CN112760531A - 一种耐腐蚀铝合金牺牲阳极及其制备方法 - Google Patents

一种耐腐蚀铝合金牺牲阳极及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀铝合金牺牲阳极，由铝、锌、锰、锶、镍、锡和镧组成；所述锌的质量百分比为5～8％；所述锰的质量百分比为0.1～0.3％；所述锶的质量百分比为0.1～0.3％；所述镍的质量百分比为0.2～0.5％；所述锡的质量百分比为0.15～0.22％；所述镧的质量百分比为0.02～0.05％；余量为铝和不可避免的杂质。本发明中严格限定了杂质中金属元素钒的含量，可以有效提升牺牲阳极的各项电化学性能；本发明制备的铝合金牺牲阳极，不但耐磨性能好，而且电流效率高于93％，开路电位为‑1.17～‑1.21V，电容量≥1200A·h/kg，应用前景广泛。

Description

一种耐腐蚀铝合金牺牲阳极及其制备方法
技术领域
本发明涉及牺牲阳极技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀铝合金牺牲阳极及其制备方法。
背景技术
金属防蚀中的阴极保护法有两种，其一为外加电流法，其二为牺牲阳极法。根据电流的来源不同分为外加电流阴极保护和牺牲阳极保护两种方法。外加电流保护是依靠外加电源来提供电流，实现阴极保护；后者是将被保护金属与电位更负的金属相连，构成回路，电位更负的金属溶解提供阴极保护的电流。在保护过程中，电位更负的金属作为阳极不断溶解，故称为牺牲阳极保护。与外加电流保护相比，不需要任何外部电源、不会干扰临近设施、设备简单、施工方便、无需经常维护等优点，目前在工程上广泛使用。
目前已经公开的铝合金牺牲阳极，对耐腐蚀性能的研究较少，为了拓展铝合金牺牲阳极的应用范围，有必要研究一种耐腐蚀铝合金牺牲阳极及其制备方法。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐腐蚀铝合金牺牲阳极及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种耐腐蚀铝合金牺牲阳极，由铝、锌、锰、锶、镍、锡和镧组成；所述锌的质量百分比为5～8％；所述锰的质量百分比为0.1～0.3％；所述锶的质量百分比为0.1～0.18％；所述镍的质量百分比为0.2～0.5％；所述锡的质量百分比为0.15～0.22％；所述镧的质量百分比为0.02～0.05％；余量为铝和不可避免的杂质。
优选的，所述的耐腐蚀铝合金牺牲阳极，杂质的总含量低于0.10％。
优选的，所述的耐腐蚀铝合金牺牲阳极，杂质钒≤0.05％，杂质铜≤0.01％。
所述的耐腐蚀铝合金牺牲阳极的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼：将铝锭进行熔炼，得铝液，在熔炼过程中持续通入惰性气体进行保护；
(2)喷淋造粒：铝液保温30～35min后，将铝液的温度升高至850-900℃，保温5～8min，后喷淋造粒，得到铝合金颗粒；
(3)混合：铝合金颗粒置于丙酮中，加入乙醇，350-450kHz超声清洗1-3min，再将其置于熔炼炉中加热熔炼成液态铝，并控制液态铝在温度为720-750℃，保温10～15min，在铝液中加入锌，熔化、搅拌均匀后，加入用铝箔包裹的锰、锶、镍、锡和镧，至完全熔化，搅匀后扒渣，保温3～3.5h，得到混合液；
(4)浇注成型：混合液在模具中700～710℃浇注成型，并冷却至室温，即可。
优选的，所述的步骤(1)中，所述的熔炼条件具体为：熔炼温度为750～780℃，熔炼时间为10～15min，待所述铝锭完全熔化后，搅拌2～3min，然后以2～3℃/min的速度降温至650～670℃，得到铝液；在熔炼过程中持续通入氮气进行保护。
优选的。所述的步骤(2)中，所述的铝合金颗粒过80目筛，取筛下物；筛上物加入铝液中重新处理。
优选的，所述的步骤(3)中，所述的锌、铝、锰、锶、镍、锡和镧的纯度均高于99.9％。
优选的，所述的铝合金牺牲阳极，电流效率高于93％，开路电位为-1.17～-1.21V，电容量≥1200A·h/kg。
本发明的有益之处在于：本发明的耐腐蚀铝合金牺牲阳极，由铝、锌、锰、锶、镍、锡和镧组成；所述锌的质量百分比为5～8％；所述锰的质量百分比为0.1～0.3％；所述锶的质量百分比为0.1～0.18％；所述镍的质量百分比为0.2～0.5％；所述锡的质量百分比为0.15～0.22％；所述镧的质量百分比为0.02～0.05％；余量为铝和不可避免的杂质。本发明中严格限定了杂质中金属元素钒的含量，可以有效提升牺牲阳极的各项电化学性能；本发明制备的铝合金牺牲阳极，不但耐磨性能好，而且电流效率高于93％，开路电位为-1.17～-1.21V，电容量≥1200A·h/kg，应用前景广泛。
