專利名稱：一種低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在海洋環(huán)境下，針對高強(qiáng)鋼、不銹鋼及鈦合金等氫脆敏感 材料結(jié)構(gòu)物的腐蝕防護(hù)技術(shù)，尤其是涉及一種低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極。
背景技術(shù)：
海洋環(huán)境是一種苛刻的腐蝕環(huán)境，服役于海洋環(huán)境的金屬結(jié)構(gòu)物通常采用 陰極保護(hù)的腐蝕防護(hù)技術(shù)。隨著材料技術(shù)的發(fā)展，高強(qiáng)鋼的強(qiáng)度等級越來越高， 應(yīng)用也越來越廣泛。高強(qiáng)鋼、高強(qiáng)度不銹鋼、鈦合金等材料在武器裝備、海底 管道、海水冷卻水管路系統(tǒng)等方面應(yīng)用很多，這些材料具有氫脆敏感性，隨著 強(qiáng)度的增高，它們易于發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂、腐蝕疲勞、氫脆等問題。研究表明， 保護(hù)電位越負(fù)，高強(qiáng)鋼發(fā)生上述問題的敏感性越大。根據(jù)強(qiáng)度等級的不同，高 強(qiáng)鋼的陰極保護(hù)最佳范圍為-0.77 -0.85V (vs.AgZAgCl參比電極，下同)。
目前，國內(nèi)用于海洋環(huán)境鋼結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)的犧牲陽極有鋁合金犧牲陽極和 鋅合金犧牲陽極，其工作電位分別為-1.10V左右和-1.00V左右，與原材料電位相 比，電位負(fù)移量在300mV和200mV以上，可以保護(hù)普通碳鋼使其免遭腐蝕，但 這些材料的工作電位對于高強(qiáng)鋼可能產(chǎn)生過保護(hù)，使高強(qiáng)鋼有產(chǎn)生氫脆的危險(xiǎn)。
20世紀(jì)90年代，美國、法國、英國等研究人員開始研究用于高強(qiáng)鋼陰極保 護(hù)的低驅(qū)動(dòng)電位犧牲陽極。1996年，法國的LeGuyader在法國和美國申請了用于 高強(qiáng)鋼陰極保護(hù)的低電位犧牲陽極。該陽極工作電位范圍為-700mV -870mV， 溶解形貌不均勻，局部腐蝕現(xiàn)象明顯，電流效率低，僅為55%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲 陽極，通過調(diào)整微量合金化元素的種類和含量，提高陽極綜合電化學(xué)性能。制備的低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極，可控制穩(wěn)定的陽極工作電位在-0.80V -0.85V之間，溶解形貌均勻，電流效率高，為高強(qiáng)鋼、不銹鋼、鈦合金等材料 提供氫脆安全的陰極保護(hù)專用材料。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極以高純鋁為 主要原料，添加元素鋅(Zn)，鎵(Ga)，硅(Si)。各成分的重量百分比是鋅 0.05 1.0%，鎵0.05 0.3°/。，硅0.5 1.5 %;其他雜質(zhì)鐵+銅+鎳^0.15%，鈣 ^0.15%，余量為鋁。
該犧牲陽極可以采用鑄造工藝制造，制造工藝為首先將鋁錠加入熔鋁爐 熔化，在全部鋁錠將要熔化完畢時(shí)加入鋅、鎵、硅等材料，用石墨棒或攪拌裝 置攪拌，然后清除鋁液表面的氧化渣等雜質(zhì)，即可出爐澆鑄，澆鑄過程須連續(xù)， 待鋁液完全冷卻凝固即可。該犧牲陽極也可以采用其它冶金手段制造。
本發(fā)明通過控制合適的微量合金化元素，實(shí)現(xiàn)陽極電位負(fù)移量的控制和陽 極表面的全面活化。其在天然海水中的工作電位在-0.80 -0.85V之間，電位穩(wěn) 定性較好；通過添加Zn和Si，改善了陽極溶解形貌，根據(jù)GB/T17859-1999犧 牲陽極電化學(xué)性能測試標(biāo)準(zhǔn)測試結(jié)果，陽極溶解形貌均勻；電流效率不低于85%。 可滿足高強(qiáng)鋼、不銹鋼及鈦合金等氫脆敏感材料的陰極保護(hù)電位需求。
具體實(shí)施例方式
