[发明专利]海水中持续防护钛基金属表面用铜/铝多层复合阳极及其应用

说明书

本发明公开了一种海水中持续防护钛基金属表面用铜/铝多层复合阳极，包括交替叠放在一起的铜层和铝层，所述铜层的厚度为40μm～180μm，所述铝层的厚度为5μm～7μm；另外，本发明还公开了利用上述铜/铝多层复合阳极在海水中持续防护钛基金属表面的方法，该方法为：首先将钛基金属与铜/铝多层复合阳极连接，然后置于海水中，作为阴极的钛基金属与铜/铝多层复合阳极之间发生电偶腐蚀，该过程中持续释放铜离子。本发明铜/铝多层复合阳极的结构简单，能够实现持续数年甚至数十年向海水中持续释放高析出浓度的铜离子，有效地抑制了海洋生物的附着，延长了钛基金属的在海水中的使用寿命。

技术领域

本发明属于钛金属材料防海生物附着的技术领域，具体涉及一种海水中持续防护钛基金属表面用铜/铝多层复合阳极及其应用。

背景技术

钛合金具有低密度，高强度和耐海水腐蚀等优异的性能，被广泛应用于海洋温差发电，海水淡化，油气开采，舰船，水产养殖等海洋工程领域，被人们誉为“海洋金属”。钛合金具有良好的生物相容性，是海生物理想的栖息地，因此，钛合金在海洋工程中的生物污损问题比其他金属材料更加严重。海生物的附着会增加船舶航行阻力，使船舶的能耗与排放加剧。海生物的附着能加速海洋设施、建筑等结构件污损腐蚀，显著缩短其寿命。据美国报道，由于海生物的附着，美国每年造成50～60亿美元的损失。面对海生物的严重危害，人们研究了许多防止海生物粘着减少污损的方法。研究表明，铜离子及氧化亚铜能够抑制海生物的附着。主要是因为：铜材料通过与海水的作用成为铜离子，铜离子会降低生物机体中主酶的活化作用，以缩短生物寿命。进一步研究表明，当铜的渗出率大于10μg/(cm²·d)时可抑制藤壶附着；当铜的渗出率大于10～20μg/(cm²·d)可抑制水螅、水母附着；当铜离子的渗出率大于20～40μg/(cm²·d)可抑制藻类附着；当铜离子的渗出率大于40μg/(cm²·d)可防止产生细菌附着；当铜离子渗出率大于50μg/(cm²·d)时，可抑制绝大部分海生物附着。因此，通过控制钛合金在海水中铜离子的渗出率就可以有效抑制海生物的附着，当铜离子的渗出率大于50μg/(cm²·d)时，就可抑制绝大部分海生物附着。利用钛和铜在海水中不同的自腐蚀电位，采用电偶腐蚀的原理就可以加速铜材料的腐蚀，获得抑制海生物附着所需要的铜离子浓度。

这种利用铜与钛在海水中自腐蚀电位的不同，实现铜的加速腐蚀的方法能够有效的抑制海生物在钛表面的附着，在实际工程中也得到有效的应用。但在工程实际中发现，随着铜表面腐蚀产物的生成，这层腐蚀产物抑制了铜的进一步腐蚀，使铜离子的析出浓度逐渐降低，降低了抑制海生物附着的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种海水中持续防护钛基金属表面用铜/铝多层复合阳极。该铜/铝多层复合阳极的结构简单，能够实现持续数年甚至数十年向海水中持续释放高析出浓度的铜离子，有效地抑制了海洋生物的附着，延长了钛基金属的在海水中的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：海水中持续防护钛基金属表面用铜/铝多层复合阳极，其特征在于，包括交替叠放在一起的铜层和铝层，所述铜层的厚度为40μm～180μm，所述铝层的厚度为5μm～7μm。

上述的海水中持续防护钛基金属表面用铜/铝多层复合阳极，其特征在于，所述铜层的厚度为60μm～120μm，所述铝层的厚度为5μm～6μm。

上述的海水中持续防护钛基金属表面用铜/铝多层复合阳极，其特征在于，所述铜层和铝层的层数均不小于10层。

上述的海水中持续防护钛基金属表面用铜/铝多层复合阳极，其特征在于，所述铜层和铝层的层数均为10～500层。