專利名稱：一種高負電位鎂基合金犧牲陽極材料及其應用的制作方法
技術領域：
本發明是一種高負電位鎂基合金犧牲陽極材料及其應用，屬于金屬材料的緩蝕， 特別涉及一種犧牲陽極用的鎂合金材料。
背景技術：
金屬材料尤其是鋼鐵材料的化學腐蝕，不僅造成資源的嚴重浪費，而且對人類賴 以生存的環境構成威脅。通過犧牲陽極的方法對金屬構件實施陰極保護，達到減緩金屬材 料腐蝕速度的目的。是近年來廣泛采用的金屬緩蝕方法。金屬鎂具有較高的化學活性，電極電位低，驅動電壓高。而且，在水介質中，金屬鎂 表面的微觀腐蝕電位驅動力大，保護膜易于溶解，鎂表面難以形成有效保護膜。因此，金屬 鎂是一種理想的犧牲陽極材料。鎂合金材料密度小、理論電容量大、電位負、極化率低，對鋼鐵的驅動電壓大于 0. 6V，適合于高電阻率的介質中，如土壤和水環境介質中作為犧牲陽極材料使用。但不足之 處是它們的電流效率低，只有50%左右。人們在鎂中加入適量Al、Zn、Mn、Ce等金屬元素組 成合金，用以改善鎂基合金犧牲陽極的使用性能，不斷取得技術進展。但是現有技術中的鎂 基合金犧牲陽極材料還存在如下問題，有待解決。1.開路電位和閉路電位還不夠負，2.電流效率低，難以超過55%，大于60%的尚未見報導。3.適用范圍窄。

發明內容
本發明的目的在于避免上述現有技術中的不足，而提供一種具有足夠負而且穩定 的開路電位和閉路電位、電流效率高，而且適用范圍廣的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料。本發明的目的可以通過如下措施來達到本發明的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲陽極材 料中，含有如下按照重量份數計的金屬元素組分Mn 0.50 1.3Ga 0.01 0.2Al ≤ 0. 01Fe ≤ 0.01Cu ≤ 0. 01Ni ≤ 0.001Si ≤ 0.05Mg 余量。本發明的發明人通過在鎂合金中添加元素Ga，有效的細化晶粒，提高陽極晶體活 化能，電極電位負移，能有效防止晶界腐蝕。有效地提供了開路電位和閉路電位的負壓程度，提高了鎂基合金犧牲陽極的電流效率。用本發明的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料制 造的犧牲陽極產品成功地應用于船舶、海洋平臺、港口碼頭、跨海大橋、過海管線等結構物 的條件苛刻的防腐工程，從而完成了本發明的任務。本發明的目的還可以通過如下措施來達到本發明的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲陽極材 料中，含有如下按照重量份數計的金屬元素組分Mn 1. 0 1. 3Ga 0. 01 0. 2Al 彡 0. 008Fe ( 0. 005Cu ^ 0. 01Ni ^ 0. 001Si 彡 0. 05Mg 余量。是優選的技術方案。本發明的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲陽極材 料中，含有如下按照重量份數計的金屬元素組分Mn 0. 85Ga 0. 12Al 0. 008Fe 彡 0. 01Cu ^ 0. 01Ni ^ 0. 001Si 彡 0. 05Mg 余量。是一個優選的方案，適用于石油化工、制藥換熱設備的陰極保護犧牲陽極的制造。本發明的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲陽極材 料中，含有如下按照重量份數計的金屬元素組分Mn 1. 2Ga 0. 14Al 0. 007Fe ( 0. 005Cu ^ 0. 01Ni ^ 0. 001Si 彡 0. 05Mg 余量。是一個優選的方案，適用于制造船舶、海上鉆井采油平臺、港口碼頭、跨海大橋、跨 海大橋、海底輸油管道及設施的陰極保護犧牲陽極。本發明的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲陽極材料中，含有如下按照重量份數計的金屬元素組分Mn 1. 2Ga 0. 12Al 0. 007Fe 彡 0. 01Cu ^ 0. 01
Ni ^ 0. 001Si 彡 0. 05Mg 余量。是發明人公開的另一個優選的技術方案。本發明的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于采用快速水冷鑄造工藝鑄 模制造的高負電位鎂基合金犧牲陽極達到如下技術指標開路電位ν-1.82 -1.85閉路電位 ν-1.75 -1.76電流效率％> 55%,實際電容量A.h/kg > 1285。7.權利要求1的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料的應用，其特征在于用于制造供 排水、煤氣、天然氣、供暖金屬管道及設施的陰極保護犧牲陽極；用于制造船舶、海上鉆井采 油平臺、港口碼頭、跨海大橋、跨海大橋、海底輸油管道及設施的陰極保護犧牲陽極；用于制 造熱水器、蒸汽鍋爐以及石油化工、制藥換熱設備的陰極保護犧牲陽極。本發明的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料，相比現有技術有如下積極效果1.提供了一種具有足夠負而且穩定的開路電位和閉路電位、電流效率高，而且適 用范圍廣的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料。2.開路電位-1.82 -1.85V，閉路電位-1.75 -1.76V，電流效率大于55%，達 到65%，實際電容量大于1285A · h/kg。3.用途廣泛，用于制造供排水、煤氣、天然氣、供暖金屬管道及設施的陰極保護犧 牲陽極；用于制造船舶、海上鉆井采油平臺、港口碼頭、跨海大橋、跨海大橋、海底輸油管道 及設施的陰極保護犧牲陽極；用于制造熱水器、蒸汽鍋爐以及石油化工、制藥換熱設備的陰 極保護犧牲陽極。
