專利名稱：一種用于油污海水的低驅動電位鋁合金犧牲陽極的制作方法
技術領域：
本發明屬于海洋環境中金屬材料的腐蝕與防護技術領域，涉及一種在油污海水環境下，針對高強鋼、不銹鋼及鈦合金等氫脆敏感材料結構物的腐蝕防護技術，尤其涉及一種低驅動電位鋁合金犧牲陽極。
背景技術：
隨著高強鋼、高強度不銹鋼、鈦合金等材料在海軍艦艇、海上構筑物上應用的日趨廣泛，其所處環境已不僅僅是純粹的海水環境，如艦艇艙底等含有大量的油污，其腐蝕環境便為油污海水環境。由于油污海水環境是一種苛刻的腐蝕環境，服役于該環境的高強鋼、高強度不銹鋼、鈦合金等金屬材料需要采用犧牲陽極陰極保護保護技術，其中鋁合金陽極性能最好，應用最廣泛。但是，普通的鋁合金陽極驅動電位高，可能導致這些金屬材料過保護而發生氫脆現象，危害巨大。因此，必須降低鋁合金犧牲陽極的驅動電位。截至目前，國內外關于低電驅動電位鋁合金犧牲陽極已有開發，但開發的陽極存在電流效率不高，溶解性能不好等缺陷，并且沒有針對油污海水環境開發低驅動電位鋁合金犧牲陽極的報道。法國的LeGuyader開發的高強鋼防腐用的低驅動電位鋁合金犧牲陽極，保護電位為_700mV -870mV，但溶解形貌不均勻，局部腐蝕現象明顯，電流效率低，僅為55%。國內開發的低驅動電位鋁合金犧牲陽極，其工作電位在_800mV -0. 850mV之間， 電流效率和溶解性較好，但僅適用于普通的海水環境。由于油污海水環境的特殊性，對鋁合金犧牲陽極提出了更高的要求。通用的鋁合金犧牲陽極，特別是低電位陽極的晶粒較粗，分布不均勻，并且常存在第三相，加之海水中的油污在犧牲陽極表面的附著，鋁合金犧牲陽極的活化性能變差，溶解不均，腐蝕產物不易脫落，電流效率下降10 30%，達不到滿意的保護效果。所以，有針對性地研制適用于油污海水環境中高效環保的低驅動電位鋁合金陽極有著重要的意義。

發明內容
本發明的目的在于解決現有技術的缺陷，提供一種可應用于油污海水環境中的低驅動電位鋁合金犧牲陽極，通過調整微量合金化元素的種類和含量，提高陽極綜合電化學性能，可用來保護油污海水環境中的高強鋼、不銹鋼及鈦合金等材料。為了實現上述目的，本發明提供了如下技術方案—種用于油污海水的低驅動電位鋁合金犧牲陽極，其中，所述犧牲陽極以高純鋁為主要原料，添加鋅、鉍、硅，其中各成分的重量百分比為鋅0.5 2. 0^4^1.0-3.0%, 硅0. 10 0. 50%，其他雜質鎂+銦+鈦彡0. 15%，鐵彡0. 15%，余量為鋁。所述犧牲陽極采用鑄造工藝制造。所述犧牲陽極在油污海水環境中的工作電位在-0. 75 -0. 85V之間，電流效率不低于75%，且溶解均勻，產物易脫落。添加的鋅、硅、鉍元素，取代部分鋁晶格上的鋁原子。
添加的鉍元素呈彌散相分散在分布在晶界處。該犧牲陽極可以采用鑄造工藝制造，制作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加入鋅、鉍、硅等材料，用石墨棒或攪拌棒裝置攪拌，然后清除鋁液表面的氧化渣等雜質，即可出爐澆注，澆注過程須連續，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。與現有技術相比，本發明的有益效果在于(1)通過控制合適的微量合金化元素，實現陽極電位負移量的控制，其在油污海水環境中的工作電位在-0. 75V -0. 85V之間，電位穩定性較好；(2)通過添加Zn、Si、Bi元素，可取代部分鋁晶格上的鋁原子，使這些部位成為鋁氧化膜的缺陷，從而促進表面全面活化溶解；(3)所添加的元素Bi呈彌散相分散在分布在晶界處，細化了晶粒，減少了微電池的形成，提高了陽極的電流效率和犧牲效果，使陽極應用于油污海水環境中依然保持較高的活性和良好的性能；(4)根據GB/T 17859-1999犧牲陽極電化學性能測試標準的測試結果，陽極在油污海水環境中溶解形貌均勻，電流效率不低于75%，滿足油污海水環境中高強鋼、不銹鋼及鈦合金等氫脆敏感材料的陰極保護要求。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明做進一步說明。實施例1 以高純鋁為原料，添加微量合金化元素(重量百分比)鋅2. 0% (Wt)，鉍3. 0% (wt)，硅0.10% (wt)，其他雜質其鎂+銦+鈦< 0. 