CN109943852A - 一种可延缓镁合金牺牲阳极腐蚀速度的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于合金牺牲阳极制备技术领域，涉及一种可延缓镁合金牺牲阳极腐蚀速度的制备方法。用电炉升温至将镁锭融化，继续升温将入铝锭和锌锭进行融化；升温加入无水氯化锰，搅拌并加入精炼剂精炼除杂；静置降温，沉降部分杂质，升温后加入镁混合稀土合金，融化完成后继续精炼，后通入保护气；降温后用水冷模具进行铸造，得到镁合金牺牲阳极；将镁合金牺牲阳极预热后进行整体浸胶工艺，然后烘干，冷却后除去局部位置的胶，使得除去胶的位置裸露。在镁合金铸造成型后，整体全部用浸胶设备浸胶，然后再切割出需要裸露的部分，这样镁合金被腐蚀的接触面小了，经过实践可得知，可以延缓镁合金阳极的腐蚀速度，保护时间延长至原来的2‑3倍。
Description
技术领域
本发明属于合金牺牲阳极制备技术领域，涉及一种可延缓镁合金牺牲阳极腐蚀速度的制备方法。
背景技术
镁合金牺牲阳极主要用于水电导率比较低的环境；电极电位为-1.50V，驱动电压0.7V。常规镁合金牺牲阳极主要用于电热水器、陆地的燃气、燃油管道的防腐。镁合金牺牲阳极所处的环境比较单一，影响其腐蚀快慢的因素相对较少，主要有水流速率、温度等。而如果镁合金牺牲阳极处在水流变化大，水流比较大，温度变化比较大的环境中，会造成镁合金牺牲阳极局部腐蚀过快，进而造成保护时间达不到设计要求，导致更换成本和维修成本升高。目前针对镁合金牺牲阳极腐蚀速率控制方面研究较少。另一方面，镁合金比较活泼，多种金属非金属化合物易与镁合金反应并存在于镁合金中，降低了镁合金的强度和耐蚀性，现有的常用镁合金牺牲阳极因成分配方设计及制备工艺上的原因，导致合金晶粒粗大，组织不均匀，严重限制了镁合金阳极性能以及在复杂环境中的应用。
为解决上述问题，需要开发一种可延缓腐蚀速度的高性能镁合金牺牲阳极，和常规牺牲阳极相比，该牺牲阳极需具有以下特征：在水流、温度变化大的复杂环境中需要具有满足要求的工作电位，具有满足要求的保护时间，腐蚀均匀，具有更高更稳定的综合性能。
发明内容
本发明针对传统镁合金牺牲阳极使用过程中存在的问题提出一种新型的可延缓镁合金牺牲阳极腐蚀速度的制备方法。
为了达到上述目的，本发明是采用下述的技术方案实现的：
一种可延缓镁合金牺牲阳极腐蚀速度的制备方法,包括如下步骤：
（1）用电炉升温至第一阶段将镁锭融化，继续升温至第二阶段，将入铝锭和锌锭进行融化；升温至第三阶段，加入无水氯化锰，搅拌并加入精炼剂精炼除杂；
（2）精炼除杂后静置降温，沉降部分杂质，升温后加入镁混合稀土合金，融化完成后继续精炼，精炼完成后通入保护气；
（3）降温后用水冷模具进行铸造，得到镁合金牺牲阳极；
（4）将镁合金牺牲阳极预热后进行整体浸胶工艺，然后烘干，冷却后除去局部位置的胶，使得除去胶的位置裸露。
Ga0.02-0.05%，Al5.8-6.5%，Zn 3.0-3.5%，Mn0.2-0.3%，混合稀土0.5-1.0%，其余为镁。
作为优选，所述步骤（1）中电路升温第一阶段温度为649-655℃，第二阶段温度为720-725℃，第三阶段温度为760-770℃。
作为优选，所述步骤（2）中升温温度为780-785℃，所述保护气为氩气。
作为优选，所述步骤（3）中水冷模具包括耐热钢材质的模具基体，所述模具基体内部为模腔，模具基体前后两侧的内壁与外壁之间中空分别构成用于盛装冷却水的夹层水箱，所述夹层水箱一端上部和下部分别设置有进水口和出水口。
