CN101818351A - 一种高负电位镁基合金牺牲阳极材料及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明是一种高负电位镁基合金牺牲阳极材料及其应用，属于牺牲阳极用的镁合金材料。其特征在于在100重量份牺牲阳极材料中，含有如下按照重量份数计的金属元素组分：Mn 0.50～1.3，Ga 0.01～0.2，Al≤0.01，Fe≤0.01，Cu≤0.01，Ni≤0.001，Si≤0.05，Mg余量。提供了一种具有足够负而且稳定的开路电位和闭路电位、电流效率高，而且使用范围广的高负电位镁基合金牺牲阳极材料。开路电位-1.82～-1.85V，闭路电位-1.75～-1.76V，电流效率大于55％，达到65％，实际电容量大于1285A·h/kg。广泛用于制造供排水、煤气、天然气、供暖金属管道，船舶、海上钻井采油平台、港口码头、跨海大桥、跨海大桥、海底输油管道、热水器、蒸汽锅炉以及石油化工、制药换热设备的阴极保护牺牲阳极。

Description

一种高负电位镁基合金牺牲阳极材料及其应用

技术领域

本发明是一种高负电位镁基合金牺牲阳极材料及其应用，属于金属材料的缓蚀，特别涉及一种牺牲阳极用的镁合金材料。

背景技术

金属材料尤其是钢铁材料的化学腐蚀，不仅造成资源的严重浪费，而且对人类赖以生存的环境构成威胁。通过牺牲阳极的方法对金属构件实施阴极保护，达到减缓金属材料腐蚀速度的目的。是近年来广泛采用的金属缓蚀方法。

金属镁具有较高的化学活性，电极电位低，驱动电压高。而且，在水介质中，金属镁表面的微观腐蚀电位驱动力大，保护膜易于溶解，镁表面难以形成有效保护膜。因此，金属镁是一种理想的牺牲阳极材料。

镁合金材料密度小、理论电容量大、电位负、极化率低，对钢铁的驱动电压大于0.6V，适合于高电阻率的介质中，如土壤和水环境介质中作为牺牲阳极材料使用。但不足之处是它们的电流效率低，只有50％左右。人们在镁中加入适量Al、Zn、Mn、Ce等金属元素组成合金，用以改善镁基合金牺牲阳极的使用性能，不断取得技术进展。但是现有技术中的镁基合金牺牲阳极材料还存在如下问题，有待解决。

1.开路电位和闭路电位还不够负，

2.电流效率低，难以超过55％，大于60％的尚未见报导。

3.适用范围窄。

发明内容

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足，而提供一种具有足够负而且稳定的开路电位和闭路电位、电流效率高，而且适用范围广的高负电位镁基合金牺牲阳极材料。

本发明的目的可以通过如下措施来达到：

本发明的高负电位镁基合金牺牲阳极材料，其特征在于在100重量份牺牲阳极材料中，含有如下按照重量份数计的金属元素组分：

Mn    0.50～1.3

Ga    0.01～0.2

Al    ≤0.01

Fe    ≤0.01

Cu    ≤0.01

Ni    ≤0.001

Si    ≤0.05

Mg    余量。

本发明的发明人通过在镁合金中添加元素Ga，有效的细化晶粒，提高阳极晶体活化能，电极电位负移，能有效防止晶界腐蚀。有效地提供了开路电位和闭路电位的负压程度，提高了镁基合金牺牲阳极的电流效率。用本发明的高负电位镁基合金牺牲阳极材料制造的牺牲阳极产品成功地应用于船舶、海洋平台、港口码头、跨海大桥、过海管线等结构物的条件苛刻的防腐工程，从而完成了本发明的任务。

