一种含Bi镁合金牺牲阳极材料制造技术

本发明专利技术公开了一种含Bi镁合金牺牲阳极材料，所述镁合金牺牲阳极材料由以下质量百分比的组分组成：Al 4.8％～5.0％、Zn 0.4％～0.6％、Bi 0.3％～0.5％，余量为Mg和不可避免的杂质。本发明专利技术的含Bi镁合金牺牲阳极材料，合金组分为Mg-Al-Zn-Bi，在Zn和Al组合使用的基础上，通过加入Bi元素，细化晶粒并改善组织；所得镁合金牺牲阳极材料在使用时具有消耗均匀、消耗速度慢、使用寿命长等特点，适用于土壤、海水、热水器等腐蚀环境下的阴极保护，有着广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于镁合金阳极材料
，具体涉及一种含Bi镁合金牺牲阳极材料。
技术介绍
金属材料的腐蚀造成的经济损失巨大，采用牺牲阳极进行电化学保护是一种防止金属材料腐蚀的有效方法，对金属材料耐腐蚀性能的提高和使用寿命的延长具有重要意义。牺牲阳极法是将一种电位更负的金属或合金与被保护金属结构物电性连接，通过电负性金属或合金的不断消耗溶解，向被保护物提供保护电流，使金属结构物得到保护。镁合金的电化学性能较好，常被用作牺牲阳极材料，对设备装置的阴极材料进行保护，以延长阴极材料的使用寿命，具有广阔的应用前景。与其它牺牲阳极相比，镁合金牺牲阳极具有密度小、理论电容量大、电位负、极化率低，对钢铁的驱动电压很大，适用于电阻率较高的土壤、海水和淡水中金属构件的保护。但是，现有技术中普通镁合金阳极材料，如常用牌号AZ31(Al2.5-3.5wt％，Zn0.7-1.3wt％，Mn0.2-1.0wt％，余量为Mg和杂质)、AZ91(Al8.5-9.5wt％，Zn0.45-0.9wt％，Mn0.17-0.40wt％，余量为Mg和杂质)、AZ63(Al5.3-6.7wt％，Zn2.5-3.5wt％，Mn0.15-0.60wt％，余量为Mg和杂质)等，由于成分设计和制备工艺上的原因，导致合金晶粒粗大，组织不均匀，且元素铝与镁形成Mg17Al12相，并以网状分布于晶界，容易与镁基体形成微电池，加速牺牲阳极材料的消耗，同时使阳极材料的消耗不均匀，影响牺牲阳极材料的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含Bi镁合金牺牲阳极材料，解决现有镁合金牺牲阳极材料在腐蚀环境中消耗不均匀，影响使用寿命的问题。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种含Bi镁合金牺牲阳极材料，由以下质量百分比的组分组成：Al4.8％～5.0％、Zn0.4％～0.6％、Bi0.3％～0.5％，余量为Mg和不可避免的杂质。杂质元素Si、Fe、Cu和Ni在阳极材料中的总质量含量小于0.2％。本专利技术的含Bi镁合金牺牲阳极材料，合金组分为Mg-Al-Zn-Bi，该合金在Zn和Al组合使用的基础上，为保证性能和控制成本，Al的加入量选为4.8～5.0wt％，Zn的加入量选为0.4～0.6wt％；加入少量的Bi(0.3～0.5wt％)，生成高熔点的Mg3Bi2相，可作为有效的形核核心，从而细化晶粒，同时将合金中呈网状分布的Mg17Al12相断开，进而改善组织；通过细化晶粒和改善组织，提高组织的均匀性，进而使镁合金阳极材料在腐蚀环境中消耗均匀。本专利技术的含Bi镁合金牺牲阳极材料，在Zn和Al组合使用的基础上，通过加入Bi元素，细化晶粒并改善组织；所得镁合金牺牲阳极材料在使用时具有消耗均匀的特点、消耗速度慢、使用寿命长等特点，适用于土壤、海水、热水器等腐蚀环境下的阴极保护，有着广阔的应用前景。上述的含Bi镁合金牺牲阳极材料，是以纯镁、纯铝、纯锌、纯铋为原料进行熔炼后，浇铸制得的。