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一種深海用高效鋁合金犧牲陽(yáng)極及其制造方法與流程

文檔序號(hào):12744144閱讀:373來(lái)源:國(guó)知局
本發(fā)明涉及一種鋁合金犧牲陽(yáng)極及其熔鑄工藝,尤其是一種一種深海用高效鋁合金犧牲陽(yáng)極及其制造方法,屬于合金制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)
:隨著陸地油氣資源的日趨枯竭,開發(fā)利用海洋石油資源已成解決能源問題的必由之選。但是金屬構(gòu)件極易在海洋環(huán)境中發(fā)生腐蝕,因此海洋腐蝕防護(hù)是可發(fā)利用海洋資源的技術(shù)前提。犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)法是一種在海洋環(huán)境中常用的腐蝕防護(hù)方法,其核心技術(shù)是將電負(fù)性較強(qiáng)的金屬與被保護(hù)金屬構(gòu)件連接形成原電池,使金屬構(gòu)架電位發(fā)生負(fù)移從而避免被腐蝕,而電負(fù)性較強(qiáng)的金屬在保護(hù)過程中失去電子發(fā)生溶解并慢慢消耗,所以被稱為犧牲陽(yáng)極。該方法與其它防腐措施相比具有維護(hù)簡(jiǎn)單、施工方便且不易過保護(hù)等特點(diǎn),因此極適合應(yīng)用于海洋環(huán)境中。但是不同于淺層海水環(huán)境,深海環(huán)境具有溫度低、溶解氧含量低、壓強(qiáng)大等特點(diǎn),這些因素嚴(yán)重影響犧牲陽(yáng)極的電化學(xué)性能。現(xiàn)有犧牲陽(yáng)極大多按GB-T4948-2002《鋁-鋅-銦系合金犧牲陽(yáng)極》生產(chǎn),該型犧牲陽(yáng)極在低溫低氧條件下使用時(shí),犧牲陽(yáng)極腐蝕產(chǎn)物會(huì)附著在陽(yáng)極表面,造成陽(yáng)極溶解不均勻、電位正移、電流效率降低;嚴(yán)重影響犧牲陽(yáng)極的腐蝕防護(hù)效果。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:鑒于現(xiàn)有犧牲陽(yáng)極在深海條件使用時(shí)存在的問題,本方面提供了一種深海用高效鋁合金犧牲陽(yáng)極及其制造方法。本發(fā)明也電解原鋁液為原料,通過精煉去除夾雜物并進(jìn)行脫氣處理;通過調(diào)整合金元素種類和含量,提高犧牲陽(yáng)極在深海條件下的活性,采用吹氣攪拌保證合金成分均勻;并且在澆鑄后采用水冷的方法提高冷卻速度以減少偏析相,同時(shí)還起到了細(xì)化組織,確保溶解形貌均勻等作用。本發(fā)明具體實(shí)施步驟如下:(1)取一定量電解原鋁液;(2)采用氬氣負(fù)載精煉劑噴吹精煉,精煉結(jié)束后吹氬脫氣并扒渣;(3)加入合金元素并吹氬攪拌;(4)控制澆鑄時(shí)模具溫度低于400℃;(5)待合金凝固后取出噴水快冷。本發(fā)明通過在合金中適量添加鐵元素以增強(qiáng)犧牲陽(yáng)極的活性;鐵元素的加入能提高析出相的含量進(jìn)而促進(jìn)合金的活化溶解,但是過多的鐵會(huì)提高合金的自腐蝕率降低電流效率,過少則無(wú)法起到活化溶解的作用,因此本發(fā)明中鐵元素的含量必須嚴(yán)格控制。采用常規(guī)鑄造工藝生產(chǎn)的犧牲陽(yáng)極晶粒粗大、鑄造缺陷較多,在深海條件下使用時(shí)易發(fā)生晶粒脫落。本發(fā)明通過合金液精煉攪拌避免了夾雜物產(chǎn)生并保證了合金成分的均勻性;通過控制模具溫度、水冷等方法提高冷卻速度使合金晶粒細(xì)化并減少鑄造缺陷,同時(shí)提高冷卻速度也可使析出相分布更為均勻。合金成分和微觀組織的均勻分布都為犧牲陽(yáng)極均勻溶解提高了保障。本發(fā)明所制得高活性犧牲陽(yáng)極,與執(zhí)行GB-T4948-2002《鋁-鋅-銦系合金犧牲陽(yáng)極》生產(chǎn)鋁合金犧牲陽(yáng)極相比,在實(shí)驗(yàn)室模擬深海中工作電位負(fù),電流效率高,溶解形貌均勻。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例1一種適于深海環(huán)境的鋁合金犧牲陽(yáng)極,由鋁、鋅、銦、鎂、鈦和鐵組成,上述適用于深海的高活性鋁合金犧牲陽(yáng)極的制備方法,具體步驟為:(1)取一定量電解原鋁液;(2)采用氬氣負(fù)載精煉劑噴吹精煉,精煉結(jié)束后吹氬脫氣并扒渣;(3)加入合金元素并吹氬攪拌;(4)澆鑄時(shí)模具溫度為380℃;(5)待合金凝固后取出噴水快冷。