阅读说明：本技术 适用于入海口钢结构保护的Al-Mg-Ga-Mn-Bi铝合金牺牲阳极及其制备工艺 (Al-Mg-Ga-Mn-Bi aluminum alloy sacrificial anode suitable for protecting steel structure at sea entrance and preparation process thereof ) 是由 王鲁东 郭仕奎 吕丽丽 于 2020-11-20 设计创作，主要内容包括：本发明属于牺牲阳极技术领域,具体涉及一种适用于入海口钢结构保护的Al-Mg-Ga-Mn-Bi铝合金牺牲阳极及其制备工艺。所述的铝合金牺牲阳极,其材质以元素计由下列重量百分比的元素组成：Mg：7-10％,Ga：0.02-0.04％,Mn：0.8-1.4％,Bi：0.25-0.35％,Fe≤0.09％,Si≤0.09％,Cu≤0.01％,Al为余量。本发明制备的铝合金牺牲阳极开路电位为-1.35～-1.25V,工作电位为-1.27～-1.15V,电流效率≥85％,实际电容量≥2400A·h/Kg,晶粒度＜100μm,可持续稳定的保护入海口钢结构。(The invention belongs to the technical field of sacrificial anodes, and particularly relates to an Al-Mg-Ga-Mn-Bi aluminum alloy sacrificial anode suitable for protecting a steel structure at sea entrance and a preparation process thereof. The aluminum alloy sacrificial anode is made of the following elements in percentage by weight: mg: 7-10%, Ga: 0.02 to 0.04%, Mn: 0.8-1.4%, Bi: 0.25 to 0.35 percent of Fe, less than or equal to 0.09 percent of Si, less than or equal to 0.01 percent of Cu, and the balance of Al. The open-circuit potential of the aluminum alloy sacrificial anode prepared by the invention is-1.35 to-1.25V, the working potential is-1.27 to-1.15V, the current efficiency is more than or equal to 85 percent, the actual capacitance is more than or equal to 2400 A.h/Kg, the grain size is less than 100 mu m, and the aluminum alloy sacrificial anode can continuously and stably protect the steel structure at the sea entrance.)

适用于入海口钢结构保护的Al-Mg-Ga-Mn-Bi铝合金牺牲阳极 及其制备工艺

技术领域

本发明属于牺牲阳极技术领域，具体涉及一种适用于入海口钢结构保护的Al-Mg-Ga-Mn-Bi铝合金牺牲阳极及其制备工艺。

背景技术

入海口地域的盐份浓度被从河里流入的淡水所稀释，形成比淡水浓度高、比海水浓度低的状态。不同的浓度导致入海口水质电阻率比淡水低，比正常海水高。当前入海口处钢结构阴极保护常用的牺牲阳极是Al-Zn-In系合金，依据的标准是GB4948《铝锌铟系合金牺牲阳极》工作电位约为-1.12～-1.05V，是适用于海水介质中的船舶、港工与海洋工程设施、海水冷却水系统和储罐沉积水部位等工业领域阴极保护用的牺牲阳极，而淡水中常用的牺牲阳极是镁合金牺牲阳极，其工作电位通常为-1.50～-1.7V，而入海口阴极保护所需铝阳极应为-1.27～-1.15V。因此，开发一种保护电位适用于入海口钢结构的铝合金牺牲阳极，弥补当前牺牲阳极保护区域的不足，极有必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种适用于入海口钢结构保护的Al-Mg-Ga-Mn-Bi铝合金牺牲阳极，可持续稳定的保护入海口钢结构，同时本发明还提供其制备工艺。

所述的适用于入海口钢结构保护的Al-Mg-Ga-Mn-Bi铝合金牺牲阳极，其材质以元素计由下列重量百分比的元素组成：Mg：7-10％，Ga：0.02-0.04％，Mn：0.8-1.4％，Bi：0.25-0.35％，Fe≤0.09％，Si≤0.09％，Cu≤0.01％，Al为余量。