本发明的目的还可以通过如下措施来达到：

本发明的高负电位镁基合金牺牲阳极材料，其特征在于在100重量份牺牲阳极材料中，含有如下按照重量份数计的金属元素组分：

Mn    1.0～1.3

Ga    0.01～0.2

Al    ≤0.008

Fe    ≤0.005

Cu    ≤0.01

Ni    ≤0.001

Si    ≤0.05

Mg    余量。

是优选的技术方案。

本发明的高负电位镁基合金牺牲阳极材料，其特征在于在100重量份牺牲阳极材料中，含有如下按照重量份数计的金属元素组分：

Mn     0.85

Ga     0.12

Al     0.008

Fe     ≤0.01

Cu    ≤0.01

Ni    ≤0.001

Si    ≤0.05

Mg    余量。

是一个优选的方案，适用于石油化工、制药换热设备的阴极保护牺牲阳极的制造。

本发明的高负电位镁基合金牺牲阳极材料，其特征在于在100重量份牺牲阳极材料中，含有如下按照重量份数计的金属元素组分：

Mn    1.2

Ga    0.14

Al    0.007

Fe    ≤0.005

Cu    ≤0.01

Ni    ≤0.001

Si    ≤0.05

Mg    余量。

是一个优选的方案，适用于制造船舶、海上钻井采油平台、港口码头、跨海大桥、跨海大桥、海底输油管道及设施的阴极保护牺牲阳极。

本发明的高负电位镁基合金牺牲阳极材料，其特征在于在100重量份牺牲阳极材料中，含有如下按照重量份数计的金属元素组分：

Mn    1.2

Ga    0.12

Al    0.007

Fe    ≤0.01

Cu    ≤0.01

Ni    ≤0.001

Si    ≤0.05

Mg    余量。

是发明人公开的另一个优选的技术方案。

本发明的高负电位镁基合金牺牲阳极材料，其特征在于采用快速水冷铸造工艺铸模制造的高负电位镁基合金牺牲阳极达到如下技术指标：

开路电位v            -1.82～-1.85

闭路电位v            -1.75～-1.76

电流效率％           ＞55％，

实际电容量A·h/kg    ＞1285。

7.权利要求1的高负电位镁基合金牺牲阳极材料的应用，其特征在于用于制造供排水、煤气、天然气、供暖金属管道及设施的阴极保护牺牲阳极；用于制造船舶、海上钻井采油平台、港口码头、跨海大桥、跨海大桥、海底输油管道及设施的阴极保护牺牲阳极；用于制造热水器、蒸汽锅炉以及石油化工、制药换热设备的阴极保护牺牲阳极。

本发明的高负电位镁基合金牺牲阳极材料，相比现有技术有如下积极效果：

1.提供了一种具有足够负而且稳定的开路电位和闭路电位、电流效率高，而且适用范围广的高负电位镁基合金牺牲阳极材料。

2.开路电位-1.82～-1.85V，闭路电位-1.75～-1.76V，电流效率大于55％，达到65％，实际电容量大于1285A·h/kg。

3.用途广泛，用于制造供排水、煤气、天然气、供暖金属管道及设施的阴极保护牺牲阳极；用于制造船舶、海上钻井采油平台、港口码头、跨海大桥、跨海大桥、海底输油管道及设施的阴极保护牺牲阳极；用于制造热水器、蒸汽锅炉以及石油化工、制药换热设备的阴极保护牺牲阳极。

具体实施方式

本发明下面结合实施例作进一步详述：

实施例1

在100重量份本发明的高负电位镁基合金牺牲阳极材料中，含有Mn 0.85重量份，Ga0.12重量份，Al 0.008重量份，Fe≤0.01重量份，Cu≤0.01重量份，Ni≤0.001重量份，Si≤重量份，余量为镁。采用快速水冷铸造工艺铸模制造的高负电位镁基合金牺牲阳极。在60-100摄氏度的热水器中安装使用。经过检测，保护效果很好，没有出现电位下降甚至逆转现象，更没有出现晶间腐蚀，晶粒脱落现象，阳极腐蚀均匀，腐蚀产物疏松，能自动脱落。该产品样品已经扩展到换热设备领域。