具体实施方式
实施例1
一种耐腐蚀铝合金牺牲阳极，由铝、锌、锰、锶、镍、锡和镧组成；所述锌的质量百分比为7.5％；所述锰的质量百分比为0.2％；所述锶的质量百分比为0.15％；所述镍的质量百分比为0.4％；所述锡的质量百分比为0.18％；所述镧的质量百分比为0.03％；余量为铝和不可避免的杂质。
所述的耐腐蚀铝合金牺牲阳极，杂质钒含量为0.03％，杂质铜<0.01％，杂质的总量为0.10％。
所述的耐腐蚀铝合金牺牲阳极的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼：将铝锭进行熔炼，得铝液，在熔炼过程中持续通入惰性气体进行保护；
(2)喷淋造粒：铝液保温32min后，将铝液的温度升高至880℃，保温6min，后喷淋造粒，得到铝合金颗粒；
(3)混合：铝合金颗粒置于丙酮中，加入乙醇，380kHz超声清洗1.5min，再将其置于熔炼炉中加热熔炼成液态铝，并控制液态铝在温度为730℃，保温12min，在铝液中加入锌，熔化、搅拌均匀后，加入用铝箔包裹的锰、锶、镍、锡和镧，至完全熔化，搅匀后扒渣，保温3.2h，得到混合液；
(4)浇注成型：混合液在模具中705℃浇注成型，并冷却至室温，即可。
所述的步骤(1)中，所述的熔炼条件具体为：熔炼温度为760℃，熔炼时间为12min，待所述铝锭完全熔化后，搅拌2.5min，然后以2.5℃/min的速度降温至660℃，得到铝液；在熔炼过程中持续通入氮气进行保护。
所述的步骤(2)中，所述的铝合金颗粒过80目筛，取筛下物；筛上物加入铝液中重新处理。
所述的步骤(3)中，所述的锌、铝、锰、锶、镍、锡和镧的纯度均高于99.9％。
实施例2
一种耐腐蚀铝合金牺牲阳极，由铝、锌、锰、锶、镍、锡和镧组成；所述锌的质量百分比为8％；所述锰的质量百分比为0.1％；所述锶的质量百分比为0.18％；所述镍的质量百分比为0.2％；所述锡的质量百分比为0.22％；所述镧的质量百分比为0.02％；余量为铝和不可避免的杂质。
所述的耐腐蚀铝合金牺牲阳极，杂质钒含量为0.04％，杂质铜<0.01％，杂质的总量为0.12％。
所述的耐腐蚀铝合金牺牲阳极的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼：将铝锭进行熔炼，得铝液，在熔炼过程中持续通入惰性气体进行保护；
(2)喷淋造粒：铝液保温35min后，将铝液的温度升高至850℃，保温8min，后喷淋造粒，得到铝合金颗粒；
(3)混合：铝合金颗粒置于丙酮中，加入乙醇，350kHz超声清洗3min，再将其置于熔炼炉中加热熔炼成液态铝，并控制液态铝在温度为720℃，保温15min，在铝液中加入锌，熔化、搅拌均匀后，加入用铝箔包裹的锰、锶、镍、锡和镧，至完全熔化，搅匀后扒渣，保温3h，得到混合液；
(4)浇注成型：混合液在模具710℃浇注成型，并冷却至室温，即可。
所述的步骤(1)中，所述的熔炼条件具体为：熔炼温度为750℃，熔炼时间为15min，待所述铝锭完全熔化后，搅拌2min，然后以3℃/min的速度降温至650℃，得到铝液；在熔炼过程中持续通入氮气进行保护。
所述的步骤(2)中，所述的铝合金颗粒过80目筛，取筛下物；筛上物加入铝液中重新处理。
所述的步骤(3)中，所述的锌、铝、锰、锶、镍、锡和镧的纯度均高于99.9％。
实施例3
一种耐腐蚀铝合金牺牲阳极，由铝、锌、锰、锶、镍、锡和镧组成；所述锌的质量百分比为5％；所述锰的质量百分比为0.3％；所述锶的质量百分比为0.10％；所述镍的质量百分比为0.5％；所述锡的质量百分比为0.15％；所述镧的质量百分比为0.05％；余量为铝和不可避免的杂质。
所述的耐腐蚀铝合金牺牲阳极，杂质钒含量为0.03％，杂质铜<0.01％，杂质的总量为0.09％。
所述的耐腐蚀铝合金牺牲阳极的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼：将铝锭进行熔炼，得铝液，在熔炼过程中持续通入惰性气体进行保护；
(2)喷淋造粒：铝液保温30min后，将铝液的温度升高至900℃，保温5min，后喷淋造粒，得到铝合金颗粒；
(3)混合：铝合金颗粒置于丙酮中，加入乙醇，450kHz超声清洗1min，再将其置于熔炼炉中加热熔炼成液态铝，并控制液态铝在温度为750℃，保温10min，在铝液中加入锌，熔化、搅拌均匀后，加入用铝箔包裹的锰、锶、镍、锡和镧，至完全熔化，搅匀后扒渣，保温3.5h，得到混合液；
