CN1224069A - 耐蚀铝合金及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种耐蚀铝合金及其应用,是在铝合金中加入混合稀土、微量元素以达到防腐效果,其铝合金∶混合稀土∶微量元素=100∶0.4～1.8∶0.03～1,所得耐蚀铝合金可采用喷涂和热浸工艺作为金属或其它材料的保护涂层(镀层),还可将上述耐蚀铝合金与环氧树脂混合,制成室温涂覆和堵漏材料。
Description
本发明涉及一种耐蚀铝合金及其应用，尤其是一种含混合稀土铝合金镀覆材料及其应用。
目前，国外金属及其类似材料的镀覆材料，即防蚀合金材料大多发展锌铝系为主，以发挥锌和铝的防蚀特性，形成综合的双重保护作用，如《武汉冶金》1987(1):1-6报导“热喷涂PxZn-Al合金线材研究及其应用”，但实际使用中锌铝合金效果不佳，在其共晶组织中存在选择腐蚀现象。
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，寻找与铝相配合的新型防腐添加剂，以达到优异的防腐效果。
本发明的耐蚀铝合金，选择混合稀土和微量元素作为防腐添加剂，即由铝、混合稀土和微量元素组成，铝∶混合稀土∶微量元素=100∶0.4～1.8∶0.03～1(重量)，其中，混合稀土的主要成分为Ce(铈)、La(镧)、Nd(钕)、Pr(镨)，其组成比可以是Ce∶La∶Nd∶Pr=5～10∶78～84∶＜1∶9～12，或者是Ce∶La∶Nd∶Pr=43～46∶27～32∶10～12∶5～7。
本发明的耐蚀铝合金还可与环氧树脂混合作为高温或室温下的涂覆材料，其耐蚀铝合金∶环氧树脂=6～8∶2～4并加入固化所需量的通用固化剂。
本发明所述微量元素为Mg(镁)、B(硼)、Y(镱)之一种，也可以是它们的混合物，其中以Mg、B为佳，加入量以0.05％为好。
本发明按上述配方的合金可以用作金属表面或其它材料的镀覆材料，其使用方法之一是按上述配方混合搅拌后，流入水冷铜拉丝头成∮6～8mm圆棒再经拉丝机的粗拉，再细拉成∮2～3mm的丝材，将上述丝材放入喷枪中，用传统的喷涂方法进行镀覆。
其二是进行热浸，即将按本发明配方组成的耐蚀铝合金加入热浸锅内，然后将所需镀覆的工件进行处理(如除油、酸冼、加助镀剂等)再放入热浸锅内按传统工艺进行镀覆。
其三是将本发明所述的耐蚀铝合金(铝、混合稀土、微量元素)，在真空和惰性气体保护下进行高压雾化，制成粉末，然后与环氧树脂按上述配方进行混合，并加入通用固化剂，如胺类固化剂，甲胺、乙二胺等，在室温下涂覆所需涂覆的工件，达到防腐耐用和堵漏的目的。
本发明与现有技术相比：由于采用了混合稀土和微量元素，抗腐蚀性能明显优于普通铝合金，特别是耐H2S腐蚀的性能优异。
为了解决石化工业中H2S的腐蚀问题，我们对GT-1(耐蚀铝合金，实施例二的产品)进行了试验，其情况如下：
试验是参照GB10124-88均匀腐蚀全浸试方法，在5％NaCl溶液中通入H2S气体，使其达到饱和条件下进行的。(浓度约2500mg/L)
试验结果表明：普通喷铝试样：铝层已完全剥落，锌底层也脱落，露出母材黄褐色锈；而喷GT-1试样：铝层尚完好。
为了验证在井下的腐蚀情况，我们特进行了在高压釜中的腐蚀试验(模拟川中气田条件)，试验条件为：
容器总压在5.2MPa,H2S分压1.6MPa,CO2分压3MPa，试验温度80℃，试验时间为262小时。
考虑到井下高压条件一般涂层结合力不够，所以我们用热渗方案进行，试验管段经酸洗除锈，再用助镀剂浸泡、烘干放入耐蚀稀土铝合金GT-1的熔融液体中，热浸3～5分钟，即取出冷却。试验结果表明渗稀土铝管段耐蚀性能良好，表面无任何腐蚀缺陷。以上试验共二次在四川石油管理局酸性油田材料腐蚀检测评价中心进行效果良好，这说明渗稀土铝的管材能够在钻井井下环境中耐高温高压的腐蚀。
实验证明：
(1)由于稀土金属加入铝中起到净化、除气、除杂的作用，提高了纯度，提高了品质，在铝中也提高了它的耐蚀性。
(2)稀土的加入能细化晶粒、减少偏折、消除显微不均等使得铝合金的组织均匀，消除了局部腐蚀的现象。
(3)稀土元素加入铝中，分析证明它已介入到表层Al2O3的膜层中。对膜层组织结构起了增强作用，首先使得表面氧化层成份复杂化，提高了该层的抗蚀能力，特别是介入到表层中填补了表缺陷，强化了组织也提高了耐蚀能力。试验还证明稀土金属加入铝中还加厚了表层氧化层的厚度，使得该组织层起到更好的屏蔽作用，阴止了介质的渗透，提高了合金的耐蚀性能。