下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1:
以高純鋁為原料，添加微量合金化元素(重量百分比)鋅0.75% (wt)，鎵 0.10% (wt)，硅0.75% (wt)，其他雜質(zhì)鐵+銅+鎳^0.15%， #5^0.15%,余量為
鋁。采用鑄造工藝制得本發(fā)明的低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極首先將鋁錠加入
熔鋁爐熔化，在全部鋁錠將要熔化完畢時(shí)加入鋅、鎵、硅等材料，用石墨棒或攪拌裝置攪拌，然后清除鋁液表面的氧化渣等雜質(zhì)，即可出爐澆鑄，澆鑄過程
須連續(xù)，待鋁液完全冷卻凝固即可。參照GB/T17859-1999犧牲陽極電化學(xué)性能 測試標(biāo)準(zhǔn)測試結(jié)果，開路電位為-0.843 -0.995V,工作電位為-0.805 -0.834V， 電流效率為85.3%，溶解均勻，腐蝕產(chǎn)物脫落。 實(shí)施例2:
以高純鋁為原料，添加微量合金化元素(重量百分比)鋅0.05% (wt)，鎵 0.30% (wt)，硅1.50°/。 (wt)，其他雜質(zhì)鐵+銅+鎳^0.15%， 1丐^0.15%，余量為 鋁。采用熔煉的方法制得本發(fā)明的低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極。參照 GB/T17859-1999犧牲陽極電化學(xué)性能測試標(biāo)準(zhǔn)測試結(jié)果，開路電位為-0.835 -0.992V,工作電位為-0.801 -0.831V，電流效率為85.1%,溶解均勻，腐蝕產(chǎn) 物脫落。
實(shí)施例3:
以高純鋁為原料，添加微量合金化元素(重量百分比)鋅1.00% (Wt)，鎵
0.05% (wt)，硅0.50% (wt)，其他雜質(zhì)鐵+銅+鎳當(dāng)0.15%，鈣^0.15%，余量為 鋁。采用熔煉的方法制得本發(fā)明的低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極。參照 GB/T17859-1999犧牲陽極電化學(xué)性能測試標(biāo)準(zhǔn)測試結(jié)果，開路電位為-0.856 -1.035V,工作電位為-0.810 -0.842V，電流效率為86.2°/。，溶解均勻，腐蝕產(chǎn) 物脫落。
權(quán)利要求
1、一種低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極，其特征在于以高純鋁為主要原料，添加元素鋅，鎵，硅，各成分的重量百分比是鋅0.05～1.0％，鎵0.05～0.3％，硅0.5～1.5％；其他雜質(zhì)鐵+銅+鎳≦0.15％，鈣≦0.15％，余量為鋁。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極，其特征在于該 犧牲陽極采用鑄造工藝或其它冶金手段制造。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極，其特征在于該 犧牲陽極在天然海水中的工作電位在-O. 80 -0. 85V之間，電流效率不低于85%, 溶解形貌均勻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低驅(qū)動(dòng)電位鋁合金犧牲陽極。該犧牲陽極以高純鋁為主要原料，添加元素鋅，鎵，硅，各成分的重量百分比是鋅0.05～1.0％，鎵0.05～0.3％，硅0.5～1.5％；其他雜質(zhì)鐵+銅+鎳≤0.15％，鈣≤0.15％，余量為鋁。該犧牲陽極可以采用鑄造工藝或其它冶金手段制造，在天然海水中的工作電位在-0.80～-0.85V之間，溶解形貌均勻，電流效率不低于85％，可應(yīng)用于高強(qiáng)鋼、不銹鋼及鈦合金等氫脆敏感材料結(jié)構(gòu)物的腐蝕防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號C23F13/00GK101445936SQ20081024962
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者錢建華, 閆永貴, 力 馬 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所