(4)浇注成型：混合液在模具中700℃浇注成型，并冷却至室温，即可。
所述的步骤(1)中，所述的熔炼条件具体为：熔炼温度为780℃，熔炼时间为10min，待所述铝锭完全熔化后，搅拌3min，然后以2℃/min的速度降温至670℃，得到铝液；在熔炼过程中持续通入氮气进行保护。
所述的步骤(2)中，所述的铝合金颗粒过80目筛，取筛下物；筛上物加入铝液中重新处理。
所述的步骤(3)中，所述的锌、铝、锰、锶、镍、锡和镧的纯度均高于99.9％。
对比例1
将实施例1中的锶元素去除，其余配比和制备方法不变。
对比例2
将实施例1中的钒元素的含量提升至0.07％，其余配比和制备方法不变，杂质的总含量保持不变。
对比例3
将实施例1中的喷淋造粒和有机溶剂超声波清洗两个步骤去除，其余配比和制备方法不变，杂质的总含量保持不变。
以下对实施例1-3和对比例1-3的铝合金牺牲阳极进行测试。
测试1：
电化学性能测试方法参照GB/T 17848-1999中的恒电流实验法，并在常温条件下对实施例1-3和对比例1-3制备得到的所述铝合金牺牲阳极，进行电化学性能及溶液性测试，具体测试数据见表1。
试验介质：人造海水，试验温度为常温。
表1：铝合金牺牲阳极的电化学性能及溶液性测试结果；
Figure BDA0002859254550000071
由以上测试数据可以知道，本发明实施例1-3的铝合金牺牲阳极不但耐磨性能好，而且电流效率高于93％，开路电位为-1.17～-1.21V，电容量≥1200A·h/kg，应用前景广泛。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耐腐蚀铝合金牺牲阳极，其特征在于，由铝、锌、锰、锶、镍、锡和镧组成；所述锌的质量百分比为5～8％；所述锰的质量百分比为0.1～0.3％；所述锶的质量百分比为0.1～0.18％；所述镍的质量百分比为0.2～0.5％；所述锡的质量百分比为0.15～0.22％；所述镧的质量百分比为0.02～0.05％；余量为铝和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的耐腐蚀铝合金牺牲阳极，其特征在于，杂质的总含量低于0.10％。
3.如权利要求2所述的耐腐蚀铝合金牺牲阳极，其特征在于，杂质钒≤0.05％，杂质铜≤0.01％。
4.如权利要求1-3任一所述的耐腐蚀铝合金牺牲阳极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)熔炼：将铝锭进行熔炼，得铝液，在熔炼过程中持续通入惰性气体进行保护；
(2)喷淋造粒：铝液保温30～35min后，将铝液的温度升高至850-900℃，保温5～8min，后喷淋造粒，得到铝合金颗粒；
(3)混合：铝合金颗粒置于丙酮中，加入乙醇，350-450kHz超声清洗1-3min，再将其置于熔炼炉中加热熔炼成液态铝，并控制液态铝在温度为720-750℃，保温10～15min，在铝液中加入锌，熔化、搅拌均匀后，加入用铝箔包裹的锰、锶、镍、锡和镧，至完全熔化，搅匀后扒渣，保温3～3.5h，得到混合液；
(4)浇注成型：混合液在模具中700～710℃浇注成型，并冷却至室温，即可。
5.如权利要求4所述的耐腐蚀铝合金牺牲阳极的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，所述的熔炼条件具体为：熔炼温度为750～780℃，熔炼时间为10～15min，待所述铝锭完全熔化后，搅拌2～3min，然后以2～3℃/min的速度降温至650～670℃，得到铝液；在熔炼过程中持续通入氮气进行保护。
6.如权利要求4所述的耐腐蚀铝合金牺牲阳极的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，所述的铝合金颗粒过80目筛，取筛下物；筛上物加入铝液中重新处理。
7.如权利要求4所述的耐腐蚀铝合金牺牲阳极的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，所述的锌、铝、锰、锶、镍、锡和镧的纯度均高于99.9％。
8.如权利要求4所述的耐腐蚀铝合金牺牲阳极的制备方法，其特征在于，所述的铝合金牺牲阳极，电流效率高于93％，开路电位为-1.17～-1.21V，电容量≥1200A·h/kg。
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