專利名稱：一種高電流效率的鎂犧牲陽極及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于輕金屬功能材料的設計和制造領域，涉及一種用鋁錳合金和鎂釔合金
進行合金化的高電流效率鎂犧牲陽極的方法。
背景技術：
犧牲陽極從發(fā)明至今已近200年的歷史了。由于犧牲陽極保護法不需要外加電 源，對鄰近金屬設備不會造成干擾，電流分散能力好，設備簡單，施工方便不用經(jīng)常的維護 檢修等特點，已被廣泛用于船舶、海上建筑物、水下設備、地下輸油輸氣管道、地下電纜、地 下金屬油罐以及海水冷卻系統(tǒng)的保護。 隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，犧牲陽極技術也在不斷的前進。通常使用的犧牲陽極 有鎂合金、鋅合金和鋁合金。由于它們的電化學性質各有所異，因此應用的領域也不同，但 在選擇上并沒有嚴格的界限，主要是依靠周圍環(huán)境的導電性能來決定。 一般在高電阻率的 土壤、淡水中選用鎂合金；在低電阻率的土壤中選擇鋅合金；在海水中選用鋅合金和鋁合 金。國內外已經(jīng)根據(jù)犧牲陽極特有的優(yōu)點，將其使用于各個領域的金屬材料保護。
國外對犧牲陽極的研究開發(fā)較早，從材料到應用技術都早已經(jīng)商品化，例如80年 代就有美國的DOW化學公司和HARCO公司生產(chǎn)應用于土壤中的鎂合金犧牲陽極，日本也在 很早就有了鎂合金犧牲陽極的工業(yè)標準。國內對于犧牲陽極研究起步較晚，但是現(xiàn)在對犧 牲陽極的研究已經(jīng)有了很大的進展，通過各種不同的方法來改變合金的制備工藝，使不同 合金的犧牲陽極在性能上也有了很大的提高。 土壤中金屬的犧牲陽極保護，主要集中鎂陽極的研究，主要是由于鎂不容易鈍化， 并且鎂的激勵電壓最高。由于這些特性以及其高的電流容量，鎂特別適合作為犧牲陽極使 用。鎂的標準電極電位為-2.37V (EH)，在海水中的穩(wěn)定電位為-1.45V(E》，鎂基犧牲陽極 電位較負，陽極輸出電流大，發(fā)送距離遠，陽極極化率低，溶解均勻，保護效果可靠。現(xiàn)在普 遍使用的鎂合金犧牲陽極有三類純鎂，Mg-Mn系合金和Mg-AI-Zn-Mn系合金，它們的共同 特點是電位比較負、極化率也很低、密度小、理論電容量大，與鐵的有效電位差很大，保護半 徑大。但不足之處是鎂的自腐蝕較嚴重，并隨介質中含鹽量的增加而增加，因此，純鎂實際 有效電流容量較理論電流容量小得多。鎂陽極的電流效率也不高，通常只有55%左右，比鋅 基合金和鋁基合金犧牲陽極的電流效率要低得多，而且表面難以形成有效的護膜，在水介 質中自腐蝕反應劇烈。因此，鎂陽極多用于電阻較高的土壤中和淡水中的金屬設備保護。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有犧牲陽極電流效率低下的不足進行改進，通過添加稀土 元素達到提高犧牲陽極的電流效率，擴大保護半徑，延長使用壽命，降低犧牲陽極的消耗的 目的。 本發(fā)明所述的一種高電流效率的鎂犧牲陽極，該陽極的化學成分(質量百分比) 為A15. 8 6. 4，Zn3. 0 3. 5，MnO. 25 0. 35，Y0. 48 0. 52，Mg余量。開路電位1. 4 1. 5 (-V)，電流效率63 66%。 —種高電流效率的鎂犧牲陽極的制備方法，其特征在于包括以下步驟
(1) 按照配方A15. 8 6. 4， Zn3. 0 3. 5， MnO. 25 0. 35， Y0. 48 0. 52， Mg余量，原
材料的配比是:Mg :鋁鋅:鋁錳合金(AlMnlO):鎂釔合金(MgY30) =27. 58 :1. 9 :1. 03 :0. 1 : 0. 16 ;
(2) 取純度大于99. 95%的鎂錠，并將其放入坩堝，表面撒上覆蓋劑，在760 78(TC熔煉 使其成為熔體；
(3) 向熔體中依次加入經(jīng)過150 20(TC預熱烘烤的鋁、鋁錳合金(AlMnlO)、鎂釔合金 (MgY30)，比例為1 :0. 05 :0. 08，溶化約20 30分鐘；
(4) 待金屬全部溶化均勻后，加入鋅，再控制溫度在710 73(TC下利用精煉劑進行精煉 處理，精煉處理時間10 20分鐘；
(5) 720 76(TC靜置保溫20 40分鐘，之后將合金液澆入模具中凝固成型。
