CN1924098A

CN1924098A - 铝－锌－铟三元铝合金牺牲阳极

Info

Publication number: CN1924098A
Application number: CN 200610068920
Authority: CN
Inventors: 李贵年; 吴建华; 徐云海; 韩振宇
Original assignee: QINGDAO SUNRUI CORROSION AND FOULING CONTROL Co
Current assignee: QINGDAO SUNRUI CORROSION AND FOULING CONTROL Co
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2007-03-07

Abstract

本发明涉及一种阴极保护技术领域中的牺牲阳极保护用铝合金材料，特别是一种铝－锌－铟三元铝合金牺牲阳极，制备时用石墨坩埚盛铝锭，在加热炉中将铝锭溶化，在铝液中添加锌和铟，用石墨棒搅拌，除渣，出炉浇铸而成，铝合金阳极所含成份的重量百分配比为：铝(Al)：93.000－97.300％；锌(Zn)：2.500－7.000％；铟(In)：0.010－0.025％；其杂质含量：铁(Fe)≤0.12％；硅(Si)≤0.12％；铜(Cu)≤0.005％，其阳极材料组成简单，生产成本低，工艺简便，杂质成份少，电化学性能高，表面溶解均匀，可替代现有的应用阳极材料。

Description

铝-锌-铟三元铝合金牺牲阳极

技术领域：

本发明属于阴极保护技术领域中的一种牺牲阳极保护用铝合金材料，尤其是一种铝-锌-铟三元铝合金牺牲阳极。

技术背景：

由于铝合金阳极具有电容量大、电流效率高、工作电位稳定、重量轻、工程造价便宜、可以制作长寿命牺牲阳极的特点，在海洋牺牲阳极阴极保护工程中获得了广泛应用。我国随着沿海工业的飞速发展和海上石油的开发，牺牲阳极阴极保护工程之大，铝合金阳极用量之多，也是前所未有的。所以提高和改善铝合金阳极的电化学性能，对确保工程质量，降低成本，意义深远。

现有的铝阳极材料是铝-锌-铟(Al-Zn-In)系的四元或五元合金，是在Al-Zn-In的基础上又分别添加元素Cd、Si、Sn、Mg和Ti等，其形成的铝合金牺牲阳极材料的性能普遍存在着不能有效满足要求的缺点，特别是在开路电位、工作电位、实际电容量、电流效率和表面溶解状况等性能方面明显存在不理想的因素，而且现有铝合金阳极的主要缺点是合金元素多、生产成本高、工艺复杂、过程不易控制，并且有的合金元素有毒，易污染环境，在某些场合限制了其使用。关于Al-Zn-In三元铝合金牺牲阳极在国内尚未见报道，据检索在国内现有的铝合金阳极的专利文献中，也未查到有关Al-Zn-In三元铝合金阳极的专利技术记载。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有铝合金阳极技术存在的缺点，根据我国铝锭原材料的特点，研制Al-Zn-In三元铝合金牺牲阳极的最优配方，确定合金元素的最佳范围以及主要杂质的控制范围，从而研制出适合海洋环境中使用的、具有优良电化学性能的Al-Zn-In三元铝合金牺牲阳极材料。

为了实现上述发明目的，本发明借助了国产重熔用铝锭国家标准(GB/T1196-2002)的重新修订，牌号为A199.85铝锭铁杂质含量限定在0.12％以下，这就为Al-Zn-In三元铝合金牺牲阳极的研制及推广应用奠定了基础。即在牌号为Al99.85铝材中添加一定量的Zn和In，使得铝合金阳极既达到充分活化，而且又获得了比较高的电容量。

本发明铝合金阳极材料各成份的重量百分配比为：铝(Al)：93.000-97.300％；锌(Zn)：2.500-7.000％；铟(In)：0.010-0.025％；其杂质含量：铁(Fe)≤0.12％；硅(Si)≤0.12％；铜(Cu)≤0.005％。

采用该技术配方制备铝-锌-铟三元铝合金牺牲阳极时采用普通的铝合金阳极制造工艺。用专用石墨坩锅盛铝锭，在加热炉中将铝锭熔化，按照重量配比往熔融的铝液中添加锌(Zn)和铟(In)，用石墨棒搅拌，除渣，出炉浇铸而成。加热炉可采用焦碳炉、电炉、油炉、气炉等。通过严格控制Zn和In的配比，可获得工作电位稳定、电容量高、表面溶解均匀的高性能三元铝合金阳极。

