阅读说明：本技术 一种耐高温锌合金牺牲阳极及其制备方法 (High-temperature-resistant zinc alloy sacrificial anode and preparation method thereof ) 是由 逯彦伟 逯颜军 江玉仁 唐彪 宋婕 于 2020-07-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种耐高温锌合金牺牲阳极,由锌、铝、铟、镁、镍、锆和硅组成；所述铝的质量百分比为0.5～1.2％；所述铟的质量百分比为0.20～0.25％；所述镁的质量百分比为0.5～1.2％；所述镍的质量百分比为0.05～0.2％；所述锆的质量百分比为0.05～0.08％；所述硅的质量百分比为0.80～1.20％；余量为锌。该耐高温锌合金牺牲阳极在传统的锌合金的基础上加入了锆元素,可以显著提升锌合金在高温下的电化学性能和耐腐蚀性能；本发明的锌合金牺牲阳极,在75℃～80℃的高温条件下,电流效率高于92％,开路电位为-1.02～-1.05V,电容量≥1000A·h/kg。(The invention discloses a high-temperature-resistant zinc alloy sacrificial anode, which consists of zinc, aluminum, indium, magnesium, nickel, zirconium and silicon; the mass percent of the aluminum is 0.5-1.2%; the mass percentage of the indium is 0.20-0.25%; the mass percent of the magnesium is 0.5-1.2%; the mass percent of the nickel is 0.05-0.2%; the mass percent of the zirconium is 0.05-0.08%; the mass percent of the silicon is 0.80-1.20%; the balance being zinc. The high-temperature-resistant zinc alloy sacrificial anode is added with zirconium element on the basis of the traditional zinc alloy, so that the electrochemical performance and the corrosion resistance of the zinc alloy at high temperature can be obviously improved; the zinc alloy sacrificial anode has the current efficiency higher than 92 percent, the open circuit potential of-1.02 to-1.05V and the capacitance more than or equal to 1000 A.h/kg under the high temperature condition of 75 to 80 ℃.)

一种耐高温锌合金牺牲阳极及其制备方法

技术领域

本发明涉及牺牲阳极技术领域，尤其涉及一种耐高温锌合金牺牲阳极及其制备方法。

背景技术

锌基牺牲阳极自腐蚀速率小，电流效率高，其电位接近于钢铁的保护电位，具有自动调节电流的特性，使用时没有过保护的危险。锌基阳极的驱动电压仅约为0.2V，主要适用于海水、盐水及低电阻率(<15Ω·cm)的土壤环境。目前，锌合金牺牲阳极已广泛应用于海洋结构、海底管道工程阴极保护工程中。同时，锌合金牺牲阳极在使用中不发生析氢反应，碰撞到钢构件时不会诱发火花，故其是唯一可用于油罐、油舱保护的牺牲阳极。

中国发明专利CN104864710A公开了一种环境友好型的锌合金牺牲阳极，工作电位在-1.00～-1.06V，腐蚀产物容易脱落，腐蚀形貌均匀溶解；电容量≥800A·h/Kg。该专利提供的锌合金牺牲阳极使用范围广、环境污染小、制备方法简单、成本低；具有明显的经济效益和环境效益。但是一般油罐、油舱由于阳光暴晒等原因会导致温度非常高，油舱的温度甚至可以达到70℃以上，故有必要研究一种耐高温锌合金牺牲阳极及其制备方法。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐高温锌合金牺牲阳极及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种耐高温锌合金牺牲阳极，由锌、铝、铟、镁、镍、锆和硅组成；所述铝的质量百分比为0.5～1.2％；所述铟的质量百分比为0.20～0.25％；所述镁的质量百分比为0.5～1.2％；所述镍的质量百分比为0.05～0.2％；所述锆的质量百分比为0.05～0.08％；所述硅的质量百分比为0.80～1.20％；余量为锌。

优选的，所述的耐高温锌合金牺牲阳极，杂质铁≤0.09％，杂质铜≤0.03％，杂质镉≤0.02％。

所述的耐高温锌合金牺牲阳极的制备方法，包括以下步骤：

(1)将锌锭进行熔炼，得锌液，并在锌液上方覆盖石墨层，在熔炼过程中持续通入惰性气体进行保护；

(2)锌液保温30～35min后，在锌液中加入铝箔包裹的铟、镍和锆，至完全熔化，然后加入锌镁合金和铝硅合金；搅匀后扒渣，保温3～3.5h，得到混合液；

(3)混合液在模具中580～620℃浇注成型，并冷却至室温，即可。

优选的，所述的步骤(1)中，锌锭的加热温度为530～580℃，加入的惰性气体为氮气。

优选的，所述的步骤(2)中，所述的金属铟、镍和锆在加入前需要经过100～120℃烘干处理，用于去除水分。

优选的，所述的步骤(2)中，所述的锌镁合金中，镁元素的含量为40～70％。

优选的，所述的步骤(2)中，所述的铝硅合金中，硅元素的含量为8～20％。

优选的，所述的锌合金牺牲阳极，在75℃～80℃的高温条件下，电流效率高于92％，开路电位为-1.02～-1.05V，电容量≥1000A·h/kg。

本发明的有益之处在于：本发明的耐高温锌合金牺牲阳极，由锌、铝、铟、镁、镍、锆和硅组成；所述铝的质量百分比为0.5～1.2％；所述铟的质量百分比为0.20～0.25％；所述镁的质量百分比为0.5～1.2％；所述镍的质量百分比为0.05～0.2％；所述锆的质量百分比为0.05～0.08％；所述硅的质量百分比为0.80～1.20％；余量为锌。该耐高温锌合金牺牲阳极在传统的锌合金的基础上加入了锆元素，可以显著提升锌合金在高温下的电化学性能和耐腐蚀性能；本发明的锌合金牺牲阳极，在75℃～80℃的高温条件下，电流效率高于92％，开路电位为-1.02～-1.05V，电容量≥1000A·h/kg。