所述的覆蓋劑為RJ-2型熔劑覆蓋劑。 所述的精煉劑是RJ-2型熔劑C2C16。 精煉處理是指利用精煉劑與熔液的充分接觸來潤濕夾雜物，并將其聚合于精煉 劑中，隨同精煉劑沉析于坩堝底部的一種處理方法。 按照國標IDTAS精煉處理是指利用精煉劑與熔液的充分接觸來潤濕夾雜物，并 將其聚合于精煉劑中，隨同精煉劑沉析于坩堝底部的一種處理方法。TMG97 :1997的評價 方法測其電流效率為63. 8%，而空白對照組的電流效率僅為50%，并且比國家標準中規(guī)定的 55%高8. 8%個百分點；采用該犧牲陽極進行的陰極保護試驗，保護效率高達97. 29%。
該發(fā)明應用于埋地金屬的防腐蝕時，通過添加稀土元素能最大程度的提高犧牲陽 極以及埋地金屬的使用效率，減少資源和能源的消耗，達到節(jié)能減排的目的。
具體實施例方式以下通過具體的實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步的描述
首先設計高電流效率的鎂犧牲陽極的配方化學成分(質量百分比)為A15. 8 6. 4，
Zn3. 0 3. 5， MnO. 29 0. 33， YO. 48 0. 52， Mg余量。按照配方計算出原材料的配比是 Mg :鋁鋅:鋁錳合金(AlMnlO):鎂釔合金(MgY30) =27. 58 :1. 9 :1. 03 :0. 1 :0. 16。 其次制備鎂犧牲陽極按照上述配方稱取取符合純度大于99. 95%的鎂錠，并將其 放入坩堝，在表面撒上覆蓋劑，在760-78(TC熔煉使其成為熔體；再依次加入已經(jīng)在150 20(rC下預熱烘烤的鋁、鋁錳合金(AlMr^。)、鎂釔合金(MgY30)，比例為1 :0. 05 :0. 08，溶化約20 30分鐘；金屬全部溶化均勻后，加入鋅，再控制溫度710 73(TC下用精煉劑進行精煉處 理，精煉處理時間10 20分鐘；再在720 76(TC下靜置保溫20 40分鐘，之后將合金 液澆入模具中凝固成型后制得。
權利要求
一種高電流效率的鎂犧牲陽極，其特征在于，該陽極配方質量百分比為Al 5.8～6.4 ，Zn 3.0～3.5，Mn 0.25～0.35，Y0.48～0.52，余量為Mg，開路電位1.4~1.5(-V)，電流效率63～66%。
2. —種高電流效率的鎂犧牲陽極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1) 取純度大于99. 95%的鎂錠，并將其放入坩堝，表面撒上覆蓋劑，在760 78(TC熔煉 使其成為熔體；(2) 向熔體中依次加入經(jīng)過150 20(TC預熱烘烤的鋁、鋁錳合金AlMn『鎂釔合金 MgYs。，其比例為1 :0. 05 :0. 08，溶化20 30分鐘；(3) 待金屬全部溶化均勻后，加入鋅，再控制溫度在710 73(TC下加入精煉劑進行精煉 處理，精煉處理時間10 20分鐘；(4) 720 76(TC靜置保溫20 40分鐘，之后將合金液澆入模具中凝固成型。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種高電流效率的鎂犧牲陽極的制備方法，其特征在于，所 述的覆蓋劑為RJ-2型熔劑覆蓋劑。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種高電流效率的鎂犧牲陽極的制備方法，其特征在于，所 述的精煉劑是RJ-2型熔劑C2C16。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高電流效率的鎂犧牲陽極及其制備方法，Al5.8～6.4，Zn3.0～3.5，Mn0.25～0.35，Y0.48～0.52，余量為Mg，開路電位1.4~1.5(-V)，通過添加稀土元素達到提高犧牲陽極的電流效率，擴大保護半徑，延長使用壽命，降低犧牲陽極的消耗的目的，其電流效率高達63.8%，比國家標準中規(guī)定的55%高8.8%個百分點。用于埋地金屬的防腐蝕時，能擴大保護半徑，延長使用壽命，降低犧牲陽極的消耗。
文檔編號C23F13/14GK101768745SQ201010118658
公開日2010年7月7日 申請日期2010年3月5日 優(yōu)先權日2010年3月5日
發(fā)明者馮拉俊, 王紫鵬, 郭安祥, 閆愛軍 申請人:陜西電力科學研究院