高电流效率、低腐蚀速率的镁合金牺牲阳极材料制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高电流效率、低腐蚀速率的镁合金牺牲阳极材料制备方法，所述方法包括：步骤1、镁合金材料通过合金元素的掺杂熔炼制备出较高电流效率的耐蚀镁合金材料；步骤2、针对所制备的镁合金牺牲阳极材料设计电解液成分，采用微弧氧化技术在镁合金表面生长一层导电的、低腐蚀速率的微弧氧化膜层；解决了现有技术的镁合金牺牲阳极材料特点是电流效率低、自腐蚀速率较高等技术问题。自腐蚀速率较高等技术问题。自腐蚀速率较高等技术问题。

【技术实现步骤摘要】
高电流效率、低腐蚀速率的镁合金牺牲阳极材料制备方法


[0001]本专利技术属于电化学材料腐蚀与防护
，尤其涉及一种高电流效率、低腐蚀速率的镁合金牺牲阳极材料制备方法。

技术介绍

[0002]在电化学阴极保护领域中，镁合金材料是一种常用的牺牲阳极材料。由于镁合金性质活泼、腐蚀电位低，因此镁合金作为牺牲阳极材料一般应用于低腐蚀性的环境介质中。但被保护体在低腐蚀环境中腐蚀速率较小，当被保护体处于阴极保护时单位时间内所需的电子数较少，导致镁合金反应产生的电子仅有少部分提供给被保护体，大部分电子直接释放到环境介质中进而造成了镁合金的自腐蚀，因此目前镁合金牺牲阳极材料特点是电流效率低、自腐蚀速率较高。
[0003]目前针对镁合金牺牲阳极材料的开发包含两种，一种方法是提高镁的纯度，采用高纯镁作为阳极材料。另一种方法是在镁合金的熔炼过程中掺杂其它合金材料或合金元素，从而生成新的相体或起到细化晶粒的作用，实现提高镁合金耐蚀性能的效果。但合金元素的偏析、纯镁中的杂质及缺陷仍然促使了镁合金在长期的服役过程中出现严重的自腐蚀现象