具体实施方式

实施例1

一种耐高温锌合金牺牲阳极，由锌、铝、铟、镁、镍、锆和硅组成；所述铝的质量百分比为1.1％；所述铟的质量百分比为0.22％；所述镁的质量百分比为0.7％；所述镍的质量百分比为0.15％；所述锆的质量百分比为0.07％；所述硅的质量百分比为1.05％；余量为锌。

所述的耐高温锌合金牺牲阳极，杂质铁为0.07％，杂质铜为0.02％，杂质镉为0.01％。

所述的耐高温锌合金牺牲阳极的制备方法，包括以下步骤：

(1)将锌锭进行熔炼，得锌液，并在锌液上方覆盖石墨层，在熔炼过程中持续通入惰性气体进行保护；

(2)锌液保温32min后，在锌液中加入铝箔包裹的铟、镍和锆，至完全熔化，然后加入锌镁合金和铝硅合金；搅匀后扒渣，保温3.2h，得到混合液；

(3)混合液在模具中605℃浇注成型，并冷却至室温，即可。

所述的步骤(1)中，锌锭的加热温度为555℃，加入的惰性气体为氮气。

所述的步骤(2)中，所述的金属铟、镍和锆在加入前需要经过105℃烘干处理，用于去除水分。

所述的步骤(2)中，所述的锌镁合金中，镁元素的含量为59％。

所述的步骤(2)中，所述的铝硅合金中，硅元素的含量为12.5％。

实施例2

一种耐高温锌合金牺牲阳极，由锌、铝、铟、镁、镍、锆和硅组成；所述铝的质量百分比为1.2％；所述铟的质量百分比为0.20％；所述镁的质量百分比为1.2％；所述镍的质量百分比为0.05％；所述锆的质量百分比为0.08％；所述硅的质量百分比为0.80％；余量为锌。

所述的耐高温锌合金牺牲阳极，杂质铁为0.09％，杂质铜为0.01％，杂质镉为0.02％。

所述的耐高温锌合金牺牲阳极的制备方法，包括以下步骤：

(1)将锌锭进行熔炼，得锌液，并在锌液上方覆盖石墨层，在熔炼过程中持续通入惰性气体进行保护；

(2)锌液保温35min后，在锌液中加入铝箔包裹的铟、镍和锆，至完全熔化，然后加入锌镁合金和铝硅合金；搅匀后扒渣，保温3h，得到混合液；

(3)混合液在模具中620℃浇注成型，并冷却至室温，即可。

所述的步骤(1)中，锌锭的加热温度为530℃，加入的惰性气体为氮气。

所述的步骤(2)中，所述的金属铟、镍和锆在加入前需要经过120℃烘干处理，用于去除水分。

所述的步骤(2)中，所述的锌镁合金中，镁元素的含量为40％。

所述的步骤(2)中，所述的铝硅合金中，硅元素的含量为20％。

实施例3

一种耐高温锌合金牺牲阳极，由锌、铝、铟、镁、镍、锆和硅组成；所述铝的质量百分比为0.5％；所述铟的质量百分比为0.25％；所述镁的质量百分比为0.5％；所述镍的质量百分比为0.2％；所述锆的质量百分比为0.05％；所述硅的质量百分比为1.20％；余量为锌。

所述的耐高温锌合金牺牲阳极，杂质铁为0.05％，杂质铜为0.02％，杂质镉为0.01％。

所述的耐高温锌合金牺牲阳极的制备方法，包括以下步骤：

(1)将锌锭进行熔炼，得锌液，并在锌液上方覆盖石墨层，在熔炼过程中持续通入惰性气体进行保护；

(2)锌液保温30min后，在锌液中加入铝箔包裹的铟、镍和锆，至完全熔化，然后加入锌镁合金和铝硅合金；搅匀后扒渣，保温3.5h，得到混合液；

(3)混合液在模具中580℃浇注成型，并冷却至室温，即可。

所述的步骤(1)中，锌锭的加热温度为580℃，加入的惰性气体为氮气。

所述的步骤(2)中，所述的金属铟、镍和锆在加入前需要经过100℃烘干处理，用于去除水分。

所述的步骤(2)中，所述的锌镁合金中，镁元素的含量为70％。

所述的步骤(2)中，所述的铝硅合金中，硅元素的含量为8％。

对比例1

将实施例1中的金属锆去除，其余配比和制备方法不变。

以下对实施例1-3和对比例1制备的锌合金牺牲阳极的电化学性能和耐腐蚀性能进行测试，并与对照例(中国发明专利CN104864710A实施例1公开的锌合金牺牲阳极)进行对比。

试验介质：人造海水，试验温度为76℃。

电化学性能测试方法参照GB/T 17848-1999中的恒电流实验法，并在95℃条件下对本实施例制备获得的所述锌合金牺牲阳极，进行电化学性能测试，具体测试数据见表1。

表1：锌合金牺牲阳极的耐高温性能测试结果；

由以上测试数据可以知道，本发明制备的锌合金牺牲阳极在高温下仍具有非常好的电化学性能和耐腐蚀性能。

电化学性能测试方法参照GB/T 17848-1999中的恒电流实验法，并在25℃条件下对本实施例制备获得的所述锌合金牺牲阳极，进行电化学性能测试，具体测试数据见表2。

表2：锌合金牺牲阳极的常温性能测试结果；

由以上测试数据可以知道，本发明制备的锌合金牺牲阳极在常温下具有非常好的电化学性能和耐腐蚀性能，且是否加入锆元素对电化学性能和耐腐蚀性能影响不大。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。