本发明是在溶化后的铝中添加适量的Zn和In，熔铸成Al-Zn-In三元铝合金牺牲阳极，其工作电位负于1.09V(SCE)，实际电容量≥2550A·h/kg，消耗率≤3.44kg/A·a，表面溶解均匀，腐蚀产物自动脱落。

本发明所涉及的铝合金阳极材料与现有的技术相比，具有如下优点：

(1)合金组成简单，是以铝为基体加Zn和In两种元素，从而降低了生产成本，简化了生产工艺；(2)杂质成分控制严格，尤其是铁杂质含量的控制，大都将铁杂质含量控制在0.12％以下。而国产铝合金阳极铁杂质含量控制在0.15％以下；(3)电化学性能高，其电容量可高达2550A·h/kg以上。

具体实施方式：

实施例1：选取铝合金阳极各成份重量百分比为：Zn：2.5％，In：0.010％，Fe：0.08％，Si：0.12％，Cu：0.001％，配好后，采用普通的熔铸法铝合金阳极制造工艺制备成铝-锌-铟三元铝合金牺牲阳极材料。

实施例2：选取铝合金阳极各成份重量百分比为：Zn：7.0％，In：0.025％，Fe：0.08％，Si：0.12％，Cu：0.001％，配好后，采用普通的熔铸法铝合金阳极制造工艺制备成铝-锌-铟三元铝合金牺牲阳极材料。

实施例3：选取铝合金阳极各成份重量百分比为Zn：5.0％，In：0.018％，Fe：0.12％，Si：0.11％，Cu：0.002％，配好后，采用普通的熔铸法铝合金阳极制造工艺制备成铝-锌-铟三元铝合金牺牲阳极材料。

对制备的阳极电化学性能按照GB/T 17848-1999标准的试验方法测试，即阳极为φ16×48mm圆柱体，阳极工作面积为14cm²；阴极是φ110×120mm不锈钢圆筒，有效面积为829cm²；试验介质是青岛海滨洁净的天然海水；阳极电流密度为1.0mA/cm²；在试验温度为20℃条件下进行通电试验，历时10天。

本发明三个实施例制备的铝合金阳极与现有技术阳极材料的两个普通类型的电化学性能对比情况见表1。

表1 铝合金阳极的电化学性能

阳极材料	开路电位-V(SCE)	工作电位-V(SCE)	实际电容量(A·h/kg)	电流效率(％)	表面溶解情况
阳极材料	开路电位-V(SCE)	工作电位-V(SCE)	实际电容量(A·h/kg)	电流效率(％)	表面溶解情况	实施例1	1.135	1.105	2616	90.7	溶解均匀，腐蚀产物自动脱落。
实施例2	1.116	1.102	2567	90.9	溶解均匀，腐蚀产物自动脱落。	实施例1	1.135	1.105	2616	90.7	溶解均匀，腐蚀产物自动脱落。
实施例2	1.116	1.102	2567	90.9	溶解均匀，腐蚀产物自动脱落。	实施例3	1.123	1.108	2578	90.1	溶解均匀，腐蚀产物自动脱落。
对比1型	1.18-1.10	1.12-1.05	≥2400	≥85	产物容易脱落	实施例3	1.123	1.108	2578	90.1	溶解均匀，腐蚀产物自动脱落。
对比1型	1.18-1.10	1.12-1.05	≥2400	≥85	产物容易脱落	对比2型	1.18-1.10	1.12-1.05	≥2600	≥90	表面溶解均匀

本发明制备的阳极材料经对比实验测试其各项性能均优于或等于现有技术制备的阳极材料性能，并在应用中具有良好的实用效果。

Claims

1.一种铝-锌-铟三元铝合金牺牲阳极，制备时用石墨坩埚盛铝锭在加热炉中溶化后添加锌和铟，用石墨棒搅拌，除渣，出炉浇铸而成，其特征在于铝合金阳极的重量百分比配方为：铝：93.000-97.300％；锌：2.500-7.000％；铟：0.010-0.025％；杂质含量：铁≤0.12％；硅≤0.12％；铜≤0.005％。