所用原料纯镁(Mg)、纯铝(Al)、纯锌(Zn)、纯铋(Bi)为工业纯镁、纯铝、纯锌、纯铋。所述浇铸的温度为720℃。优选的，所述含Bi镁合金牺牲阳极材料的制备方法为：取合金原料纯镁(Mg)、纯铝(Al)、纯锌(Zn)、纯铋(Bi)，采用刚玉坩埚和感应炉进行熔炼，得镁液；在CO2+SF6混合气体保护下，将镁液升温至720℃后浇入钢制模具，得到镁合金铸锭，即为所述镁合金牺牲阳极材料。本专利技术的含Bi镁合金牺牲阳极材料的制备方法，是以纯镁、纯铝、纯锌、纯铋为原料进行熔炼、浇铸；该制备方法工艺简单，操作方便，原料来源广泛，成本低，适合大规模工业化生产。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。具体实施方式中，所用的原料纯镁(Mg)、纯铝(Al)、纯锌(Zn)、纯铋(Bi)均为市售产品(工业品)。其中，原料纯镁(Mg)、纯铝(Al)、纯锌(Zn)的纯度为99.8％，原料纯铋(Bi)的纯度为99.5％。实施例1本实施例的含Bi镁合金牺牲阳极材料，由以下质量百分比的组分组成：Al4.8％、Zn0.6％、Bi0.3％，余量为Mg和不可避免的杂质；其中杂质元素Si、Fe、Cu和Ni在阳极材料中的总质量含量小于0.2％。本实施例的含Bi镁合金牺牲阳极材料的制备方法，是按照上述组分及含量取合金原料纯镁(Mg)、纯铝(Al)、纯锌(Zn)、纯铋(Bi)，采用刚玉坩埚和感应炉进行熔炼，得镁液；在CO2+SF6混合气体保护下，将镁液升温至720℃后浇入钢制模具，得到镁合金铸锭，即为所述镁合金牺牲阳极材料。实施例2本实施例的含Bi镁合金牺牲阳极材料，由以下质量百分比的组分组成：Al4.9％、Zn0.5％、Bi0.4％，余量为Mg和不可避免的杂质；其中杂质元素Si、Fe、Cu和Ni在阳极材料中的总质量含量小于0.2％。本实施例的含Bi镁合金牺牲阳极材料的制备方法同实施例1。实施例3本实施例的含Bi镁合金牺牲阳极材料，由以下质量百分比的组分组成：Al5.0％、Zn0.4％、Bi0.5％，余量为Mg和不可避免的杂质；其中杂质元素Si、Fe、Cu和Ni在阳极材料中的总质量含量小于0.2％。本实施例的含Bi镁合金牺牲阳极材料的制备方法同实施例1。实验例本实验例对实施例1-3所得含Bi镁合金牺牲阳极材料进行检测，结果如表1所示。其中，对比例为商用镁合金AZ91。表1实施例1-3所得含Bi镁合金牺牲阳极材料性能检测结果对象开路电位(V)电流效率(％)腐蚀环境中消耗情况实施例1–1.70V55％无明显蚀坑，消耗均匀实施例2–1.76V58％无明显蚀坑，消耗均匀实施例3–1.80V60％无明显蚀坑，消耗均匀对比例–1.65V52％出现蚀坑，消耗不均匀从表1可以看出，本专利技术所得含Bi镁合金牺牲阳极材料，开路电位为–1.70～–1.80V，电流效率为55％～60％，在腐蚀环境中材料消耗均匀，具有广阔的应用前景。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含Bi镁合金牺牲阳极材料，其特征在于：由以下质量百分比的组分组成：Al4.8％～5.0％、Zn 0.4％～0.6％、Bi 0.3％～0.5％，余量为Mg和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种含Bi镁合金牺牲阳极材料，其特征在于：由以下质量百分比的组分组成：Al
4.8％～5.0％、Zn0.4％～0.6％、Bi0.3％～0.5％，余量为M...

【专利技术属性】
技术研发人员：李萍，王莹，徐玉梅，崔扬，贾利晓，张东晓，赵靓雯，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：河南;41