CN1272469C - 一种添加铈的铝合金牺牲阳极 - Google Patents
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Abstract
一种添加元素铈的铝合金牺牲阳极，主要成分为：以铝为原料，添加元素锌Zn、铟In、镉Cd、镁Mg，还添加了稀土元素铈Ce。以A0C铝为原料，其成份如下：锌2.5～5.2wt%，铟0.018～0.050wt%，镉0.005～0.020wt%，镁0.08～0.15wt%，铈0.05～0.50wt%，杂质总量≤0.30wt%，其中：杂质铁+铜+镍≤0.15wt%，硅+钙≤0.15wt%，余量为铝。本发明的优点是：由于以铈为主的添加元素的作用，使铝合金晶粒明显细化，并且比较均匀，降低了铝的氧化程度和杂质相的电位，减少了微电池引起的腐蚀。该牺牲阳极不仅可以在海洋环境中使用，也可以在淡水、污水环境中使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种对导电水性溶液(淡水、海水、污水、电解液)或含有水溶液的环境(如泥土、海滩等)中的钢铁构件或电极电位比钢铁更正的金属材料实施腐蚀防护的阴极保护技术中的牺牲阳极的保护方法，特别是一种牺牲阳极法中的铝合金牺牲阳极的制备方法。
背景技术
使用牺牲阳极来保护钢铁不被腐蚀，或减缓腐蚀是阴保技术当中的方法之一。现有的作为牺牲阳极的材料普遍选用锌和锌合金、镁和镁合金、铝和铝合金。三者相比，以铝为基础的铝合金牺牲阳极具有一定的优点：其发电量是锌阳极的3.6倍，镁阳极的1.5倍；而它的消耗量是锌阳极的1/3，镁阳极的1/2，所以备受科学家的关注。铝来源广泛，随着电解技术的提高，成本越来越低；由于铝是轻金属，是在地壳中含量最多的金属元素，又无公害。因此，以铝为基础的牺牲阳极受到欢迎。
但是，以铝合金作为牺牲阳极，又存在一些缺陷：
1、由于铝纯化比较快，而且膜薄而致密，腐蚀产物不宜脱落，使牺牲阳极效率降低
2、通用的铝合金牺牲阳极晶粒比较粗，在使用过程中，常常出现大块脱落等不均匀损耗现象，达不到设计水平；
3、目前市场上使用的铝合金阳极中，很多添加元素的电极电位比铝正，并且常常产生第三相，出现微电池腐蚀，降低了牺牲阳极效果，增加了牺牲阳极的自我损耗。
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的问题，提供一种添加铈(Ce)的铝合金牺牲阳极。
发明内容
本发明的添加铈Ce的铝合金牺牲阳极主要成分为：以铝为原料，添加元素锌Zn、铟In、镉Cd、镁Mg，其特征在于其中还添加了稀土元素铈Ce。其中以A00铝为原料，其成份如下：
表 AZICd-Ce铝合金牺牲阳极
| 组成元素 | 添加元素 重量百分比wt％ | 有害杂质wt％ | 其它杂质wt％ | 余量 | ||||
| 锌Zn | 铟In | 镉Cd | 铈Ce | 镁Mg | 铁+铜+镍Fe+Cu+Ni | 硅+钙Si+Ca | ||
| 重量百分比wt％ | 2.5-5.2 | 0.018-0.050 | 0.005-0.020 | 0.05-0.50 | 0.08-0.15 | ≤0.15 | ≤0.15 | 铝Al |
上述以铝为原料添加元素的重量百分比为：锌2.5～4.5wt％，铟0.018～0.030wt％，镉0.005～0.010wt％，镁0.08～0.10wt％，铈0.10～0.15wt％，杂质总量为≤0.30wt％，其中：有害杂质铁+铜+镍≤0.15wt％，其他杂质≤0.15wt％，余量为铝。
该牺牲阳极可以采用铸造工艺，也可以采用其它冶金手段制造。