所述的铝合金牺牲阳极开路电位为-1.35～-1.25V，工作电位为-1.27～-1.15V，电流效率≥85％，实际电容量≥2400A·h/Kg。

所述的铝合金牺牲阳极晶粒度＜100μm。

本发明所述的适用于入海口钢结构保护的Al-Mg-Ga-Mn-Bi铝合金牺牲阳极的制备工艺，包括以下步骤：

(1)将铝锭和铝锰合金预先放入坩锅内，将温控仪表温度(炉膛)设定在850℃，进行加热待铝锭全部熔化后，调整铝液温度为700-720℃，然后将镁块分批加入坩锅内，并使用工具将镁锭压入熔液，待其全部熔化，备用；

(2)另取30#坩埚倒入步骤(1)中坩埚内的熔液，加入镓锭和铋锭，使用碳棒充分搅拌，待全部熔化后缓慢倒入步骤(1)中坩埚内；

(3)调整铝液温度为740-760℃，优选750℃，加入铝合金环保精炼剂，使用搅拌工具将其压入熔体，进行精炼处理，待反应完成，打碎表面反应产物，让其浮游片刻，然后扒渣，经扒渣扒除表面氧化浮渣，然后静置10-15分钟，调整温度至720-740℃，进行浇注。

步骤(2)中倒入步骤(1)中坩埚内的熔液3-5kg。

步骤(3)中铝合金环保精炼剂添加量为铝锭重量的0.05-0.15％，优选0.1％，铝合金环保精炼剂中化学成分重量百分比要求为：KCl：30-40％、NaCl：20-30％、NaF：10-15％、CaF₂：10-15％、Na₃A1F₆：5-10％、Na₂SiF₆：5-10％。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明制备的铝合金牺牲阳极开路电位为-1.35～-1.25V，工作电位为-1.27～-1.15V，电流效率≥85％，实际电容量≥2400A·h/Kg，晶粒度＜100μm，可持续稳定的保护入海口钢结构。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

所述的适用于入海口钢结构保护的Al-Mg-Ga-Mn-Bi铝合金牺牲阳极，其材质以元素计由下列重量百分比的元素组成：Mg：7.33％，Ga：0.025％，Mn：1.12％，Bi：0.30％，Fe：0.055％，Si：0.032％，Cu：0.005％，Al为余量。

所述的适用于入海口钢结构保护的Al-Mg-Ga-Mn-Bi铝合金牺牲阳极的制备工艺，包括以下步骤：

(1)将铝锭和铝锰合金预先放入坩锅内，将温控仪表温度(炉膛)设定在850℃，进行加热待铝锭全部熔化后，调整铝液温度为700-720℃，然后将镁块分批加入坩锅内，并使用工具将镁锭压入熔液，待其全部熔化，备用；

(2)另取30#坩埚倒入步骤(1)中坩埚内的熔液4kg，加入镓锭和铋锭，使用碳棒充分搅拌，待全部熔化后缓慢倒入步骤(1)中坩埚内；

(3)调整铝液温度为750℃，加入铝合金环保精炼剂，使用搅拌工具将其压入熔体，进行精炼处理，待反应完成，打碎表面反应产物，让其浮游片刻，然后扒渣，经扒渣扒除表面氧化浮渣，然后静置15分钟，调整温度至720-740℃，进行浇注，冷却后即得铝合金牺牲阳极。

步骤(3)中铝合金环保精炼剂添加量为铝锭重量的0.1％，铝合金环保精炼剂中化学成分重量百分比要求为：KCl：35％、NaCl：25％、NaF：10％、CaF₂：15％、Na₃A1F₆：5％、Na₂SiF₆：10％。

实施例2

所述的适用于入海口钢结构保护的Al-Mg-Ga-Mn-Bi铝合金牺牲阳极，其材质以元素计由下列重量百分比的元素组成：Mg：8.56％，Ga：0.03％，Mn：1.35％，Bi：0.28％，Fe：0.036％，Si：0.048％，Cu：0.005％，Al为余量。

制备工艺同实施例1。

实施例3

所述的适用于入海口钢结构保护的Al-Mg-Ga-Mn-Bi铝合金牺牲阳极，其材质以元素计由下列重量百分比的元素组成：Mg：9.68％，Ga：0.025％，Mn：0.88％，Bi：0.26％，Fe：0.073％，Si：0.063％，Cu：0.006％，Al为余量。

制备工艺同实施例1。

将实施例1-3制备的铝合金牺牲阳极按照GB/T 17848-1999规定的标准试验方法进行测试，测试结果见表1。

表1实施例1-3铝合金牺牲阳极的电化学性能

当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。