本發(fā)明相關(guān)測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)產(chǎn)品:對(duì)照試樣為按GB-T4948-2002《鋁-鋅-銦系合金犧牲陽(yáng)極》生產(chǎn)的鋁-鋅-銦-鎂-鈦犧牲陽(yáng)極;產(chǎn)品1-實(shí)施例1所生產(chǎn)鋁合金犧牲樣。成分分析結(jié)果見表1。試驗(yàn)方法:參照?qǐng)?zhí)行GB-T4948-2002《鋁-鋅-銦系合金犧牲陽(yáng)極》中的測(cè)試方法,模擬深海環(huán)境測(cè)試溫度為4℃,海水中氧含量為4ppm。性能對(duì)比結(jié)果:見表2。表1成分分析結(jié)果產(chǎn)品鋅/wt%銦/wt%鎂/wt%鈦/wt%鐵/wt%鋁對(duì)照試樣5.040.0321.250.0540.05余量產(chǎn)品15.010.0221.510.0520.10余量表2性能對(duì)比產(chǎn)品開路電位/V工作電位/V實(shí)際電容量/A·h/kg電流效率/%溶解狀況對(duì)比產(chǎn)品-1.132-1.064262691.8溶解不均勻產(chǎn)品1-1.139-1.069266293.1溶解均勻?qū)嵤├?一種適于深海環(huán)境的鋁合金犧牲陽(yáng)極,由鋁、鋅、銦、鎂、鈦和鐵組成,上述適用于深海的高活性鋁合金犧牲陽(yáng)極的制備方法,具體步驟為:(1)取一定量電解原鋁液;(2)采用氬氣負(fù)載精煉劑噴吹精煉,精煉結(jié)束后吹氬脫氣并扒渣;(3)加入合金元素并吹氬攪拌(4)澆鑄時(shí)模具溫度為380℃(5)待合金凝固后取出噴水快冷。本發(fā)明相關(guān)測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)產(chǎn)品:對(duì)照試樣為按GB-T4948-2002《鋁-鋅-銦系合金犧牲陽(yáng)極》生產(chǎn)的鋁-鋅-銦-鎂-鈦犧牲陽(yáng)極;產(chǎn)品1-實(shí)施例1所生產(chǎn)鋁合金犧牲樣。成分分析結(jié)果見表3。試驗(yàn)方法:參照?qǐng)?zhí)行GB-T4948-2002《鋁-鋅-銦系合金犧牲陽(yáng)極》中的測(cè)試方法,模擬深海環(huán)境測(cè)試溫度為4℃,海水中氧含量為4ppm。性能對(duì)比結(jié)果見表4。表3成分分析產(chǎn)品鋅/wt%銦/wt%鎂/wt%鈦/wt%鐵/wt%鋁對(duì)照試樣5.040.0321.250.0540.04余量產(chǎn)品25.130.0191.560.0560.15余量表4性能對(duì)比產(chǎn)品開路電位/V工作電位/V實(shí)際電容量/A·h/kg電流效率/%溶解狀況對(duì)比產(chǎn)品-1.132-1.064262591.8溶解不均勻產(chǎn)品2-1.148-1.089267593.7溶解均勻?qū)嵤├?一種適于深海環(huán)境的鋁合金犧牲陽(yáng)極,由鋁、鋅、銦、鎂、鈦和鐵組成,上述適用于深海的高活性鋁合金犧牲陽(yáng)極的制備方法,具體步驟為:(1)取一定量電解原鋁液;(2)采用氬氣負(fù)載精煉劑噴吹精煉,精煉結(jié)束后吹氬脫氣并扒渣;(3)加入合金元素并吹氬攪拌(4)澆鑄時(shí)模具溫度為380℃(5)待合金凝固后取出噴水快冷。本發(fā)明相關(guān)測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)產(chǎn)品:對(duì)照試樣為按GB-T4948-2002《鋁-鋅-銦系合金犧牲陽(yáng)極》生產(chǎn)的鋁-鋅-銦-鎂-鈦犧牲陽(yáng)極;產(chǎn)品1-實(shí)施例1所生產(chǎn)鋁合金犧牲樣。成分分析結(jié)果見表5。試驗(yàn)方法:參照?qǐng)?zhí)行GB-T4948-2002《鋁-鋅-銦系合金犧牲陽(yáng)極》中的測(cè)試方法,模擬深海環(huán)境測(cè)試溫度為4℃,海水中氧含量為4ppm。性能對(duì)比結(jié)果見表6。表5成分分析產(chǎn)品鋅/wt%銦/wt%鎂/wt%鈦/wt%鐵/wt%鋁對(duì)照試樣5.040.0321.250.0540.05余量產(chǎn)品35.070.0201.540.0490.15余量表6性能對(duì)比產(chǎn)品開路電位/V工作電位/V實(shí)際電容量/A·h/kg電流效率/%溶解狀況對(duì)比產(chǎn)品-1.132-1.064262591.8溶解不均勻產(chǎn)品3-1.153-1.092267093.4溶解均勻當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 
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