一种用于滩海陆岸干湿交替环境的牺牲阳极及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于滩海陆岸干湿交替环境的牺牲阳极及其制备方法，所述牺牲阳极以Al为基体，还包含Zn、In、Mg、Ga、Bi、任选的Sn和Pb金属元素，其中各金属元素的质量百分比为：Zn：3.00

【技术实现步骤摘要】
一种用于滩海陆岸干湿交替环境的牺牲阳极及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属防腐
，具体涉及一种用于滩海陆岸干湿交替环境的牺牲阳极及其制备方法。

技术介绍

[0002]牺牲阳极法阴极保护是一种防止金属腐蚀的方法，其基本原理是利用牺牲阳极材料电位低于被保护金属的电位的特点使牺牲阳极不断发生氧化而消耗，从而保护阴极金属不发生腐蚀。
[0003]铝基牺牲阳极由于具有电位负、电容量大、重量轻等优点，近10多年来逐渐得到应用，特别是在海洋工程阴极保护中具有独特的优势。
[0004]专利CN112481617A公开了一种适用于海洋环境特种钢材防腐抗极性逆转的锌合金牺牲阳极，其特征在于：所述的锌合金牺牲阳极原料化学成分重量百分比为：Al：0.1
‑
0.5％，Mg：0.05
‑
0.5％，Ce：0.5
‑
2％，Fe≤0.005％，Cu≤0.005％，Pb≤0.006％，Si≤0.1％，余量为锌。该锌合金牺牲阳极的开路电位
‑
1.0～
‑
0.9V，实际电容量≥800A
·
h/Kg。
[0005]专利CN102492949B公开了一种用于油污海水环境中的低驱动电位铝合金牺牲阳极。该牺牲阳极以高纯铝为主要原料，添加锌、铋、硅，其中各成分的重量百分比为：锌0.5～2.0％，铋1.0～3.0％，硅0.10～0.50％，其他杂质镁+铟+钛≤0.15％，铁≤0.15％，余量为铝。该牺牲阳极采用铸造工艺手段制造，在油污海水中的工作电位在
‑
0.75～
‑
0.85V之间，电流效率不低于75％，且溶解均匀，产物易脱落。本专利技术可用来保护油污海水环境中的高强钢、不锈钢及钛合金等材料。
[0006]尽管现有的铝基牺牲阳极的活化性能在海洋环境中尚且稳定地发挥，但不适用于土壤干湿交替环境，存在着以下几点缺陷：在土壤干湿交替环境中，腐蚀产物不易脱落，导致铝阳极活化受阻，活化性能降低，实际电容量和电流效率下降。此外，腐蚀产物脱落受阻会堆积在阳极表面，进而在干状态凝固成壳，最终导致阳极失效；土壤干湿交替环境中的氯离子含量远小于海水中氯离子含量，氯离子含量较小不容易穿透铝阳极表面的钝化膜，阳极活化溶解受到抑制。
[0007]因此，开发一种适用于滩海陆岸干湿交替环境下、电位较负、电容量较大、效率较高、腐蚀产物易脱落的新型牺牲阳极，是亟需解决的问题。

