一种用于钢板桩潮差区腐蚀防护的微型磁吸式牺牲阳极制造技术

本发明专利技术涉及金属材料防腐技术领域和建筑工程领域，具体公开了一种用于钢板桩潮差区腐蚀防护的微型磁吸式牺牲阳极，该阳极由三层结构组成，由内到外依次为锶铁氧体磁性内核、金属镍过渡层、金属锌功能层；其制备方法为将锶铁氧体颗粒依次进行除油、化学镀镍、热浸镀锌、磁化处理；该牺牲阳极安装方式简单、检修方便、防腐效果好，安装在钢板桩潮差区可以形成有效的阴极保护，能有效解决目前钢板桩潮差区局部腐蚀问题。腐蚀问题。腐蚀问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于钢板桩潮差区腐蚀防护的微型磁吸式牺牲阳极


[0001]本专利技术涉及金属腐蚀
，具体为一种用于钢板桩潮差区腐蚀防护的微型磁吸式牺牲阳极。

技术介绍

[0002]海洋具有巨大经济利益和重要国防地位，海洋相关建设工程近年来获得蓬勃发展。钢板桩因具有强度高、隔水性好、耐久性强、可重复使用、能够显著降低海洋类工程的建设费用并缩短施工周期等优点，广泛应用于永久性结构建筑(码头、卸货场、堤防护岸、防波堤、导流堤、船坞、闸门)和临时性结构物 (临时扩岸、建桥围堰)上。钢板桩主要材质包括碳素钢和低合金钢，其在海水介质(通常含有～20000pp氯离子)中会发生严重的腐蚀。钢板桩的腐蚀防护是提高其服役寿命的关键。
[0003]为了满足海洋构筑物的服役年限要求，通常采用重型防腐涂层和牺牲阳极阴极保护联合使用的方法对钢板桩进行腐蚀防护。涂层保护法可以有效抑制钢板桩大气区和浪花飞溅区的腐蚀，阴极保护可以有效解决钢板桩水下部分和泥面下部分的腐蚀问题。但是两种防腐手段对钢板桩潮差区腐蚀防护均效果欠佳，钢板桩潮差区易于发生局部腐蚀而使构筑物提前失效。造成潮差区局部腐蚀的原因主要由三个：(1) 潮差区钢板桩表面薄液膜区由于海水蒸发而氯离子浓度偏高；(2)潮差区钢板桩表面薄液膜区溶解氧含量较高，加速电偶腐蚀反应的发生；(3)潮差区薄液膜与海水主体隔离，从而形成了大量的微区腐蚀原电池(图2)。而通常的牺牲阳极为几十公斤的大型阳极，其安装在海水液面以下并通过导线与钢板桩相连，所以其仅能保护钢板桩液面以下部分，而对于与海水主体隔离的潮差区则不能构成有效的保护回路(图2)。
[0004]由于主体海水部分与钢板桩薄液膜海水隔离，所以传统大型牺牲阳极难以对潮差区钢板桩形成有效的保护。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种用于钢板桩潮差区腐蚀防护的微型磁吸式牺牲阳极，该阳极能够通过磁吸方式安装在钢板桩潮差区，可以对潮差区形成有效的阴极保护；同时该阳极具有安装方便简单、检修方便、价廉易得、防腐效果优异的特点。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于钢板桩潮差区腐蚀防护的微型磁吸式牺牲阳极，其特征在于由三层结构组成，其中内层为锶铁氧体磁性内核，中间层为金属镍过渡层，外层为金属锌功能层。
[0007]优选地，所述锶铁氧体磁性内核尺寸为100μm
‑
5000μm，金属镍过渡层厚度为1μm
‑
10μm，金属锌功能层厚度为100μm
‑
6000μm。优选地，所述锶铁氧体成分为SrFe12O19。
[0008]优选地，所述金属锌层由Zn、Al、Cd、Fe、Pb、Cu组成，其中 Zn质量分数为99.0％
‑
99.7％。
[0009]优选地，所述热浸镀锌的锌浴温度为440oC
‑
460oC。
[0010]上述用于钢板桩潮差区腐蚀防护的微型磁吸式牺牲阳极的制备流程为：首先将锶铁氧体颗粒进行除油处理，并用清水清洗干净，然后在锶铁氧颗粒表面采用化学镀的方式镀一层金属镍，并通过热浸镀锌方式在金属铁表面镀一层金属锌层，最后将锶铁氧体磁铁颗粒进行磁化。
[0011]本专利技术具有以下特点和有益效果：
[0012]本专利技术提供的微型磁吸式牺牲阳极安装在钢板桩潮差区，可以对潮差区形成有效的阴极保护，有效解决目前钢板桩潮差区局部腐蚀问题。