本发明的优点是：由于以铈为主的添加元素的作用，使铝合金晶粒明显细化，并且比较均匀；由于铈的净化作用和优先氧化作用，降低了铝的氧化程度；添加元素铈呈弥散相分布在晶界处，降低了杂质相的电位，减少了微电池引起的腐蚀。所以，该牺牲阳极的电流效率提高5％；腐蚀产物比较容易脱落，牺牲效果得到了提高。该牺牲阳极不仅可以在海洋环境中使用，也可以在淡水、污水环境中使用。
具体实施方式
实施例一
海洋中的水或船闸，海洋环境对钢铁构成严重的腐蚀危害。由于闸门的配套钢铁构件，如门槽、门框、底槛、门楣钢筋等长期浸泡在海水，或氯离子含量高的河水中，受到严重的电化学腐蚀，对该水或船闸预埋件钢结构系统采用本发明牺牲阳极进行防腐安排，即在每扇闸门的背水面和迎水面各安装一个以A00铝为原料制成的AZICd-Ce合金牺牲阳极。先制作用于水或船闸预埋件钢结构的牺牲阳极，其成份是：Zn3.0wt％；In0.020wt％；Cd0.010wt％；Ce0.06wt％；Mg0.08wt％；杂质总量为≤0.30wt％，余量为铝。形状为梯形，尺寸是(110+130)×120×500mm。将该牺牲阳极安装于水或船闸的结构墙上，然后两端与预埋件通过“导线”电焊接，保持牺牲阳极与预埋件钢结构“零”电阻连接。两个月后检查，发现原钢铁预埋件的锈斑未见扩大；未出现新的锈斑；剥开旧的锈斑后，露出铮亮的钢铁表面。检查牺牲阳极，表面出现如疱疹状的颗粒，用手指去摩，为白色粉末，比较疏松。说明本发明的牺牲阳极确实起到了阴保的作用，牺牲阳极的性能确实得到了改进，即腐蚀物疏松，容易脱落，并且未见一般牺牲阳极容易出现的晶界腐蚀引起的脱落。
实施例二
对石化厂的巨型储油罐底板的腐蚀防护，用本发明作为内底板的牺牲阳极。其阳极成份是：Zn2.5wt％；In0.020wt％；Cd0.010wt％；Ce0.08wt％；Mg0.08wt％；杂质总量≤0.30wt％，余量为铝。形状为梯形，分两种，一种是安装在侧板，具体尺寸是(115+130)×500×120mm，质量22公斤；另一种是安装在罐底，具体尺寸是(115+135)×500×120mm，质量是45公斤。安装时将牺牲阳极电焊接在已预先电焊接在油罐底板和侧板的支架上，所以，牺牲阳极与油罐底板、侧板均是“零”电阻连接。这是采用本发明实施大面积的阴保防护。
Claims (5)
1、一种添加元素铈的铝合金牺牲阳极，其主要成分为：以铝为原料，添加元素锌、铟、镉、镁，其特征在于其中还添加了稀土元素铈。
2、根据权利要求1所述的一种添加元素铈的铝合金牺牲阳极，其特征在于所述以铝为原料添加元素的重量百分比为：锌2.5～5.2wt％，铟
0.018～0.050wt％，镉0.005～0.020wt％，镁0.08～0.15wt％，铈0.05～0.50wt％，杂质总量≤0.30wt％，其中：杂质铁+铜+镍≤0.15wt％，硅+钙≤0.15wt％，余量为铝。
3、根据权利要求1所述的一种添加元素铈的铝合金牺牲阳极，其特征在于所述添加元素铈的重量百分比为0.10～0.15wt％。
4、根据权利要求1所述的一种添加元素铈的铝合金牺牲阳极，其特征在于所述以铝为原料添加元素的重量百分比为：锌2.5～4.5wt％，铟0.018～0.030wt％，镉0.005～0.010wt％，镁0.08～0.10wt％，铈0.10～0.15wt％，杂质铁+铜+镍≤0.15wt％，其他杂质≤0.15wt％，余量为铝。
5、根据权利要求1所述的一种添加元素铈的铝合金牺牲阳极，其特征在于所述铝原料采用A00铝。
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