本發明涉及一(yi)種含(han)sm的多元鎂(mei)合金犧(xi)牲陽極材(cai)料(liao)及其制備方法，屬于犧(xi)牲陽極材(cai)料(liao)技(ji)術領(ling)域。

背景技術：

金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)(liao)的(de)腐(fu)(fu)蝕造成(cheng)的(de)經濟損失巨大，采用(yong)犧牲陽極(ji)進行電化學(xue)(xue)保(bao)護是一種(zhong)防(fang)止(zhi)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)(liao)腐(fu)(fu)蝕的(de)有(you)效方法，對金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)(liao)耐腐(fu)(fu)蝕性(xing)能(neng)(neng)的(de)提高和使(shi)用(yong)壽命(ming)的(de)延長(chang)具有(you)重要意義。鎂合(he)金(jin)的(de)電化學(xue)(xue)性(xing)能(neng)(neng)較好(hao)，常被用(yong)作犧牲陽極(ji)材(cai)料(liao)(liao)，對設備裝置的(de)陰極(ji)材(cai)料(liao)(liao)進行保(bao)護，以延長(chang)陰極(ji)材(cai)料(liao)(liao)的(de)使(shi)用(yong)壽命(ming)。

但(dan)是，現有技術(shu)中普通鎂合(he)金陽(yang)極(ji)材料(liao)，如(ru)常用牌號az91(al8.5-9.5wt％，zn0.45-0.9wt％，mn0.17-0.40wt％)等，由于成分設計和制備工藝上的(de)原因，導致合(he)金晶粒粗(cu)大，組(zu)織不(bu)均(jun)勻，且元(yuan)素鋁與(yu)鎂形成mg17al12相(xiang)，并(bing)以網狀分布于晶界，容易與(yu)鎂基體形成微電池，加速犧牲(sheng)陽(yang)極(ji)材料(liao)的(de)消(xiao)耗，同時使陽(yang)極(ji)材料(liao)的(de)消(xiao)耗不(bu)均(jun)勻，影(ying)響犧牲(sheng)陽(yang)極(ji)材料(liao)的(de)使用壽命(ming)。

技術實現要素：

本(ben)發明的目的在于提(ti)供一(yi)種含sm的多元(yuan)鎂(mei)合(he)金犧牲(sheng)陽極材料，解決現(xian)有鎂(mei)合(he)金犧牲(sheng)陽極材料在腐蝕(shi)環境中消耗(hao)不(bu)均(jun)勻(yun)，影響使用壽命的問題。

本發明還(huan)提供上述鎂合金犧(xi)牲陽極材(cai)料的制備方法。

為了實現(xian)以上目的，本發明所采用的技(ji)術(shu)方案(an)是：

一(yi)種含sm的多(duo)元鎂合金犧(xi)牲陽極材料，：由以下(xia)質量百分(fen)比的組分(fen)組成：zn6.0％～6.4％、sm0.4％～0.6％、ca0.6％～0.8％、sb0.1％～0.3％，余量為mg和不可避免(mian)的雜質。

本發明的(de)(de)含sm的(de)(de)多元鎂合(he)金(jin)犧牲陽極材(cai)(cai)料，合(he)金(jin)組分為mg-zn-sm-ca-sb，該合(he)金(jin)不含al，避(bi)免了網狀mg17al12相的(de)(de)生成，以zn為主(zhu)加合(he)金(jin)元素，為保證(zheng)性能和控制成本，zn的(de)(de)加入量選為6.6～6.8wt％；加入微(wei)量的(de)(de)sm(0.2～0.4wt％)、ca(0.3％～0.5％)、sb(0.4％～0.6％)，生成高熔點的(de)(de)mg12sm、mg2ca、mg13sb2相，可(ke)作為有效(xiao)的(de)(de)形核核心，從而細化晶粒，改善組織，提高組織的(de)(de)均勻性，進而使鎂合(he)金(jin)陽極材(cai)(cai)料在(zai)腐蝕環境中消耗均勻。