作为优选，所述步骤（4）中预热温度为80-100℃，胶为PVC胶。
作为优选，所述步骤（4）中整体浸胶工艺过程如下：镁合金牺牲阳极均匀悬挂在传动装置带动的吊具上先进入预热炉预热，然后进入可自动升降的浸胶池，浸胶池浸胶过程保持10-15秒后自动下降，传动装置带动的吊具上的镁合金牺牲阳极继续前进进入烘干硬化炉，在保持50-80℃之间保持10-20min使PVC胶固化，固化之后冷却。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
在镁合金铸造成型后，整体全部用浸胶设备浸胶，然后再切割出需要裸露的部分，这样镁合金被腐蚀的接触面小了，可以延缓镁合金阳极的腐蚀速度，保护时间延长至原来的2-3倍。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，本实施例提供可延缓镁合金牺牲阳极腐蚀速度的制备方法，具体步骤如下：
合金中各元素质量百分数如下：Ga0.03%，Al6.2%，Zn3.2%，Mn0.26%，混合稀土0.8%，其余为镁。
用电炉升温至第一阶段将镁锭融化，继续升温至第二阶段，将入铝锭和锌锭进行融化；升温至第三阶段，加入无水氯化锰，搅拌并加入精炼剂（常规市售镁合金精炼剂，加入量10-20%，质量分数）精炼除杂；精炼温度控制在770℃，精炼时间为0.5小时。电路升温第一阶段温度为649-655℃，第二阶段温度为720-725℃，第三阶段温度为760-770℃。搅拌速度100-200转/min,搅拌采用的搅拌器包括搅拌器座和下部坩埚以及贯穿的搅拌杆，搅拌杆上部电机是调频电机，搅拌杆材质为316L不锈钢。混合气体通过管线进入后与坩埚和合金接触，除去合金中的气体，搅拌杆材质采用耐腐蚀的316L不锈钢，耐腐蚀强度高，超过传统的石墨材质很多倍。此外，搅拌杆传动部分采用变频调速，节能调节方便，速度易控。
精炼除杂后静置降温2小时，沉降部分杂质，然后升温780-785℃后加入镁混合稀土合金，融化完成后继续精炼，精炼温度控制在783℃，精炼时间为0.5小时，精炼完成后通入氩气保护气。
自然降温1小时后用水冷模具进行铸造，得到镁合金牺牲阳极；水冷模具包括耐热钢材质的模具基体，所述模具基体内部为模腔，模具基体前后两侧的内壁与外壁之间中空分别构成用于盛装冷却水的两个夹层水箱，两个夹层水箱一端上部和下部分别设置有进水口和出水口。合金液体通过铸造设备进入模腔，模腔中充入保护气体进行防护，合金受到模壁外两侧冷却水的冷却实现迅速降温。冷却水使用自来水除垢后的低垢水，利用水泵实现循环，在冷却过程中，合金产品不直接与水接触，可减少合金的氧化，提高了冷却过程的安全性。流动水冷却使得合金产品冷却迅速，产品内部晶核细化、均匀，外部表面光滑，缺陷少。
将镁合金牺牲阳极预热80-100℃后进行整体浸胶工艺，胶为PVC胶，然后烘干，冷却后除去局部位置的胶，使得除去胶的位置裸露。整体浸胶工艺过程如下：镁合金牺牲阳极均匀悬挂在传动装置带动的吊具上先进入预热炉预热，然后进入可自动升降的浸胶池，浸胶池浸胶过程保持10-15秒后自动下降，传动装置带动的吊具上的镁合金牺牲阳极继续前进进入烘干硬化炉，在保持50-80℃之间保持10-20min使PVC胶固化，固化之后冷却。
