专利名称：一种用于油污海水的低驱动电位铝合金牺牲阳极的制作方法
技术领域：
本发明属于海洋环境中金属材料的腐蚀与防护技术领域，涉及一种在油污海水环境下，针对高强钢、不锈钢及钛合金等氢脆敏感材料结构物的腐蚀防护技术，尤其涉及一种低驱动电位铝合金牺牲阳极。
背景技术：
随着高强钢、高强度不锈钢、钛合金等材料在海军舰艇、海上构筑物上应用的日趋广泛，其所处环境已不仅仅是纯粹的海水环境，如舰艇舱底等含有大量的油污，其腐蚀环境便为油污海水环境。由于油污海水环境是一种苛刻的腐蚀环境，服役于该环境的高强钢、高强度不锈钢、钛合金等金属材料需要采用牺牲阳极阴极保护保护技术，其中铝合金阳极性能最好，应用最广泛。但是，普通的铝合金阳极驱动电位高，可能导致这些金属材料过保护而发生氢脆现象，危害巨大。因此，必须降低铝合金牺牲阳极的驱动电位。截至目前，国内外关于低电驱动电位铝合金牺牲阳极已有开发，但开发的阳极存在电流效率不高，溶解性能不好等缺陷，并且没有针对油污海水环境开发低驱动电位铝合金牺牲阳极的报道。法国的LeGuyader开发的高强钢防腐用的低驱动电位铝合金牺牲阳极，保护电位为_700mV -870mV，但溶解形貌不均勻，局部腐蚀现象明显，电流效率低，仅为55%。国内开发的低驱动电位铝合金牺牲阳极，其工作电位在_800mV -0. 850mV之间， 电流效率和溶解性较好，但仅适用于普通的海水环境。由于油污海水环境的特殊性，对铝合金牺牲阳极提出了更高的要求。通用的铝合金牺牲阳极，特别是低电位阳极的晶粒较粗，分布不均勻，并且常存在第三相，加之海水中的油污在牺牲阳极表面的附着，铝合金牺牲阳极的活化性能变差，溶解不均，腐蚀产物不易脱落，电流效率下降10 30%，达不到满意的保护效果。所以，有针对性地研制适用于油污海水环境中高效环保的低驱动电位铝合金阳极有着重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种可应用于油污海水环境中的低驱动电位铝合金牺牲阳极，通过调整微量合金化元素的种类和含量，提高阳极综合电化学性能，可用来保护油污海水环境中的高强钢、不锈钢及钛合金等材料。为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案—种用于油污海水的低驱动电位铝合金牺牲阳极，其中，所述牺牲阳极以高纯铝为主要原料，添加锌、铋、硅，其中各成分的重量百分比为锌0.5 2. 0^4^1.0-3.0%, 硅0. 10 0. 50%，其他杂质镁+铟+钛彡0. 15%，铁彡0. 15%，余量为铝。所述牺牲阳极采用铸造工艺制造。所述牺牲阳极在油污海水环境中的工作电位在-0. 75 -0. 85V之间，电流效率不低于75%，且溶解均勻，产物易脱落。添加的锌、硅、铋元素，取代部分铝晶格上的铝原子。
添加的铋元素呈弥散相分散在分布在晶界处。该牺牲阳极可以采用铸造工艺制造，制作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、铋、硅等材料，用石墨棒或搅拌棒装置搅拌，然后清除铝液表面的氧化渣等杂质，即可出炉浇注，浇注过程须连续，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。与现有技术相比，本发明的有益效果在于(1)通过控制合适的微量合金化元素，实现阳极电位负移量的控制，其在油污海水环境中的工作电位在-0. 75V -0. 85V之间，电位稳定性较好；(2)通过添加Zn、Si、Bi元素，可取代部分铝晶格上的铝原子，使这些部位成为铝氧化膜的缺陷，从而促进表面全面活化溶解；(3)所添加的元素Bi呈弥散相分散在分布在晶界处，细化了晶粒，减少了微电池的形成，提高了阳极的电流效率和牺牲效果，使阳极应用于油污海水环境中依然保持较高的活性和良好的性能；(4)根据GB/T 17859-1999牺牲阳极电化学性能测试标准的测试结果，阳极在油污海水环境中溶解形貌均勻，电流效率不低于75%，满足油污海水环境中高强钢、不锈钢及钛合金等氢脆敏感材料的阴极保护要求。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明做进一步说明。实施例1 以高纯铝为原料，添加微量合金化元素(重量百分比)锌2. 0% (Wt)，铋3. 