CN104562044A - 一种新型镁合金牺牲阳极材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型镁合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于发明一种新型镁合金阳极材料的制备方法，该新型镁合金牺牲阳极材料是以AZ31型镁合金作为基材，添加Ce，Ca，Cd，Y，Sn，Ga，In，Ti等8种合金元素，通过控制相关条件和参数，进行合金化冶炼。制备的新型镁合金牺牲阳极材料与GB/T17731-2004镁合金阳极系列性能相比，具有开路电位低，电流效率高，抗自腐蚀能力强等特点，特别适用于土壤、海水等环境体系下的阴极保护，具有广泛的应用领域。
Description
技术领域
本发明属新材料制备技术领域。
背景技术
电化学保护是一种防止金属腐蚀的有效方法，牺牲阳极保护是电化学保护方法的一种，该方法借助于外加牺牲阳极提供电子给被保护体(金属构件)从而以牺牲外加阳极为代价使被保护体达到免蚀效果。牺牲阳极的电化学性能决定了该方法的应用领域和实施的经济性。目前国际通用牺牲阳极有三类：镁基阳极、锌基阳极及铝基阳极。相对于锌、铝两种金属材料，镁阳极因具有较高的激励电压及理论电流容量，来源广泛，价格低廉，在工程上得到了较好的应用。
但目前国内外开发的镁合金阳极（常用牌号如：AZ31、AZ91、AZ63等），因传统的浇铸法使镁合金中常掺杂有Fe、Ni、Cu和Co等杂质元素，这些杂质元素与镁形成金属间化合物，增加了镁的自溶性，导致其有效电流容量小，电流效率（有效电流容量与理论电流容量之比）低的弊端，仅能利用镁合金电流容量的50%，工程中，镁阳极材料近50%因自腐蚀、析氢反应、离子侵蚀所无端耗废，不仅造成了资源的浪费、增加了防腐蚀成本。同时也使其应用领域受到限制。因此研制高效低耗镁合金牺牲阳极材料及其制备方法，具有重要的价值。
海水介质中的金属构筑物的腐蚀与防护具有特殊重要意义，由于海水的强腐蚀性等特殊性质，目前，通常采用锌基阳极作为阴极保护的牺牲阳极材料。锌阳极材料的理论电流容量低，污染严重，即使在高纯锌阳极的晶界区也会出现高密度的晶体缺陷，导致锌皮的不均匀腐蚀剥离。而镁合金阳极因其抑制自腐蚀性能低，在海水体系中的应用尚属空白。开发应用于海水中的高效、环境友好的阴极保护牺牲阳极材料并应用于海水构筑物，其市场前景十分广阔。
发明内容
发明一种新型镁合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于以AZ31型镁合金作为冶炼基材，添加Ce，Ca，Cd，Y，Sn，Ga，In，Ti等8种合金元素进行合金化熔炼。
一种新型镁合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于添加Ca、Cd、Y、Sn、In、Ga、Ce、Ti共8种合金元素，新型镁合金牺牲阳极材料化学成分按质量百分数(wt%)计：Al：2.1-3.2；Mn：0.2-1.0；Zn：0.5-1；Ca：0-0.15；Cd：0.02-0.14；Y：0-0.04；Sn：0.06-0.08；In：0.016-0.032；Ga：0.010-0.012；Ce：0.2-0.8；Ti：0.12-0.18，Si≤0.05；Cu≤0.01；Ni≤0.001；Fe≤0.002，余量为Mg。
一种新型镁合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于8种添加元素可单一或混合添加后进行合金化冶炼。
一种新型镁合金牺牲阳极材料的制备方法，搜制备的新型镁合金牺牲阳极材料其特征在于其电化学性能指标为：开路电位，-1.82~-1.98V（相对Cu/CuSO4参比电极），电流效率，70%-74%，自腐蚀速率，0.3~0.5mg/(cm2·d)。
具体实施方式
一种新型镁合金牺牲阳极材料的制备方法，是将AZ31型镁合金阳极按重量分数备料并置于坩埚中，坩埚内填充保护熔剂KCl：5%~10%、MgCl2：5%~10%、MgSO4：4%~8%、K2SO4：4%~8%、NaF：5%~10%。坩埚外包裹抗氧化性保护药剂并制成煅烧原始试样。将煅烧原始试样置于冶炼炉中进行两段式程控升温预热，预热时间为90 ~120分钟；第一段升温至500℃，预热时间为60 ~120分钟；第二段升温至900℃，第二段预热时间为30 ~60分钟。然后对试样恒温冶炼，控制温度为900℃，恒温时间为180 ~240分钟。最后对试样进行两段式降温，第一段从900℃降至300℃，降温时间为150 ~200分钟，第二段从300℃降至25℃，降温时间为60 ~90分钟。当煅烧试样降温结束后，再升温至150~250℃，回火煅烧100 ~150分钟，然后降至室温。
Claims (4)
1.一种新型镁合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于以AZ31型镁合金作为冶炼基材，添加Ce，Ca，Cd，Y，Sn，Ga，In，Ti等8种合金元素进行合金化熔炼。
2.基于权利要求1，一种新型镁合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于新型镁合金牺牲阳极材料化学成分按质量百分数(wt%)计：Al：2.1-3.2；Mn：0.2-1.0；Zn：0.5-1；Ca：0-0.15；Cd：0.02-0.14；Y：0-0.04；Sn：0.06-0.08；In：0.016-0.032；Ga：0.010-0.012；Ce：0.2-0.8；Ti：0.12-0.18，Si≤0.05；Cu≤0.01；Ni≤0.001；Fe≤0.002，余量为Mg。
3.基于权利要求1，一种新型镁合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于8种添加元素可单一或混合添加后进行合金化冶炼。
4.基于权利要求1，一种新型镁合金牺牲阳极材料制备方法，其特征在于将AZ31型镁合金阳极按重量分数备料并置于坩埚中，坩埚内填充保护熔剂KCl：5%~10%、MgCl2：5%~10%、MgSO4：4%~8%、K2SO4：4%~8%、NaF：5%~10%；坩埚外包裹抗氧化性保护药剂并制成煅烧原始试样；将煅烧原始试样置于冶炼炉中进行两段式程控升温预热，预热时间为90 ~120分钟；第一段升温至500℃，预热时间为60 ~120分钟；第二段升温至900℃，第二段预热时间为30 ~60分钟；然后对试样恒温冶炼，控制温度为900℃，恒温时间为180 ~240分钟；最后对试样进行两段式降温，第一段从900℃降至300℃，降温时间为150 ~200分钟，第二段从300℃降至25℃，降温时间为60 ~90分钟；当煅烧试样降温结束后，再升温至150 ~250℃，回火煅烧100 ~150分钟，然后降至炉温。
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