阳极产品采用专用设备进行浸胶，阳极预热后通过浸胶设备表面均匀挂胶，然后进行烘干，经过冷却后阳极表面浸胶完成；通过专用工装设备去除表面的部分PVC胶，使阳极部分表面裸露，达到控制腐蚀速度的目的。
实施例2，本实施例提供可延缓镁合金牺牲阳极腐蚀速度的制备方法，合金中各元素质量百分数如下：Ga0.02%，Al5.8%，Zn 3.0%，Mn0.2%，混合稀土0.5%，其余为镁。其他步骤与实施例1相同。
实施例3，本实施例提供可延缓镁合金牺牲阳极腐蚀速度的制备方法，合金中各元素质量百分数如下：Ga0.05%，Al6.5%，Zn3.5%，Mn0.3%，混合稀土1.0%，其余为镁。其他步骤与实施例1相同。
将实施例1-3制备得到的镁合金牺牲阳极表面的PVC胶部分去除（去除量和位置根据实际使用要求进行确定，实施例1-3中表面胶去除面积占总胶面积的30%左右），检测参数及结果如表1所示。
表1 实施例1-3制备得的镁合金牺牲阳极电性检测
经过检测，可知，实施例1-3得到的镁合金牺牲阳极产品腐蚀均匀，电位稳定。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种可延缓镁合金牺牲阳极腐蚀速度的制备方法,其特征在于,包括如下步骤：
（1）用电炉升温至第一阶段将镁锭融化，继续升温至第二阶段，加入铝锭和锌锭进行融化；升温至第三阶段，加入无水氯化锰，搅拌并加入精炼剂精炼除杂；
（2）精炼除杂后静置降温，沉降部分杂质，升温后加入镁混合稀土合金，融化完成后继续精炼，精炼完成后通入保护气；
（3）降温后用水冷模具进行铸造，得到镁合金牺牲阳极；
（4）将镁合金牺牲阳极预热后进行整体浸胶工艺，然后烘干，冷却后除去局部位置的胶，使得除去胶的位置裸露。
2.根据权利要求1所述的可延缓镁合金牺牲阳极腐蚀速度的制备方法,其特征在于，镁合金牺牲阳极中各组分质量百分数如下：Ga0.02-0.05%，Al5.8-6.5%，Zn 3.0-3.5%，Mn0.2-0.3%，混合稀土0.5-1.0%，其余为镁。
3.根据权利要求1所述的可延缓镁合金牺牲阳极腐蚀速度的制备方法,其特征在于，所述步骤（1）中电路升温第一阶段温度为649-655℃，第二阶段温度为720-725℃，第三阶段温度为760-770℃。
4.根据权利要求1所述的可延缓镁合金牺牲阳极腐蚀速度的制备方法,其特征在于，所述步骤（2）中升温温度为780-785℃，所述保护气为氩气。
5.根据权利要求1所述的可延缓镁合金牺牲阳极腐蚀速度的制备方法,其特征在于，所述步骤（3）中水冷模具包括耐热钢材质的模具基体，所述模具基体内部为模腔，模具基体前后两侧的内壁与外壁之间中空分别构成用于盛装冷却水的夹层水箱，所述夹层水箱一端上部和下部分别设置有进水口和出水口。
6.根据权利要求1所述的可延缓镁合金牺牲阳极腐蚀速度的制备方法,其特征在于，所述步骤（4）中预热温度为80-100℃，胶为PVC胶。
7.根据权利要求1所述的可延缓镁合金牺牲阳极腐蚀速度的制备方法,其特征在于，所述步骤（4）中整体浸胶工艺过程如下：镁合金牺牲阳极均匀悬挂在传动装置带动的吊具上先进入预热炉预热，然后进入可自动升降的浸胶池，浸胶池浸胶过程保持10-15秒后自动下降，传动装置带动的吊具上的镁合金牺牲阳极继续前进进入烘干硬化炉，在保持50-80℃之间保持10-20min使PVC胶固化，固化之后冷却。
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