[发明专利]一种稀土改性锌基合金牺牲阳极及其制备工艺

说明书

本发明提供了一种稀土改性锌基合金牺牲阳极及其制备工艺，属于锌阳极制备技术领域，由如下重量配比的组分组成：铝0.1‑0.5%、锰0.2‑0.3%、镁0.025‑0.05%及稀土元素0.5‑0.7%，余量为锌及不可避免的杂质，所述杂质含量不超过0.1%，上述各组分的含量之和为100%。该种稀土改性锌基合金牺牲阳极在锌基合金中增加稀土元素进行改性，提高了锌阳极的耐热温度，增大了其对所保护金属的抗腐蚀性能，使其应用范围更广；该种稀土改性锌基合金牺牲阳极的制备工艺简单，原料来源广泛，适宜于工业大规模推广。

技术领域

本发明属于锌阳极制备技术领域，具体地，涉及一种稀土改性锌基合金牺牲阳极及其制备工艺。

背景技术

锌资源丰富，制造工艺简单，锌对大气具有良好的抗腐蚀性能，是目前常用的阳极材料；锌基合金牺牲阳极是以锌基合金所制成的牺牲阳极，适用于大部分海水下的装置，广泛应用于海洋工业中，具有稳定的电化学性能，也可在低电阻水域或弱碱度土壤中保护船舶的压载箱、码头、桩腿和其他金属结构，但是在使用一段时间后，其表面会生产坚硬致密的腐蚀产物，从而降低了对金属的保护作用，而且会加速对金属构件的腐蚀性。

另外环境介质和pH值对锌的腐蚀具有很大影响，当pH为7-9时，锌会溶解成氢氧化锌，而该产物在阳极表面形成坚固的覆盖层，不利于锌自身的溶解，导致阳极表面钝化；在高温海水中，锌随着腐蚀产物的变化，在60℃左右相对钢铁会产生电位逆转，从而对金属件失去保护作用。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种稀土改性锌基合金牺牲阳极及其制备工艺，该种稀土改性锌基合金牺牲阳极在锌基合金中增加稀土元素进行改性，提高了锌阳极的耐热温度，增大了其对所保护金属的抗腐蚀性能，使其应用范围更广；该种稀土改性锌基合金牺牲阳极的制备工艺简单，原料来源广泛，适宜于工业大规模推广。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种稀土改性锌基合金牺牲阳极，由如下重量配比的组分组成：铝0.1-0.5％、锰0.2-0.3％、镁0.025-0.05％及稀土元素0.5-0.7％，余量为锌及不可避免的杂质，所述杂质含量不超过0.1％，上述各组分的含量之和为100％。铝在锌中形成单相α固溶体，合成的阳极材料电位较负并且稳定，还可以消除杂质铁元素的不利影响；锰可以增加铝在锌中的溶解度，进一步稳定阳极活性，降低自腐蚀速率；镁可以细化金属组织来增加硬度，降低合金延展性；稀土元素可以减少合金的表面张力，细化晶粒，还能提高合金的耐热性能，使锌阳极放电过程中电子浓度增大，并阻止晶界的迁移，使锌阳极能够均匀溶解，增加了对所保护金属的抗腐蚀性能。

进一步地，所述杂质中铁含量不超过0.005％，铅含量不超过0.006％，铜含量不超过0.005％。锌合金中铁、铅及铜均为有害杂质，因此需要限制其含量，以免影响锌合金的电化学性能。

进一步地，所述稀土元素为铈。铈来源广泛，熔点较低。

本发明还提供了一种稀土改性锌基合金牺牲阳极的制备工艺，制备如上所述的一种稀土改性锌基合金牺牲阳极，包括如下制备步骤：

S1：熔化：将熔炼炉内温度升至530-550℃，然后在此温度下取一定量纯锌加入熔炼炉内，在锌块熔化过程中持续搅拌熔液，使锌块完全熔化，继续搅拌0.5h；

S2：添加合金元素：在步骤1所得熔液中添加质量配比的铝、锰、镁及稀土元素，并将熔炼炉的温度升至780-800℃，并在此温度下搅拌使其熔化，待合金元素完全熔化后继续搅拌0.5h；

S3：精炼：在步骤2所得的熔液中添加一定比例的精炼剂进行精炼；

S4：浇铸：将精炼后的熔液在铸造模具内浇铸，待自然冷却后经打磨即可得到稀土改性锌基合金牺牲阳极。首先使锌完全熔融，再加入合金元素，可以提高合金元素在锌中的溶解性，使合金内部分布均匀；精炼可以去除熔液中的气体，使合金致密性较好，进而提高其耐腐蚀性能。