0% (wt)，硅0.10% (wt)，其他杂质其镁+铟+钛< 0. 15%，铁< 0. 15%，余量为铝。采用铸造工艺制得本发明的应用于油污海水环境中的低驱动电位铝合金牺牲阳极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、铋、硅等材料，用石墨搅拌装置搅拌，然后清除铝液表面的氧化渣等杂质，即可出炉浇注，浇注过程须连续，待铝液完全冷却凝固即可。参照GB/T17859-1999牺牲阳极电化学性能测试标准测试结果，在油污海水中，本实施例中牺牲阳极的开路电位为-0. 835V -0. 885V，工作电位为-0. 801V -0. 810V,电流效率为75.0%，溶解均勻，腐蚀产物易脱落。实施例2:以高纯铝为原料，添加微量合金化元素(重量百分比)锌1. 0% (Wt)，铋2. 0% (wt)，硅0.30% (wt)，其他杂质镁+铟+钛<0. 15%，铁<0. 15%，余量为铝。采用铸造工艺制得本发明的应用于油污海水环境中的低驱动电位铝合金牺牲阳极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、铋、硅等材料，用石墨搅拌装置搅拌，然后清除铝液表面的氧化渣等杂质，即可出炉浇注，浇注过程须连续，待铝液完全冷却凝固即可。 参照GB/T17859-1999牺牲阳极电化学性能测试标准测试结果，在油污海水中，本实施例中牺牲阳极的开路电位为-0. 841V -0. 883V，工作电位为-0. 808V -0. 819V，电流效率为 75. 5%，溶解均勻，腐蚀产物易脱落。实施例3 以高纯铝为原料，添加微量合金化元素(重量百分比)锌0. 5% (Wt)，铋1. 0%(wt)，硅0.50% (wt)，其他杂质镁+铟+钛<0.15%，余量为铝。采用铸造工艺制得本发明的应用于油污海水环境中的低驱动电位铝合金牺牲阳极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、铋、硅等材料，用石墨搅拌装置搅拌，然后清除铝液表面的氧化渣等杂质，即可出炉浇注，浇注过程须连续，待铝液完全冷却凝固即可。参照GB/ T17859-1999牺牲阳极电化学性能测试标准测试结果，在油污海水中，本实施例中牺牲阳极的开路电位为-0. 795V -0. 886V，工作电位为-0. 755V -0. 795V,电流效率为79. 5%，溶解均勻，腐蚀产物易脱落。
权利要求
1.一种用于油污海水的低驱动电位铝合金牺牲阳极，其特征在于所述牺牲阳极以高纯铝为主要原料，添加锌、铋、硅，其中各成分的重量百分比为锌0.5 2.0%，铋1.0 3.0%，硅0. 10 0. 50%，其他杂质镁+铟+钛彡0. 15%，铁彡0. 15%，余量为铝。
2.根据权利要求1所述的一种低驱动电位铝合金牺牲阳极，其特征在于所述牺牲阳极采用铸造工艺制造。
3.根据权利要求1所述的一种低驱动电位铝合金牺牲阳极，其特征在于所述牺牲阳极在油污海水环境中的工作电位在-0. 75 -0. 85V之间，电流效率不低于75%，且溶解均勻，产物易脱落。
4.根据权利要求1所述的一种低驱动电位铝合金牺牲阳极，其特征在于添加的所述锌、硅、铋元素，取代部分铝晶格上的铝原子。
5.根据权利要求1所述的一种低驱动电位铝合金牺牲阳极，其特征在于添加的所述铋元素呈弥散相分散在分布在晶界处。
全文摘要
本发明属于海洋环境中金属材料的腐蚀与防护技术领域，涉及一种用于油污海水环境中的低驱动电位铝合金牺牲阳极。该牺牲阳极以高纯铝为主要原料，添加锌、铋、硅，其中各成分的重量百分比为锌0.5～2.0％，铋1.0～3.0％，硅0.10～0.50％，其他杂质镁+铟+钛≤0.15％，铁≤0.15％，余量为铝。该牺牲阳极采用铸造工艺手段制造，在油污海水中的工作电位在-0.75～-0.85V之间，电流效率不低于75％，且溶解均匀，产物易脱落。本发明可用来保护油污海水环境中的高强钢、不锈钢及钛合金等材料。
文档编号C22C21/10GK102492949SQ20111039463
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者丁国清, 张波, 杨万国, 杨朝晖, 杨海洋 申请人:钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所