具體實施例方式本發明下面結合實施例作進一步詳述實施例1在100重量份本發明的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料中，含有Mn 0. 85重量份， GaO. 12重量份，Al 0. 008重量份，Fe ^ 0. 01重量份，Cu ^ 0. 01重量份，Ni ^ 0. 001重量 份，Si <重量份，余量為鎂。采用快速水冷鑄造工藝鑄模制造的高負電位鎂基合金犧牲陽 極。在60-100攝氏度的熱水器中安裝使用。經過檢測，保護效果很好，沒有出現電位下降 甚至逆轉現象，更沒有出現晶間腐蝕，晶粒脫落現象，陽極腐蝕均勻，腐蝕產物疏松，能自動 脫落。該產品樣品已經擴展到換熱設備領域。
實施例2在100重量份本發明的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料中，含有Mn 1. 2重量份，Ga 0. 14重量份，Al 0. 007重量份，Fe ^ 0. 01重量份，Cu ≤ 0. 01重量份，Ni ≤ 0. 001重量 份，SiO ≤0.05重量份，余量為鎂。采用快速水冷鑄造工藝鑄模制造的高負電位鎂基合金 犧牲陽極。在100攝氏度以上的鍋爐中安裝使用。經過檢測，保護效果很好，沒有出現電位 下降甚至逆轉現象，更沒有出現晶間腐蝕，晶粒脫落現象，陽極腐蝕均勻，腐蝕產物疏松，能 自動脫落。實施例3在100重量份本發明的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料中，含有Mn 1. 2重量份， Ga 0. 12 重量份，Al 0. 007 重量份，Fe ≤ 0. 005 重量份，Cu ≤ 0. 01 重量份，Ni ≤0. 001 重
量份，SiO≤0.05重量份，余量為鎂。采用快速水冷鑄造工藝鑄模制造的高負電位鎂基合 金犧牲陽極塊。在高電阻率的土壤中，安裝該高負電位鎂基合金犧牲陽極塊保護自來水管 道，效果良好。
權利要求
一種高負電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲陽極材料中，含有如下按照重量份數計的金屬元素組分Mn 0.50～1.3Ga 0.01～0.2Al ≤0.01Fe ≤0.01Cu ≤0.01Ni ≤0.001Si ≤0.05Mg 余量。
2.按照權利要求1的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲 陽極材料中，含有如下按照重量份數計的金屬元素組分Mn1. 0 1. 3Ga0. 01 0. 2Al( 0. 008Fe≤ 0. 005Cu≤ 0. 01Ni≤ 0. 001Si≤ 0.05Mg余量。
3.按照權利要求1的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲陽 極材料中，含有如下按照重量份數計的金屬元素組分 Mn0.85Ga0. 12Al0.008Fe≤ 0.01Cu≤ 0. 01Ni≤0. 001Si≤ 0.05Mg余量。
4.按照權利要求1的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲 陽極材料中，含有如下按照重量份數計的金屬元素組分 Mn1. 2Ga0. 14Al0.007Fe≤ 0.01Cu≤ 0. 01Ni≤ 0.001Si≤ 0.05Mg余量。
5.按照權利要求1的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于在100重量份犧牲 陽極材料中，含有如下按照重量份數計的金屬元素組分Mn1. 2Ga0. 12Al0.007Fe≤ 0.01Cu≤ 0. 01Ni≤ 0. 001Si≤ 0.05Mg余量。
6.按照權利要求1的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料，其特征在于采用快速水冷鑄造 工藝鑄模制造的高負電位鎂基合金犧牲陽極達到如下技術指標開路電位ν-1.82 -1.85閉路電位ν-1.75 -1.76電流效率％> 55%,實際電容量A*h/kg > 1285。
7.權利要求1的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料的應用，其特征在于用于制造供排 水、煤氣、天然氣、供暖金屬管道及設施的陰極保護犧牲陽極；用于制造船舶、海上鉆井采油 平臺、港口碼頭、跨海大橋、跨海大橋、海底輸油管道及設施的陰極保護犧牲陽極；用于制造 熱水器、蒸汽鍋爐以及石油化工、制藥換熱設備的陰極保護犧牲陽極。
全文摘要
本發明是一種高負電位鎂基合金犧牲陽極材料及其應用，屬于犧牲陽極用的鎂合金材料。其特征在于在100重量份犧牲陽極材料中，含有如下按照重量份數計的金屬元素組分Mn 0.50～1.3，Ga 0.01～0.2，Al≤0.01，Fe≤0.01，Cu≤0.01，Ni≤0.001，Si≤0.05，Mg余量。提供了一種具有足夠負而且穩定的開路電位和閉路電位、電流效率高，而且使用范圍廣的高負電位鎂基合金犧牲陽極材料。開路電位-1.82～-1.85V，閉路電位-1.75～-1.76V，電流效率大于55％，達到65％，實際電容量大于1285A·h/kg。廣泛用于制造供排水、煤氣、天然氣、供暖金屬管道，船舶、海上鉆井采油平臺、港口碼頭、跨海大橋、跨海大橋、海底輸油管道、熱水器、蒸汽鍋爐以及石油化工、制藥換熱設備的陰極保護犧牲陽極。
文檔編號C22C23/00GK101818351SQ20101014941
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月19日 優先權日2010年4月19日
發明者趙尊生, 逯彥偉, 逯彥軍, 逯彥國, 逯紀德 申請人:山東德瑞防腐材料有限公司