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种高电流效率、低腐蚀速率的镁合金牺牲阳极材料制备方法，以解决现有技术的镁合金牺牲阳极材料特点是电流效率低、自腐蚀速率较高等技术问题。
[0005]本专利技术的技术方案是：
[0006]一种高电流效率、低腐蚀速率的镁合金牺牲阳极材料制备方法，所述方法包括：步骤1、镁合金材料通过合金元素的掺杂熔炼制备出较高电流效率的耐蚀镁合金材料；步骤2、针对所制备的镁合金牺牲阳极材料设计电解液成分，采用微弧氧化技术在镁合金表面生长一层导电的、低腐蚀速率的微弧氧化膜层。
[0007]步骤1中，镁合金材料为AZ31或AZ91D，掺杂熔炼合金元素为Sn、Cd、Y、Mn、In、Ga、Ce和Cr；各元素掺杂含量按质量百分数wt％计分别为：Sn：1.2～2.4；Cd：0.7～1.4；Y：0.08～0.7；Mn：0.15～0.45；In：0.1～0.2；Ga：0.05～0.35；Ce：0.3～1.3；Cr：1.0～3.0。
[0008]步骤1中耐蚀镁合金材料的制备方法为：将镁合金材料及掺杂熔炼合金元素混合后放置于井式炉中，升温至600～750℃、恒温2～3h后炉冷至100～200℃，再进行250～400℃回火后炉冷至室温。
[0009]步骤1中所述较高电流效率为70％
‑
78％。
[0010]电解液成分包括：滑石粉5～8g/L，焦磷酸钠5～10g/L，高岭石粉5～10g/L，三氧化二铁5～9g/L，二价铁盐1～3g/L，二氧化锰5～8g/L，硫酸铬钾1～2g/L，乙二胺四乙酸二钠溶液50～80ml/L和碳酸氢钠2～4g/L。
[0011]所述微弧氧化技术的工艺参数包括：电流密度2.0～4.0A/dm2，占空比30～50％，频率350～700Hz，微弧氧化处理时间20～30min，温度20～30℃，脉冲电压设定上限390～430V。
[0012]微弧氧化技术处理后的耐蚀镁合金牺牲阳极材料电流效率为80％
‑
88％。
[0013]耐蚀镁合金牺牲阳极材料自腐蚀速率为0.02～0.09mm/a。
[0014]本专利技术的有益效果：
[0015]本专利技术针对镁合金牺牲阳极目前自腐蚀现象严重、电流效率低的缺点，设计一种具有高电流效率、低腐蚀速率的镁合金牺牲阳极材料的制备方法，降低镁合金牺牲阳极材料的自腐蚀速率，提高了镁合金材料的电流效率。
[0016]本专利技术的具有高电流效率、低腐蚀速率的镁合金牺牲阳极材料的制备方法，分为两步法制备。第一步将常用镁合金牺牲阳极材料进行合金元素的掺杂熔炼，制备出新型耐蚀的镁合金牺牲阳极材料；第二步对所制的新型镁合金材料进行微弧氧化处理，通过设计特殊的电解液成分，优化工艺参数，制备出具有高电流效率、低腐蚀速率的镁合金牺牲阳极材料；控制镁合金牺牲阳极材料的腐蚀速率的同时提高其在阴极保护系统中的服役周期。
[0017]解决了现有技术的镁合金牺牲阳极材料特点是电流效率低、自腐蚀速率较高等技术问题。
附图说明
[0018]图1为本专利技术镁合金牺牲阳极材料的表面形貌示意图；
[0019]图2为本专利技术镁合金牺牲阳极材料的XRD分析结果示意图。
具体实施方式
[0020]一种高电流效率、低腐蚀速率的镁合金牺牲阳极材料的制备方法，镁合金材料为AZ31，掺杂熔炼元素为Sn、Cd、Y、Mn、In、Ga、Ce、Cr。各元素掺杂含量按质量百分数(wt％)计分别为：Sn：1.2；Cd：0.7；Y：0.08；Mn：0.15；In：0.1；Ga：0.05；Ce：0.3；Cr：1.0。将合金材料及掺杂熔炼元素混合，在井式炉中升温至650℃后恒温3h后炉冷至100℃，再进行300℃回火后炉冷至室温。
[0021]将制备的镁合金材料分别由240#、800#、1000#打磨光滑后进行微弧氧化处理，微弧氧化处理的电解液及工艺参数如下：电解液成分为滑石粉5g/L，焦磷酸钠5g/L，高岭石粉5g/L，三氧化二铁5g/L，二价铁盐1g/L，二氧化锰5g/L，硫酸铬钾1g/L，乙二胺四乙酸二钠溶液50ml/L，碳酸氢钠2g/L。工艺参数为：电流密度2.0A/dm2，占空比30％，频率350Hz，微弧氧化处理时间20min，温度25℃，脉冲电压设定上限390V。将电解液液送入电解槽中，槽内安装搅拌装置，搅拌速度300r/min。
[0022]第一步所制的新型耐蚀镁合金材料电流效率为70％。
[0023]第二步所制的被微弧氧化技术处理后的新型耐蚀镁合金牺牲阳极材料电流效率为80％。
[0024]第二步所制的被微弧氧化技术处理后的新型耐蚀镁合金牺牲阳极材料自腐蚀速率为0.09mm/a。
[0025]一种高电流效率、低腐蚀速率的镁合金牺牲阳极材料的制备方法，镁合金材料为
AZ31，掺杂熔炼元素为Sn、Cd、Y、Mn、In、Ga、Ce、Cr。各元素掺杂含量按质量百分数(wt％)计分别为：Sn：2.4；Cd：1.4；Y：0.5；Mn：0.35；In：0.2；Ga：0.30；Ce：1.0；Cr：3.0。将合金材料及掺杂熔炼元素混合，在井式炉中升温至700℃后恒温3.5h后炉冷至200℃，再进行350℃回火后炉冷至室温。
[0026]将制备的镁合金材料分别由240#、800#、1000#打磨光滑后进行微弧氧化处理，微弧氧化处理的电解液及工艺参数如下：电解液成分滑石粉8g/L，焦磷酸钠7g/L，高岭石粉8g/L，三氧化二铁9g/L，二价铁盐2g/L，二氧化锰6g/L，硫酸铬钾2g/L，乙二胺四乙酸二钠溶液80ml/L，碳酸氢钠3g/L。工艺参数为：电流密度3.0A/dm2，占空比40％，频率600Hz，微弧氧化处理时间30min，温度30℃，脉冲电压设定上限420V。
[0027]第一步所制的新型耐蚀镁合金材料电流效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高电流效率、低腐蚀速率的镁合金牺牲阳极材料制备方法，其特征在于：所述方法包括：步骤1、镁合金材料通过合金元素的掺杂熔炼制备出较高电流效率的耐蚀镁合金材料；步骤2、针对所制备的镁合金牺牲阳极材料设计电解液成分，采用微弧氧化技术在镁合金表面生长一层导电的、低腐蚀速率的微弧氧化膜层。2.根据权利要求1所述的一种高电流效率、低腐蚀速率的镁合金牺牲阳极材料制备方法，其特征在于：步骤1中，镁合金材料为AZ31或AZ91D，掺杂熔炼合金元素为Sn、Cd、Y、Mn、In、Ga、Ce和Cr；各元素掺杂含量按质量百分数wt％计分别为：Sn：1.2～2.4；Cd：0.7～1.4；Y：0.08～0.7；Mn：0.15～0.45；In：0.1～0.2；Ga：0.05～0.35；Ce：0.3～1.3；Cr：1.0～3.0。3.根据权利要求1所述的一种高电流效率、低腐蚀速率的镁合金牺牲阳极材料制备方法，其特征在于：步骤1中耐蚀镁合金材料的制备方法为：将镁合金材料及掺杂熔炼合金元素混合后放置于井式炉中，升温至600～750℃、恒温2～3h后炉冷至100～200℃，再进行250～400℃回火后炉冷至室温。4.根据权利要求1所述的一种高电流效率、低腐蚀速率的镁合金牺牲阳极材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡全，李波，陈俊卫，李朝杰，刘卓毅，陈科羽，李义，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：