一种高驱动电位锌合金牺牲阳极材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于抗腐蚀，具体涉及一种高驱动电位锌合金牺牲阳极材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、金属腐蚀不但每年会对国民经济造成不少损失，而且会造成安全隐患，带来的污染也直接影响人们的健康。牺牲阳极保护法因为其管理安装便捷、成本适宜成为最常用作金属防护的方法，目前保护钢铁最主流的三大合金是zn基、mg基、al基三大类。mg基合金具有非常大的驱动电位，但自腐蚀性强和电流效率低，导致经常起到过保护且使用寿命短。zn基合金具有极高的电流效率、自腐蚀性小、寿命长等优点。然而，锌合金牺牲阳极受限于其较低的驱动电位，因而通常应用于一些导电率较高的场合，如海水、盐碱土壤等，极大地限制了其应用领域。远洋采油业、造船业和港口基础设施建设等发展迅猛，这些平台对锌基牺牲阳极的性能要求越来越高。但相较于铝、镁基牺牲阳极材料，锌基牺牲阳极驱动电位低，越来越难以满足日趋增长的海洋钢结构设施的防腐要求。

技术实现思路

1、针对锌基牺牲阳极的固有缺陷，本发明提供了一种高驱动电位锌合金牺牲阳极材料及其制备方法和应用，具体包括以下内容：

2、一种高驱动电位锌合金牺牲阳极材料，其组分包括li 0.1-2wt％(例如0.2wt％、0.5wt％、0.8wt％、1.0wt％、1.2wt％、1.5wt％、1.8wt％等)、al 0.3-0.7wt％(例如0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％等)、zn余量。

3、优选的，其组分包括li 0.25-1.5wt％、al 0.4-0.5wt％、zn余量。

4、优选的，开路电位为(-1.25)-(-1.0)v，电容量为630-800a×h/kg，电流效率为75-90％，消耗率为10-14a×h/kg。

5、一种高驱动电位锌合金牺牲阳极材料的制备方法，包括以下步骤：

6、(1)配料：按照li 0.1-2wt％、al 0.3-0.7wt％、zn余量的配比进行配料；

7、(2)熔炼和浇注：将原料混合加热到450-580℃(例如460℃、480℃、500℃、520℃、550℃、570℃等)熔融，待熔融后搅拌均匀，然后除渣、浇注、冷却，得到所述高驱动电位锌合金牺牲阳极材料。

8、优选的，所述步骤(1)配料的组分和配比为：li 0.25-1.5wt％、al 0.4-0.5wt％、zn余量。

9、优选的，所述步骤(2)熔炼的方法为：将zn、al放入熔炼装置中，加热至480-550℃熔融，待全部熔融后,加入用铝箔包裹住的li，待熔融完毕后，缓慢搅拌均匀。

10、优选的，所述高驱动电位锌合金牺牲阳极材料的开路电位为(-1.25)-(-1.0)v，电容量为630-800a×h/kg，电流效率为75-90％，消耗率为10-14a×h/kg。

11、一种权利要求1或2任一项所述的高驱动电位锌合金牺牲阳极材料在阴极保护中的应用。

12、一种权利要求3项所述的一种高驱动电位锌合金牺牲阳极材料在阴极保护中的应用。

13、本发明的有益效果：

14、(1)本发明在zn-al牺牲阳极材料中添加li元素，li可与zn形成低固溶度合金或共晶合金，同时会提高锌合金牺牲阳极的保护电位，本发明公开的高驱动电位锌合金牺牲阳极材料的开路电位可以达到(-1.25)-(-1.0)v。

15、(2)本发明公开的高驱动电位锌合金牺牲阳极材料中，将li含量限定在0.1-2wt％、al含量限定在0.3-0.7wt％，通过合理设置合金成分的精确配比，电容量为630-800a×h/kg，电流效率为75-90％，消耗率为10-14a×h/kg。

技术特征：

1.一种高驱动电位锌合金牺牲阳极材料，其特征在于，其组分包括li 0.1-2wt％、al0.3-0.7wt％、zn余量。

2.根据权利要求1所述的一种高驱动电位锌合金牺牲阳极材料，其特征在于，其组分包括li 0.25-1.5wt％、al 0.4-0.5wt％、zn余量。

3.根据权利要求1或2任一项所述的高驱动电位锌合金牺牲阳极材料，其特征在于，开路电位为(-1.25)-(-1.0)v，电容量为630-800a×h/kg，电流效率为75-90％，消耗率为10-14a×h/kg。

4.一种权利要求1所述的高驱动电位锌合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种高驱动电位锌合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)配料的组分和配比为：li 0.25-1.5wt％、al 0.4-0.5wt％、zn余量。

6.根据权利要求4所述的一种高驱动电位锌合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)熔炼的方法为：将zn、al放入熔炼装置中，加热至450-550℃熔融，待全部熔融后，加入用铝箔包裹住的li，待熔融完毕后，缓慢搅拌均匀。

7.根据权利要求4或5任一项所述的一种高驱动电位锌合金牺牲阳极材料的制备方法，其特征在于，所述高驱动电位锌合金牺牲阳极材料的开路电位为(-1.25)-(-1.0)v，电容量为630-800a×h/kg，电流效率为75-90％，消耗率为10-14a×h/kg。

8.一种权利要求1或2任一项所述的高驱动电位锌合金牺牲阳极材料在阴极保护中的应用。

9.一种权利要求3项所述的一种高驱动电位锌合金牺牲阳极材料在阴极保护中的应用。

技术总结
本发明属于抗腐蚀技术领域，具体涉及一种高驱动电位锌合金牺牲阳极材料及其制备方法和应用，组分包括Li 0.1‑2wt％、Al 0.3‑0.7wt％、Zn余量。本发明在Zn‑Al牺牲阳极材料中添加Li元素，Li可与Zn形成低固溶度合金或共晶合金，同时会提高锌合金牺牲阳极的保护电位，本发明公开的高驱动电位锌合金牺牲阳极材料的开路电位可以达到(‑1.25)‑(‑1.0)V。本发明公开的高驱动电位锌合金牺牲阳极材料中，将Li含量限定在0.1‑2wt％、Al含量限定在0.3‑0.7wt％，通过合理设置合金成分的精确配比，电容量为630‑800A×h/kg，电流效率为75‑90％，消耗率为10‑14A×h/kg。

技术研发人员：钟勇,曾平生,刘勇,王坚,郑关平,陈录,陈果,刘猛,杨飞
受保护的技术使用者：深圳市中金岭南有色金属股份有限公司韶关冶炼厂
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16