zn,0.4~0.6%的Bi以及0.4~0.6%的Sb,余量为Mg和不可避免的杂质,所述杂质中Si、Fe、Cu和Ni总量小于0.2%。
所述Mg、Al和Zn的纯度均为99.8%,所述Bi和Sb的纯度均为99.5%,且Mg、Al、Zn、Bi、Sb均为市售产品,原料来源广泛。
一种热水器用铸造镁合金阳极材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、按照权利要求1所述的质量百分比称取纯镁、纯铝、纯锌、纯铋和纯锑,将称取的纯镁、纯铝和纯锌放入刚玉坩埚中备用;
步骤二、将步骤一中的刚玉坩埚在CO2+SF6的混合气体的保护下,进行加热,直至坩埚内的纯镁、纯铝和纯锌完全融化,然后加入纯铋和纯锑,继续加热至730℃备用;
步骤三、将步骤二制备的混合金属液浇注到提前预热至150℃的钢制模具中,冷却凝固后得到产品。
所述步骤二中CO2和SF6的体积比为99:1。
以下结合具体实施例进一步阐述本发明。
实施例1
一种热水器用铸造镁合金阳极材料,按照质量百分比由以下成分组成:8.0%的Al,0.5%的Zn,0.4%的Bi以及0.4%的Sb,余量为Mg和不可避免的杂质,所述杂质中Si、Fe、Cu和Ni总量小于0.2%。
一种热水器用铸造镁合金阳极材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、按照上述质量百分比称取纯镁、纯铝、纯锌、纯铋和纯锑,并将称取的纯镁、纯铝和纯锌放入刚玉坩埚中备用;
步骤二、将步骤一中的刚玉坩埚在CO2+SF6的混合气体的保护下,进行加热,直至坩埚内的纯镁、纯铝和纯锌完全融化,然后加入纯铋和纯锑,继续加热至730℃备用;
步骤三、将步骤二制备的混合金属液浇注到提前预热至150℃的钢制模具中,冷却凝固后得到产品。
所述步骤二中CO2和SF6的体积比为99:1。
实施例2
一种热水器用铸造镁合金阳极材料,按照质量百分比由以下成分组成:8.5%的Al,1.0%的Zn,0.6%的Bi以及0.6%的Sb,余量为Mg和不可避免的杂质,所述杂质中Si、Fe、Cu和Ni总量小于0.2%。
本实施例制备工艺同实施例1。
实施例3
一种热水器用铸造镁合金阳极材料,按照质量百分比由以下成分组成:8.2%的Al,0.8%的Zn,0.5%的Bi以及0.5%的Sb,余量为Mg和不可避免的杂质,所述杂质中Si、Fe、Cu和Ni总量小于0.2%。
本实施例制备工艺同实施例1。
对实施例1~3制备的多元镁合金阳极材料进行性能检测,并将检测结果与对比例AZ31镁合金进行比较,结果如表1所示。
表1 实施例1-3所得多元镁合金阳极材料性能检测结果
对比结果表明,本发明制备的镁合金阳极材料,经过铸造制得,制备工艺简单,开路电位为–1.65~–1.70V,电流效率为60~65%,在腐蚀环境中材料消耗均匀,对热水器内胆等阴极材料具有良好的保护效果,应用前景广阔。
Claims (4)
1.一种热水器用铸造镁合金阳极材料,其特征在于:按照质量百分比由以下成分组成:8.0~8.5%的Al,0.5~1.0%的Zn,0.4~0.6%的Bi以及0.4~0.6%的Sb,余量为Mg和不可避免的杂质,所述杂质中Si、Fe、Cu和Ni的总量小于0.2%。
2.如权利要求1所述的一种热水器用铸造镁合金阳极材料,其特征在于:所述Mg、Al和Zn的纯度均为99.8%,所述Bi和Sb的纯度均为99.5%。
3.制备如权利要求1所述的一种热水器用铸造镁合金阳极材料的方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一、按照权利要求1所述的质量百分比称取纯镁、纯铝、纯锌、纯铋和纯锑,将称取的纯镁、纯铝和纯锌放入刚玉坩埚中备用;
步骤二、将步骤一中的刚玉坩埚在CO2+SF6的混合气体的保护下,进行加热,直至坩埚内的纯镁、纯铝和纯锌完全融化,然后加入纯铋和纯锑,继续加热至730℃备用;
步骤三、将步骤二制备的混合金属液浇注到提前预热至150℃的钢制模具中,冷却凝固后得到产品。
4.如权利要求3所述的一种热水器用铸造镁合金阳极材料的方法,其特征在于:所述步骤二中CO2和SF6的体积比为99:1。
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