专利名称：一种适合于深海环境的铝合金牺牲阳极的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适合于深海环境下阴极保护的铝合金牺牲阳极，属海洋环 境中金属材料的腐蚀防护技术领域。
背景技术：
海洋环境是一种苛刻的腐蚀环境，服役于海洋环境的金属结构物通常采用阴 极保护的腐蚀防护技术。牺牲阳极阴极保护法由于安装方便、维护简单等优点 而被广泛应用于海洋环境结构物的腐蚀保护。牺牲阳极最初主要采用锌合金牺 牲阳极，随着铝合金铟活化技术的解决，铝合金牺牲阳极因其原料来源广泛、 理论电容量大等优点被大量应用于海洋用钢的牺牲阳极阴极保护技术中。
目前国内深海环境中的牺牲阳极主要采用铝-锌-铟-镉和铝-锌-铟-镁-钛牺牲 阳极，关于这些阳极在深海环境下的性能数据目前尚未见报道。试验证明，现
有商品化牺牲阳极在深海环境中，常规的电流效率下降10 50%，电位正移50 150mV,溶解不均匀，且有时腐蚀产物不脱落。
上世纪60年代，美国对深海环境下的牺牲阳极进行了性能评价，也发现在 200m深海环境下，铝-锌-铟-汞牺牲阳极牺牲电流效率降低为50%，在600m环境 下，铝合金牺牲阳极效率降低为10%，不能满足深海环境金属结构物的腐蚀保 护需求。为此，卯年代发展了相应的深海牺牲阳极，其成分为A1-Zn(4.75 5.25。/0) -In(0.015 0.025%)-Si(<0.1%)。日本针对低温环境开发了A1-Zn(0.15。/。)-Cd/Ca (0.03 0.20%) -Mn (<0.15%) -Si(<0.15%)-Mg(0.10%)。具体性能指标未见报 道。
目前国内未见针对深度海水环境开发的牺牲阳极材料的报道。
发明内容
本发明的目的在于解决现有商品化牺牲阳极在深海环境中存在的电流效率 下降，溶解不均匀，工作电位不稳定等缺点，提供一种适合于深海环境下阴极 保护的铝合金牺牲阳极。该牺牲阳极通过调整微量合金化元素的种类和含量， 使其在深海低温、低氧、高压下具有足够负且稳定的工作电位、腐蚀产物脱落、 溶解形貌均匀、电流效率高，为深海环境金属结构物提供良好的阴极保护。为了实现上述发明目的，本发明的适合于深海阴极保护的铝合金牺牲阳极，
以A加铝为主要原料，添加元素锌(Zn)，铟(In),镁(Mg)，钛(Ti)，镓(Ga), 锰(Mn)。各成分的重量百分比如下锌(zn) 2.0 5.5%(wt)，铟(in) 0.03 0.08%(wt)，镁(Mg) 0.5 2.0%(wt)，钛(Ti) 0.05 0.2%(wt)，镓(Ga) 0.05 0.55%(wt)，锰(Mn) 0.02 1.2%(wt)。杂质总量为^0.30。/o(wt)，其中，有害杂 质铁+铜+镍^0.15。/。(wt)，硅+钙^0. 15%(wt)，余量为铝。
该牺牲阳极可以采用铸造工艺制造，制造工艺为首先将铝锭加入熔铝炉 熔化，在全部铝锭将要熔化完毕时加入锌，铟，镁，钛，镓，锰等材料，用石 墨棒或搅拌装置搅拌，然后清除铝液表面的氧化渣等杂质，即可出炉浇铸，浇 铸过程须连续，待铝液完全冷却凝固即可。该牺牲阳极也可以采用其它冶金手 段制造。
本发明通过控制合适的微量合金化元素，制备的铝合金牺牲阳极材料，经
采用GB17859-1999牺牲阳极电化学性能测试标准在4°C、 4ppm溶解氧海水中的 电化学性能测试，阳极在低温、低氧、高压环境下的电化学性能得到明显提高， 在深海低温环境下工作电位为-1.05 -1.10V，电流效率大于90%，具有良好的
活化性能，腐蚀产物脱落，溶解形貌均匀，减少在深海低温环境下铝合金阳极 的局部腐蚀溶解。
具体实施例方式
实施例1:
以A。o铝为主要原料，添加各微量元素的重量百分比是锌2%(Wt)，铟
0.03%，镁2%，钛0.20%，镓0.55%，锰1.20%。杂质总量为^0.30%(wt)，其中， 其他杂质铁+铜+镍S0.15。/。(wt)，硅+钙^0. 15%(wt)，余量为铝。采用铸造工 艺制造首先将铝锭加入熔铝炉熔化，在全部铝锭将要熔化完毕时加入锌，铟， 镁，钛，镓，锰等材料，用石墨棒或搅拌装置搅拌，然后清除铝液表面的氧化 渣等杂质，即可出炉浇铸，浇铸过程须连续，待铝液完全冷却凝固即可。参照 GB/T 17859-1999牺牲阳极电化学性能测试标准，在4°C、 4ppm溶解氧的海水中 的测试结果为开路电位为-1.051 -1.065V(vs.Ag/AgCl参比电极，下同)，工作 电位为-1.040 -1.049V，电流效率为91.8%，溶解均匀，腐蚀产物脱落；将该牺牲阳极加工成O13X40mm的柱状，在南海海域深海试验站进行800米水深的实 海性能测试，测试结果为开路电位为-1.035 -1.053V，工作电位为-1.037 -1.047V,电流效率为90.8%,溶解均匀，腐蚀产物脱落。 实施例2:
以A(K)铝为主要原料，添加各微量元素的重量百分比是锌4%(wt)，铟 0.05%，镁1.5%，钛0.腦，镓0.30%，锰0.02%。杂质总量为^0.30%(wt)，其 中，其他杂质铁+铜+镍S0.15"/。(wt)，硅+钙^0. 15%(wt)，余量为铝。采用熔 炼的方法制得本发明产品。参照GB/T 17859-1999牺牲阳极电化学性能测试标 准，在4T、 4ppm溶解氧的海水中的测试结果为开路电位为-1.093 -1.095V(vs. Ag/AgCl参比电极，下同)，工作电位为-1.062 -1.072V，电流效率为93°/。，溶 解均匀，腐蚀产物脱落；将该牺牲阳极加工成①13X40mm的柱状，在南海海域 深海试验站进行800米水深的实海性能测试，测试结果为开路电位为-1.065 -1.088V,工作电位为-1.055 -1.065V，电流效率为90.2%，溶解均匀，腐蚀产 物脱落。
实施例3:
以Aoo铝为主要原料，添加各微量元素的重量百分比是锌5.5n/。(wt)，铟 0.08%，镁0.5%，钛0.05%，镓0.05%，锰0.50%。杂质总量为^0.30%(wt)，其 中，其他杂质铁+铜+镍^0.15y。(wt)，硅+钙^0. 15%(wt)，余量为铝。采用熔 炼的方法制得本发明产品。参照GB/T 17859-1999牺牲阳极电化学性能测试标 准，在4。C、 4ppm溶解氧的海水中的测试结果为开路电位为-1.102 -1.113V(vs. Ag/AgCl参比电极，下同)，工作电位为-1.095 -1.106V，电流效率为92.4%, 溶解均匀，腐蚀产物脱落；将该牺牲阳极加工成①13X40mm的柱状，在南海海 域深海试验站进行800米水深的实海性能测试，测试结果为开路电位为-1.085 -1.096V，工作电位为-1.077 -1.089V，电流效率为卯.3%，溶解均匀，腐蚀产 物脱落。
权利要求
1、一种适合于深海环境的铝合金牺牲阳极，其特征在于以A00铝为主要原料，添加元素锌，铟，镁，钛，镓，锰，各成分的重量百分比如下锌2.0～5.5％，铟0.03～0.08％，镁0.5～2.0％，钛0.05～0.2％，镓0.05～0.55％，锰0.02～1.2％，杂质总量为≦0.30％，其中，杂质铁+铜+镍≦0.15％，硅+钙≦0.15％，余量为铝。
2、 根据权利要求l所述的一种适合于深海环境的铝合金牺牲阳极，其特征 在于该牺牲阳极采用铸造工艺或其它冶金手段制造。
3、 根据权利要求1所述的一种适合于深海环境的铝合金牺牲阳极，其特征 在于该阳极在深海低温环境下工作电位为-1.05 -1.10V，电流效率大于90%， 腐蚀产物脱落，溶解形貌均匀。
全文摘要
本发明涉及一种适合于深海环境的铝合金牺牲阳极。该牺牲阳极以A<sub>00</sub>铝为主要原料，添加元素锌，铟，镁，钛，镓，锰，各成分的重量百分比如下锌2.0～5.5％，铟0.03～0.08％，镁0.5～2.0％，钛0.05～0.2％，镓0.05～0.55％，锰0.02～1.2％，杂质总量为≤0.30％，其中，杂质铁+铜+镍≤0.15％，硅+钙≤0.15％，余量为铝，可以采用铸造工艺或其它冶金手段制造。该阳极在深海低温环境下工作电位为-1.05～-1.10V，电流效率大于90％，具有良好的活化性能，均匀的溶解形貌，减少在深海低温环境下铝合金阳极的局部腐蚀溶解，可应用于深海环境中金属结构物的阴极保护。
文档编号C23F13/12GK101445935SQ20081024962
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月25日 优先权日2008年12月25日
发明者钱建华, 闫永贵, 力 马 申请人:中国船舶重工集团公司第七二五研究所