[0013]本专利技术提供的微型磁吸式牺牲阳极可以通过磁吸方式固定在钢板桩上，安装方式简单，并且方便后续检修；
[0014]本专利技术提供的微型磁吸式牺牲阳极分散安装在钢板桩潮差区，能够使阴极保护电流分布更为均匀，防腐效果较好。
附图说明
[0015]图1为本专利技术微型磁吸式牺牲阳极结构示意图；
[0016]图2为传统牺牲阳极工作原理图；
[0017]图3为本专利技术微型磁吸式牺牲阳极工作原理图；
[0018]图中：1、锶铁氧体磁性内核；2、金属镍过渡层；3、金属锌功能层；4、潮差区；5、水下区；6、薄液膜；7、阳极；8、微型磁吸式阳极；9、钢板桩。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术的实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]在本专利技术的实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术的实施方式和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的实施方式的限制。
[0021]本专利技术提出一种微型的牺牲阳极，其由较小的锌合金颗粒组成 (0.1
‑
10mm)，将该牺牲阳极分散安装在钢板桩潮差区，钢板桩潮差区的下部为水下区，可以保证潮差区每一个隔离薄液膜中均具有一个牺牲阳极，从而对钢板桩潮差区形成有效的阴极保护，进而解决钢板桩该区域的局部腐蚀问题，然而由于微型牺牲阳极较小，并且数量较多，通常的导线连接过于繁琐，在牺牲阳极内部添加一个磁性内核可以使其具有磁性，可以通过简单的磁吸作用进行固定安装；在磁性材料中，锶铁氧体具有矫顽力Hc高、磁能积(BH)m高等优点，并且价廉易得，是一种理想的微型牺牲阳极磁性内核。但是锶铁氧化体中的氧化铁与外层金属锌能够发生化学反应，从而破坏牺牲阳极的结构。金属镍既不与锶铁氧体发生化学反应，
又不与锌金属发生化学反应，是一种理想的中间过渡层。通过化学镀的方式在锶铁氧体与锌金属间制备一层镍金属过渡层，可以显著提高该微型磁吸式阳极的稳定性。
[0022]实施例1
[0023]本案例以SrFe12O19锶铁氧体为内核，通过除油、化学镀镍、热浸镀锌(450oC)、磁化工序制备得到微型磁吸式牺牲阳极，其中锶铁氧体内核尺寸为500μm，金属镍过渡层厚度为5μm，金属锌(Zn 质量分数>99.7％)层厚度1000μm。将该微型磁吸式牺牲阳极通过磁吸吸附分散安装在某码头钢板桩(Nippon Steel Corporation生产的Mariner型钢板桩，钢板桩水面下部分正常安装了传统牺牲阳极)潮差区，经过2年的服役实验，将钢板桩潮差区清理干净，测量腐蚀情况。测量结果显示，使用微型磁吸式牺牲阳极的钢板桩潮差区未发现明显的腐蚀坑，局部腐蚀得到解决。
[0024]对比例1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于钢板桩潮差区腐蚀防护的微型磁吸式牺牲阳极，其特征在于：该阳极由三层结构组成，其中内层为锶铁氧体磁性内核，中间层为金属镍过渡层，外层为金属锌功能层；其制备流程为：S1：将锶铁氧体颗粒进行除油处理，并用清水清洗干净；S2：在锶铁氧颗粒表面采用化学镀的方式镀一层金属镍；S3：通过热浸镀锌方式在金属镍表面镀一层金属锌层；S4：对完成S1、S2、S3工序的锶铁氧体磁铁颗粒进行磁化。2.如权利要求1所述的一种用于钢板桩潮差区腐蚀防护的微型磁吸式牺牲阳极，其特征在于：所述锶铁氧体磁性内核尺寸为100μm
‑
5000μm，金属镍过渡层厚度为1μm
‑
10μm，金属锌功能层厚度为100μm
‑
6000μm。3.如权利要求1所述的一种用于钢板桩...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔梁，刘堃，麦宇雄，王征亮，王四根，唐云，
申请(专利权)人：中交第四航务工程勘察设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：