技术实现思路

[0008]为了解决上述问题，本专利技术提供一种用于滩海陆岸干湿交替环境的牺牲阳极，以Al
‑
Zn
‑
In系牺牲阳极体系为基础进行改良，通过熔铸法在阳极中加入适量的金属元素，如Mg、Ga、Sn和Bi等，使得所述牺牲阳极在干湿交替环境下具有工作电位稳定(持续稳定在
‑
1.0V)、腐蚀产物易脱落、腐蚀形貌均匀，以及电流效率高、实际电容量大、熔铸性能好的特点。
[0009]本专利技术的技术方案如下：
[0010]本专利技术提供一种用于滩海陆岸干湿交替环境的牺牲阳极，所述牺牲阳极以Al为基体，还包含Zn、In、Mg、Ga、Bi、任选的Sn和Pb金属元素，其中各金属元素的质量百分比为：
[0011]Zn：3.00
‑
4.00％；
[0012]In：0.017
‑
0.02％；
[0013]Mg：1.00
‑
1.50％；
[0014]Ga：0.10
‑
0.15％；
[0015]Sn：0
‑
0.12％；
[0016]Bi：0.40
‑
0.50％；
[0017]Pb：0
‑
0.03％；
[0018]余量为Al。
[0019]进一步地，所述牺牲阳极中的各金属元素的质量百分比为：
[0020]Zn：4.00％；
[0021]In：0.02％；
[0022]Mg：1.00％；
[0023]Ga：0.10％；
[0024]Sn：0.10％；
[0025]Bi：0.50％；
[0026]余量为Al。
[0027]进一步地，所述牺牲阳极中的各金属元素的质量百分比为：
[0028]Zn：4.00％；
[0029]In：0.02％；
[0030]Mg：1.00％；
[0031]Ga：0.10％；
[0032]Bi：0.40％；
[0033]Pb：0.03％
[0034]余量为Al。
[0035]进一步地，所述牺牲阳极中的各金属元素的质量百分比为：
[0036]Zn：4.00％；
[0037]In：0.02％；
[0038]Mg：1.50％；
[0039]Ga：0.10％；
[0040]Sn：0.10％
[0041]Bi：0.50％；
[0042]余量为Al。
[0043]本专利技术中，腐蚀电位是牺牲阳极自身在介质中的电位，工作电位是牺牲阳极保护其他材料时的电位。
[0044]进一步地，在模拟滩海陆岸干湿交替环境下，所述牺牲阳极经干湿交替5天、10天的腐蚀速率分别为0.201～0.239mg/cm2·
天、0.629～0.849mg/cm2·
天。
[0045]进一步地，在模拟滩海陆岸干湿交替环境下，所述牺牲阳极经干湿交替5天、10天
的腐蚀电位为
‑
1.06V～
‑
1.02V和
‑
1.06V～
‑
1.04V，腐蚀电流密度为3.5
×
10
‑6～6.2
×
10
‑6A/cm2和5.6
×
10
‑6～7.2
×
10
‑6A/cm2。
[0046]进一步地，在模拟滩海陆岸干湿交替环境下，所述牺牲阳极经干湿交替5天、10天的电流效率分别为53.59～54.13％和52.03～52.55％。
[0047]进一步地，在模拟滩海陆岸干湿交替环境下，所述牺牲阳极的开路电位保持负水平，随着干湿交替时间的延长，保持在
‑
1.06V～
‑
1.05V。
[0048]进一步地，在模拟滩海陆岸干湿交替环境下，所述牺牲阳极的工作电位保持负水平，随着干湿交替时间的延长，保持在
‑
0.98V～
‑
1.03V。
[0049]进一步地，所述模拟滩海陆岸干湿交替环境为模拟海岸土壤干湿交替环境，其中土壤环境干湿交替时间比例为6h:6h，即每6h进行一次土壤干湿环境的转换，所述土壤干环境土壤含水率为15％，所述土壤湿环境为海水全部浸没土壤。所述土壤为黏土，其中加入一定量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于滩海陆岸干湿交替环境的牺牲阳极，其特征在于，所述牺牲阳极以Al为基体，还包含Zn、In、Mg、Ga、Bi、任选的Sn和Pb金属元素，其中各金属元素的质量百分比为：Zn：3.00
‑
4.00％；In：0.017
‑
0.02％；Mg：1.00
‑
1.50％；Ga：0.10
‑
0.15％；Sn：0
‑
0.12％；Bi：0.40
‑
0.50％；Pb：0
‑
0.03％；余量为Al。2.根据权利要求1所述的牺牲阳极，其特征在于，所述牺牲阳极中的各金属元素的质量百分比为：Zn：4.00％；In：0.02％；Mg：1.00％；Ga：0.10％；Sn：0.10％；Bi：0.50％；余量为Al。3.根据权利要求1所述的牺牲阳极，其特征在于，所述牺牲阳极中的各金属元素的质量百分比为：Zn：4.00％；In：0.02％；Mg：1.00％；Ga：0.10％；Bi：0.40％；Pb：0.03％余量为Al。4.根据权利要求1所述的牺牲阳极，其特征在于，所述牺牲阳极中的各金属元素的质量百分比为：Zn：4.00％；In：0.02％；Mg：1.50％；Ga：0.10％；Sn：0.10％Bi：0.50％；余量为Al。5.根据权利要求1或2或3或4所述的牺牲阳极，其特征在于，在模拟滩海陆岸干湿交替环境下，所述牺牲阳极经干湿交替5天、10天的腐蚀速率分别为0.201～0.239mg/cm2·
天、
0.629～0.849mg/cm2·
天。6.根据权利要求1或2或3或4所述的牺牲阳极，其特征在于，在模拟滩海陆岸干湿交替环境下，所述牺牲阳极经干湿交替5天、10天的腐蚀电位为
‑
1.06V～
‑
1.02V和
‑
1.06V～
‑
1.04V，腐蚀电流密度为3.5
×
10
‑6～6.2
×
10

【专利技术属性】
技术研发人员：杨超，韩庆，樊户伟，王安泉，杨勇，刘瑾，刘超，王凯，陈丽娜，刘延峰，田旺，赵杰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心胜利油田检测评价研究有限公司，
类型：发明
国别省市：