[发明专利]一种适用于高电阻率环境中的铝合金阳极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于高电阻率环境中的铝合金阳极及其制备方法，属于腐蚀与防护的技术领域。本发明由以下重量百分比的元素组成：锌4.0～6.0％；铟0.015～0.030％；硅0.05～0.40％；锡≤0.02％；钛≤0.03％；杂质含量：铁≤0.07％，铜≤0.001％；余量为铝。本发明不但在海水中有极好的性能，还可以用于性能要求更高的地方，包括海底泥和低盐度的水，例如入海口和海湾，其电位随电阻率增大而衰减的明显比普通铝阳极小；在70～80Ω·cm淡海水中，工作电位负于‑1.05V，电容量高于2600A·h/Kg；特别适用于海底采油树、管汇以及海底沉管式隧道外壳等结构的阴极保护，经济实用。

本申请是名为《一种适用于高电阻率环境中的铝合金阳极及其制备方法》的专利申请的分案申请，原申请的申请日为2016年10月18日，申请号为201610908965.X。

技术领域

本发明涉及腐蚀与防护的技术领域，特别涉及一种适用于高电阻率环境中的铝合金阳极及其制备方法。

背景技术

海洋是最为苛刻的自然腐蚀环境，金属结构不可避免地要遭受海水、海泥的腐蚀。铝合金牺牲阳极阴极保护是金属结构物在海水、海泥、盐水中防腐的重要手段；相对于锌阳极，通常要求所使用的铝合金阳极材料具有电容量高、工作电位更负等特点，以此降低牺牲阳极的用量。因此，使用高性能的铝合金阳极材料是上述环境中防腐蚀技术一直追求的目标。

铝合金阳极材料已经在二元合金的基础上开发了三元合金，目前已形成的系列，如Al-Zn-Hg系、Al-Zn-In系、Al-Zn-Sn系、Al-Zn-Cd系及Al-Zn-Mg系等，其中前两个合金是铝阳极品种中开发较早，应用较广泛。Al-Zn-Hg系合金的代表是DOW化学公司开发的Galvalum I型和II型铝阳极，其实际电容量很高，电流效率能达到95％；不过由于汞会污染环境，在熔炼时产生的汞蒸气对人体有害，所以，目前已经被淘汰。Al-Zn-In系合金是目前公认的有前途的铝阳极系列，此系的基础成分为Al-2.5Zn-0.02In，它的电位在-1.10V(SCE)，电流效率在85％左右；工作时，表面产生一层胶状的腐蚀产物，较为松软，易被水冲掉；但是，腐蚀形态不够均匀，有蚀坑和疱。

为了进一步改善阳极性能，国内外研究者又在Al-Zn-In中添加了第四、第五和第六种元素。美国DOW化学公司1976年开发的GalvalumⅢ是个典型的代表，它的成分为Al-3Zn-0.015In-0.1Si，它在海水中的电化学容量一般在2550A·h/Kg左右，其在海泥中的电化学性能不稳定。中国标准GB/T 4948-2002中规定的Al-Zn-In-Mg-Ti五元合金的电容量为2600A·h/Kg左右，但在实际生产中发现，Al-Zn-In-Mg-Ti阳极实际电容量超过2600A·h/Kg的比例并不高，往往随着原料铝锭中杂质的差异，产生不同的电容量测试结果。现有的六元合金牺牲阳极，如中国专利CN102002715B公开的Al-Zn-In-Mg-Si-Sn和中国专利CN104060280B公开的Al-Zn-In-Sn-Mg-Ti，这种六元合金牺牲阳极在海底泥和低盐度水等高电阻率介质中，均存在工作电位较正和腐蚀形态不均匀的问题，工作电位通常只能介于-0.95V～-1.00V之间，驱动电位低导致阴极保护电流分布效果下降，限制了这种合金阳极在海底泥和低盐度水等高电阻率介质中的应用。

发明内容

本发明提供一种适用于高电阻率环境中的铝合金阳极及其制备方法，解决了现有技术中铝合金牺牲阳极存在工作电位较正和腐蚀形态不均匀而限制了其在海底泥和低盐度水等高电阻率介质中的应用的问题。

本发明的一种适用于高电阻率环境中的铝合金阳极，其主要是通过以下技术方案加以实现的：所述铝合金阳极按照重量百分比由以下元素组成：锌4.0～6.0％；铟0.015～0.030％；硅0.05～0.40％；锡≤0.02％；钛≤0.03％；杂质含量：铁≤0.07％；铜≤0.001％；余量为铝。