15%，鐵< 0. 15%，余量為鋁。采用鑄造工藝制得本發明的應用于油污海水環境中的低驅動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加入鋅、鉍、硅等材料，用石墨攪拌裝置攪拌，然后清除鋁液表面的氧化渣等雜質，即可出爐澆注，澆注過程須連續，待鋁液完全冷卻凝固即可。參照GB/T17859-1999犧牲陽極電化學性能測試標準測試結果，在油污海水中，本實施例中犧牲陽極的開路電位為-0. 835V -0. 885V，工作電位為-0. 801V -0. 810V,電流效率為75.0%，溶解均勻，腐蝕產物易脫落。實施例2:以高純鋁為原料，添加微量合金化元素(重量百分比)鋅1. 0% (Wt)，鉍2. 0% (wt)，硅0.30% (wt)，其他雜質鎂+銦+鈦<0. 15%，鐵<0. 15%，余量為鋁。采用鑄造工藝制得本發明的應用于油污海水環境中的低驅動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加入鋅、鉍、硅等材料，用石墨攪拌裝置攪拌，然后清除鋁液表面的氧化渣等雜質，即可出爐澆注，澆注過程須連續，待鋁液完全冷卻凝固即可。 參照GB/T17859-1999犧牲陽極電化學性能測試標準測試結果，在油污海水中，本實施例中犧牲陽極的開路電位為-0. 841V -0. 883V，工作電位為-0. 808V -0. 819V，電流效率為 75. 5%，溶解均勻，腐蝕產物易脫落。實施例3 以高純鋁為原料，添加微量合金化元素(重量百分比)鋅0. 5% (Wt)，鉍1. 0%(wt)，硅0.50% (wt)，其他雜質鎂+銦+鈦<0.15%，余量為鋁。采用鑄造工藝制得本發明的應用于油污海水環境中的低驅動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加入鋅、鉍、硅等材料，用石墨攪拌裝置攪拌，然后清除鋁液表面的氧化渣等雜質，即可出爐澆注，澆注過程須連續，待鋁液完全冷卻凝固即可。參照GB/ T17859-1999犧牲陽極電化學性能測試標準測試結果，在油污海水中，本實施例中犧牲陽極的開路電位為-0. 795V -0. 886V，工作電位為-0. 755V -0. 795V,電流效率為79. 5%，溶解均勻，腐蝕產物易脫落。
權利要求
1.一種用于油污海水的低驅動電位鋁合金犧牲陽極，其特征在于所述犧牲陽極以高純鋁為主要原料，添加鋅、鉍、硅，其中各成分的重量百分比為鋅0.5 2.0%，鉍1.0 3.0%，硅0. 10 0. 50%，其他雜質鎂+銦+鈦彡0. 15%，鐵彡0. 15%，余量為鋁。
2.根據權利要求1所述的一種低驅動電位鋁合金犧牲陽極，其特征在于所述犧牲陽極采用鑄造工藝制造。
3.根據權利要求1所述的一種低驅動電位鋁合金犧牲陽極，其特征在于所述犧牲陽極在油污海水環境中的工作電位在-0. 75 -0. 85V之間，電流效率不低于75%，且溶解均勻，產物易脫落。
4.根據權利要求1所述的一種低驅動電位鋁合金犧牲陽極，其特征在于添加的所述鋅、硅、鉍元素，取代部分鋁晶格上的鋁原子。
5.根據權利要求1所述的一種低驅動電位鋁合金犧牲陽極，其特征在于添加的所述鉍元素呈彌散相分散在分布在晶界處。
全文摘要
本發明屬于海洋環境中金屬材料的腐蝕與防護技術領域，涉及一種用于油污海水環境中的低驅動電位鋁合金犧牲陽極。該犧牲陽極以高純鋁為主要原料，添加鋅、鉍、硅，其中各成分的重量百分比為鋅0.5～2.0％，鉍1.0～3.0％，硅0.10～0.50％，其他雜質鎂+銦+鈦≤0.15％，鐵≤0.15％，余量為鋁。該犧牲陽極采用鑄造工藝手段制造，在油污海水中的工作電位在-0.75～-0.85V之間，電流效率不低于75％，且溶解均勻，產物易脫落。本發明可用來保護油污海水環境中的高強鋼、不銹鋼及鈦合金等材料。
文檔編號C22C21/10GK102492949SQ20111039463
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月2日 優先權日2011年12月2日
發明者丁國清, 張波, 楊萬國, 楊朝暉, 楊海洋 申請人:鋼鐵研究總院青島海洋腐蝕研究所