(4)稀土元素均为表面活性，它的加入大大改善了表层组织和结构，以及晶界、位错等位置都很容易介入加强这些部位的组织，提高了原子结构的完整性，所以也提高了合金的耐蚀性能。
(5)高温氧化中由于稀土元素加入，使得表层的氧化激活能提高了，导致氧化速度减慢，提高了合金的抗氧化性能。
本发明经实验证明：不是所有的混合稀土元素和微量元素都能达到抗腐的效果，必须经过合理的配比才能达到最佳效果。
实施例一：
在100公斤Aoo纯铝中，加入0.9公斤混合稀土(以中间合金的形式加入，其中Ce∶La∶Nd∶Pr=44∶30∶10∶7)，进行精炼，期间加入Mg0.05公斤，搅拌，流入水冷铜拉丝头成∮6mm圆棒，经拉丝机拉成∮2～3mm丝材，装入喷枪进行喷涂。丝材试样50×100mm喷涂后100小时盐雾试验失重0.02克。
实施例二：
在100公斤Aoo纯铝中，加入1.2公斤混合稀土(以中间合金形式加入，其中Ce∶La∶Nd∶Pr=46∶28∶11∶5)并加入B0.045公斤，搅拌后放入热浸锅内，然后加入经处理后的需镀覆工件，在650℃下，处理4分钟，得镀覆材料。
实施例三
在100公斤Aoo纯铝液中，加入1公斤混合稀土(以中间合金的形式加入，其中Ce∶La∶Nd∶Pr=45∶33∶12∶5)，再加入微量元素Mg0.053公斤，高压雾化(在真空和惰性气体保护下)得耐蚀铝合金粉末，冷却后配入环氧树脂30公斤，搅拌进行分装，即得产品。
实施例四
在100公斤Aoo纯铝中，加入1.2公斤混合稀土(以中间合金的形式加入，其中Ce∶La∶Nd∶Pr=6∶80∶0.9∶10，进行精炼，期间加入Mg0.048公斤，搅拌，流入水冷铜拉丝头成∮7mm圆棒，经拉丝机拉成∮2～3mm丝材，装入喷枪进行喷涂。丝材(试样50×100mm)喷涂后100小时盐雾试验失重0.18克。
实施例五：
在100公斤Aoo纯铝中，加入0.6公斤混合稀土(以中间合金形式加入，其中Ce∶La∶Nd∶Pr=9∶72∶0.7∶11，并加入B0.048公斤，搅拌后放入经处理后的需镀覆工件，在645℃下，处理4.5分钟，得镀覆材料。
实施例六：
在100公斤Aoo纯铝液中，加入1.5公斤混合稀土(以中间合金的形式加入，其中Ce∶La∶Nd∶Pr=8∶82∶0.6∶9，再加入微量元素Mg0.082公斤，高压雾化(在真空和惰性气体保护下)得耐蚀铝合金粉末，冷却后配入环氧树脂35公斤，进行分装，即得产品。
Claims (4)
1、一种耐蚀铝合金及其应用，其特征在于它是由铝、混合稀土和微量元素组成，铝∶混合稀土∶微量元素=100∶0.4～1.8∶0.03～1(重量)，其中，混合稀土的主要成分为Ce(铈)、La(镧)、Nd(钕)Pr(镨)，其组成比可以是Ce∶La∶Nd∶Pr=5～10∶78～84∶＜1∶9～12，或者是Ce∶La∶Nd∶Pr=43～46∶27～32∶10～12∶5～7。
2、根据权利要求1所述的耐蚀铝合金及其应用，其特征在于还可与环氧树脂混合作为高温或室温下的涂覆和堵漏材料，其耐蚀铝合金∶环氧树脂=6～8∶2～4，并加入固化所需量的通用固化剂。
3、根据权利要求1所述的耐蚀铝合金及其应用，其特征在于微量元素为Mg(镁)、B(硼)、Y(镱)之一种，也可以是它们的混合物，其中以Mg、B为佳，加入量以0.05％为好。
4、根据权利要求1、3所述的耐蚀铝合金及其应用，其特征在于可采用喷涂，热浸工艺应用于金属及其它材料的表面镀覆。
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Owner name: SICHUAN KAIERTE NEW MATERIAL CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: GAO RUSHENG Effective date: 20140703 |
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Addressee: Sichuan Celtic New Material Co., Ltd. Document name: Notification of Expiration of Patent Right Duration |
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