[发明专利]一种含锆镁合金牺牲阳极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金及其制备方法，特别涉及一种牺牲阳极镁合金及其制备方法。

背景技术

金属材料的腐蚀造成的损失巨大，对金属材料进行腐蚀防护，提高其耐腐蚀性能具有重要意义。镁合金的电化学性能较好，常被用作牺牲阳极材料，对设备装置的阴极进行保护，以延长阴极材料的使用寿命。

但是，普通镁合金都含有一定量的杂质硅，而硅电位较高，容易引起寄生腐蚀，使镁合金阳极腐蚀效率降低，硅与镁形成镁二硅相，并以网状分布于晶界，容易与镁基体形成的微电池，加速牺牲阳极材料的消耗，并使阳极消耗不均匀，影响牺牲阳极材料的使用寿命和利用率。

发明内容

针对现行镁合金材料存在的问题，本发明的目的是提供一种电流效率更高，阳极消耗均匀、使用率高、寿命长的牺牲阳极镁合金。

一种含锆镁合金牺牲阳极材料，所述含锆镁合金牺牲阳极材料按质量百分比计由以下组分组成：

锆：0.03%～0.07%，

锰：0.5%～1.3%，

硅：≤0.05%，

杂质：单个≤0.05%，总量≤0.3%

其余为镁。

作为本方案的改进，所述含锆镁合金牺牲阳极材料按质量百分比计由以下组分组成：

锆：0.05%，

锰：0.8%，

硅：≤0.05%，

杂质：单个≤0.05%，总量≤0.3%

其余为镁。

作为本方案的进一步改进，所述含锆镁合金牺牲阳极材料中锆与硅质量比为5～10：1。

本发明还提供一种工艺简单、低成本、高质量制备上述牺牲阳极材料的方法。

一种制备所述含锆镁合金牺牲阳极材料的方法，按照质量百分比选取工业纯镁和工业纯二氯化锰，混合加热到775～785℃使其全部熔化，静置降温到750～760℃，加入相应质量百分比的镁锆中间合金，使其熔化并搅拌均匀，将所得熔液按照低压铸造方式进行铸造，得到铸态含锆镁合金。

作为本方案的改进，所述制备含锆镁合金牺牲阳极材料的方法，所述低压铸造采用SF₆气体给镁合金液施加压力。

本发明的有益效果在于：普通镁合金及工业纯镁中都含有一定量的杂质硅，硅电位较高，容易引起寄生腐蚀，硅与镁形成Mg₂Si相，以网状分布于晶界，容易与镁基体形成的微电池，加速牺牲阳极材料的消耗，并使阳极消耗不均匀；在合金中加入一定量的锆可以与基体中的Si形成ZrSi₂、β～ZrSi和α～ZrSi等平衡中间相，而这些中间相易于从熔液中去除，从而合金中硅及Mg₂Si的含量，减少寄生腐蚀，使镁合金牺牲阳极材料消耗均匀、使用率高、寿命长；采用低压铸造可以提高材料利用率，并减少铸件内部缺陷，提高铸造制备效率。

具体实施方式

“含锆镁合金阳极牺牲材料”总的开发设计构思是：通过调整各协同作用的化学元素及其比例从而获得一种消耗均匀、使用率高、寿命长的镁合金牺牲阳极材料。

实施例一：本实施方式中锆的质量百分比为0.05%，杂质硅质量百分比≤0.05%，锰的质量百分比为0.8%，其余除偶存杂质外为镁。

首先取980kg工业纯镁、20kg工业纯MnCl₂在电阻坩埚炉中加热到780℃，全部熔化后静置一段时间，待温度降为755℃，加入含锆25～30%镁锆中间合金2kg，边加边搅拌均匀，待全部熔化后搅拌1～2分钟。然后采用半连续减压铸造方式铸造上述镁合金熔液：铸造时采用顶注式浇铸系统进行浇铸，并用SF₆气体对坩埚内镁合金液进行减压。

实施例二：本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中锆的质量百分比为0.042%，制备含锆镁合金牺牲阳极材料时所加入的含锆25～30%镁锆中间合金质量为1.6kg。

实施例三：本实施例区别在于，本实施例中锆的质量百分比为0.044%，制备含锆镁合金牺牲阳极材料时所加入的含锆25～30%镁锆中间合金质量为1.6kg。

实施例四：本实施例区别在于，本实施例中锆的质量百分比为0.038%，制备含锆镁合金牺牲阳极材料时所加入的含锆25～30%镁锆中间合金质量为1.52kg。

实施例五：本实施例区别在于，本实施例中锆的质量百分比为0.049%，制备含锆镁合金牺牲阳极材料时所加入的含锆25～30%镁锆中间合金质量为1.9kg。