一种新型高性能镁合金牺牲阳极材料的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属新材料技术领域。
【背景技术】
[0002]资料显示，金属腐蚀造成的经济损失是惊人的，约占国民生产总值的3%左右。因此，研究防腐蚀新技术、开发防腐蚀新材料具有重要意义。
[0003]电化学保护是一种防止金属腐蚀的有效方法，牺牲阳极保护是电化学保护方法的一种，该方法借助于电位较被保护体更负的合金电极与被保护体(金属构件)电连接，以这种电位更负的合金离子化为代价使被保护体达到免蚀效果。因此，把这种电位更负的合金称谓牺牲阳极。牺牲阳极的电化学性能决定了该方法的可行性、应用领域和实施的经济性。目前国际上通用的牺牲阳极有三类:镁基阳极、锌基阳极及铝基阳极。相对于锌、铝两种金属材料，镁阳极具有较高的激励电压及理论电流容量，来源广泛，价格便宜等特点而在工程上得到较好的应用。
[0004]目前国内外常用的镁合金阳极(常用牌号如:AZ31、AZ91、AZ63等)中通常含有Fe、NiXu和Co等杂质元素，杂质元素与镁形成金属间化合物，增加了镁的自溶性，存在着有效电流容量小，电流效率(有效电流容量与理论电流容量之比)低的弊端，镁阳极的电流容量的利用率约为50%左右，近50%的镁合金阳极因自腐蚀、析氢反应、离子侵蚀所无端耗废，不仅造成资源的浪费、防腐蚀成本升高，同时也限制了镁合金阳极的应用领域。因此研制新型高效低耗的镁合牺牲金阳极材料，特别是电流效率高的镁合金阳极材料，具有重要的理论和实际意义。
[0005]海水介质中的金属构筑物的腐蚀与防护具有特殊重要意义，由于海水的强腐蚀性等特殊性质，目前，通常采用锌基阳极作为阴极保护的牺牲阳极材料。锌阳极材料的理论电流容量低，污染严重，即使在高纯锌阳极的晶界区也会出现高密度的晶体缺陷，导致锌皮的不均匀腐蚀剥离。而镁合金阳极因其抑制自腐蚀性能低，在海水体系中的应用尚属空白。开发应用于海水中的高效、环境友好的阴极保护牺牲阳极材料，其市场前景十分广阔。
[0006]本发明的目的是，针对目前镁合金牺牲阳极有效电流容量小，电流效率低的缺点，开发一种新型高性能镁合金牺牲阳极材料，与GB/T17731-2004系列镁合金阳极比较，具有开路电位低、电流效率高、自腐蚀速率小等特点。从而降低阴极保护成本，拓宽牺牲阳极保护法的应用领域。
【发明内容】
[0007]发明一种新型高性能镁合金牺牲阳极材料，其特征在于新型高性能镁合金阳极材料以AZ31型镁合金作为冶炼基材，添加Ce，Ca，Cd，Y，Sn，Ga，In，Ti等8种合金元素并进行合金化熔炼。
[0008]发明的新型高性能镁合金牺牲阳极材料,其特征在于添加Ca、Cd、Y、Sn、In、Ga、Ce、Ti共8种合金元素，新型高性能镁合金牺牲阳极材料化学成分按质量百分数(wt%)计:A1:2.1-3.2 ；Mn:0.2-1.0 ；Zn:0.5-1 ；Ca:0-0.15 ；Cd:0.02-0.14 ；Y:0-0.04 ；Sn:0.06-0.08 ；In:0.016-0.032 ；Ga:0.010-0.012 ；Ce:0.2-0.8 ；T1:0.12-0.18，Si ( 0.05 ；Cu ^ 0.01 ；Ni ( 0.001 ；Fe ( 0.002，余量为 Mg。
[0009]发明的新型高性能镁合金牺牲阳极材料，其特征在于开路电位(相对Cu/CuS04参比电极)为-1.82?-1.98 (V)。
[0010]发明的新型高性能镁合金牺牲阳极材料，其特征在于电流效率为70%-74%。
[0011]发明的新型高性能镁合金牺牲阳极材料，其特征在于抗自腐蚀速率为0.3^0.5mg/(cm2.d)。
[0012]发明的新型高性能镁合金牺牲阳极材料，其特征是8种添加元素可单一或混合加入后进行合金化冶炼。
【具体实施方式】
[0013]本发明是通过以下技术方案实现的，以AZ31型镁合金材料为冶炼基材，添加Ce，Ca，Cd，Y，Sn，Ga，In，Ti等8种合金元素并进行合金化熔炼。
【主权项】
1.一种新型高性能镁合金牺牲阳极材料，其特征在于新型高性能镁合金阳极材料以AZ31型镁合金作为冶炼基材，添加Ce，Ca，Cd，Y，Sn，Ga，In，Ti等8种合金元素并进行合金化冶炼。
2.基于权利要求1，一种新型高性能镁合金牺牲阳极材料，其特征在于添加Ca、Cd、Y、Sn、In、Ga、Ce、Ti共8种合金元素合金化冶炼后，新型高性能镁合金牺牲阳极材料化学成分按质量百分数(wt%)计:A1:2.1-3.2 ；Mn:0.2-1.0 ；Zn:0.5-1 ；Ca:0-0.15 ；Cd:0.02-0.14 ；Y:0-0.04 ；Sn:0.06-0.08 ；In:0.016-0.032 ；Ga:0.010-0.012 ；Ce:0.2-0.8 ；Ti:0.12-0.18，Si ( 0.05 ；Cu ( 0.01 ；Ni ( 0.001 ；Fe ( 0.002，余量为 Mg。
3.基于权利要求1，一种新型高性能镁合金牺牲阳极材料，其特征在于开路电位(相对Cu/CuS04 参比电极)为-1.82?-1.98 (V)。
4.基于权利要求1，一种新型高性能镁合金牺牲阳极材料，其特征在于电流效率为70%-74%。
5.基于权利要求1，一种新型高性能镁合金牺牲阳极材料，其特征在于自腐蚀速率为0.3?0.5mg/ (cm2.d)。
6.基于权利要求1，一种新型高性能镁合金牺牲阳极材料，其特征在于8种添加元素可单一或混合加入后进行合金化冶炼。
【专利摘要】本发明涉及一种新型阴极保护用高性能镁合金牺牲阳极材料，属于新材料技术领域。以AZ31型镁合金为基材，添加Ce，Ca，Cd，Y，Sn，Ga，In，Ti等8种合金元素并进行合金化冶炼，制成的新型高性能镁合金牺牲阳极材料克服了目前国际通用的镁合金牺牲阳极材料电流效率低等缺陷，与GB/T17731-2004镁合金阳极系列性能比较，具有开路电位低、电流效率高、自腐蚀速率低等特点。
【IPC分类】C22C23-02, C23F13-14
【公开号】CN104562045
【申请号】CN201310480645
【发明人】张万友, 王鑫焱, 郗丽娟
【申请人】张万友, 王鑫焱, 郗丽娟
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月15日