实施例2

在100重量份本发明的高负电位镁基合金牺牲阳极材料中，含有Mn 1.2重量份，Ga 0.14重量份，Al 0.007重量份，Fe≤0.01重量份，Cu≤0.01重量份，Ni≤0.001重量份，SiO≤0.05重量份，余量为镁。采用快速水冷铸造工艺铸模制造的高负电位镁基合金牺牲阳极。在100摄氏度以上的锅炉中安装使用。经过检测，保护效果很好，没有出现电位下降甚至逆转现象，更没有出现晶间腐蚀，晶粒脱落现象，阳极腐蚀均匀，腐蚀产物疏松，能自动脱落。

实施例3

在100重量份本发明的高负电位镁基合金牺牲阳极材料中，含有Mn 1.2重量份，Ga 0.12重量份，Al 0.007重量份，Fe≤0.005重量份，Cu≤0.01重量份，Ni≤0.001重量份，SiO≤0.05重量份，余量为镁。采用快速水冷铸造工艺铸模制造的高负电位镁基合金牺牲阳极块。在高电阻率的土壤中，安装该高负电位镁基合金牺牲阳极块保护自来水管道，效果良好。

Claims (6)

1.一种高负电位镁基合金牺牲阳极材料，其特征在于在100重量份牺牲阳极材料中，含有如下按照重量份数计的金属元素组分：

Mn             0.50～1.3

Ga             0.01～0.2

Al             ≤0.01

Fe             ≤0.01

Cu             ≤0.01

Ni             ≤0.001

Si             ≤0.05

Mg             余量。

2.按照权利要求1的高负电位镁基合金牺牲阳极材料，其特征在于在100重量份牺牲阳极材料中，含有如下按照重量份数计的金属元素组分：

Mn                 1.0～1.3

Ga                 0.01～0.2

Al                 ≤0.008

Fe                 ≤0.005

Cu                 ≤0.01

Ni                 ≤0.001

Si                 ≤0.05

Mg                 余量。

3按照权利要求1的高负电位镁基合金牺牲阳极材料，其特征在于在100重量份牺牲阳极材料中，含有如下按照重量份数计的金属元素组分：

Mn                     0.85

Ga                     0.12

Al                     0.008

Fe            ≤0.01

Cu            ≤0.01

Ni            ≤0.001

Si            ≤0.05

Mg            余量。

4.按照权利要求1的高负电位镁基合金牺牲阳极材料，其特征在于在100重量份牺牲阳极材料中，含有如下按照重量份数计的金属元素组分：

Mn                    1.2

Ga                    0.14

Al                    0.007

Fe                    ≤0.01

Cu                    ≤0.01

Ni                    ≤0.001

Si                    ≤0.05

Mg                    余量。

5.按照权利要求1的高负电位镁基合金牺牲阳极材料，其特征在于在100重量份牺牲阳极材料中，含有如下按照重量份数计的金属元素组分：

Mn                    1.2

Ga                    0.12

Al                    0.007

Fe                    ≤0.01

Cu                    ≤0.01

Ni                    ≤0.001

Si                    ≤0.05

Mg                    余量。

6.按照权利要求1的高负电位镁基合金牺牲阳极材料，其特征在于采用快速水冷铸造工艺铸模制造的高负电位镁基合金牺牲阳极达到如下技术指标：

开路电位v            -1.82～-1.85

闭路电位v            -1.75～-1.76

电流效率％           ＞55％，

实际电容量A·h/kg    ＞1285。

7.权利要求1的高负电位镁基合金牺牲阳极材料的应用，其特征在于用于制造供排水、煤气、天然气、供暖金属管道及设施的阴极保护牺牲阳极；用于制造船舶、海上钻井采油平台、港口码头、跨海大桥、跨海大桥、海底输油管道及设施的阴极保护牺牲阳极；用于制造热水器、蒸汽锅炉以及石油化工、制药换热设备的阴极保护牺牲阳极。