所得鎂合(he)金(jin)犧(xi)牲陽(yang)極材料在腐蝕(shi)(shi)環境(jing)中不僅消耗(hao)均勻，而且消耗(hao)速度慢(man)、使用(yong)壽命長的(de)特點，適用(yong)于土壤(rang)、海水、熱水器等腐蝕(shi)(shi)環境(jing)下的(de)陰(yin)極保護，有(you)著廣闊的(de)應(ying)用(yong)前景。

上述(shu)的含sm的多元鎂合金犧牲陽(yang)極(ji)材料，由以下質量(liang)百分比的組分組成：zn6.0％、sm0.6％、ca0.8％、sb0.1％，余量(liang)為mg和不可避免的雜(za)質。

所述雜質為si、fe、cu和ni元素。

所述雜質在犧牲陽(yang)極材料(liao)中的總質量含(han)量小于(yu)0.2％。

所述(shu)sm的原料(liao)為(wei)mg-sm中間合金。

所述(shu)ca的原料為mg-ca中(zhong)間合金。

上述的(de)含sm的(de)多元(yuan)鎂合金(jin)犧牲陽(yang)極(ji)材料的(de)制備方法，包括如下(xia)步驟：取配方量的(de)mg、zn、sb、mg-sm中(zhong)(zhong)間合金(jin)和mg-ca中(zhong)(zhong)間合金(jin)，在(zai)co2+sf6混合氣體(ti)保護下(xia)，升溫(wen)至680-700℃后保溫(wen)4-6min，澆(jiao)鑄即得。

優選(xuan)的(de)，上述的(de)含sm的(de)多元鎂合(he)金(jin)犧牲陽極(ji)材料的(de)制備方法，包(bao)括如下(xia)(xia)步(bu)驟：取配方量的(de)mg、zn、sb、mg-sm中間(jian)合(he)金(jin)和mg-ca中間(jian)合(he)金(jin)，在(zai)co2+sf6混合(he)氣體(ti)保護下(xia)(xia)，熔化后升溫至(zhi)680-700℃后保溫4-6min，澆鑄即得(de)。

步驟1)中所(suo)述升溫(wen)為在感應爐(lu)進(jin)行。所(suo)述升溫(wen)采用剛玉坩堝(guo)。

步驟2)中所述澆(jiao)鑄(zhu)是將鎂液澆(jiao)入鋼制模具中。

上述的(de)(de)含sm的(de)(de)多(duo)元鎂(mei)合金犧牲(sheng)陽極材料(liao)(liao)，是以純(chun)(chun)鎂(mei)、純(chun)(chun)鋅、純(chun)(chun)銻(ti)和鎂(mei)釤、鎂(mei)鈣中間合金為(wei)原料(liao)(liao)進行(xing)感應爐熔煉(lian)和金屬型鑄造制得的(de)(de)。該制備(bei)方法(fa)工藝簡單(dan)，原料(liao)(liao)來源廣泛。

具體實施方式

實(shi)施例中(zhong)所用的(de)原(yuan)料純(chun)(chun)鎂(mei)(mg)、純(chun)(chun)鋁(lv)(al)、純(chun)(chun)鋅(xin)(zn)、鎂(mei)釤中(zhong)間(jian)合(he)(he)金(mg-sm)、鎂(mei)鈣(gai)(mg-ca)中(zhong)間(jian)合(he)(he)金均為(wei)市(shi)售產品(工業品)。其中(zhong)，原(yuan)料純(chun)(chun)鎂(mei)(mg)、純(chun)(chun)鋅(xin)(zn)、純(chun)(chun)銻(ti)(sb)的(de)純(chun)(chun)度(du)為(wei)99.8％，原(yuan)料鎂(mei)釤(mg-sm)、鎂(mei)鈣(gai)(mg-ca)中(zhong)間(jian)合(he)(he)金的(de)純(chun)(chun)度(du)為(wei)99.5％。

實施例1

本實施(shi)例的含sm的多(duo)元鎂合(he)金犧牲陽極材(cai)料，由(you)以下質(zhi)量百分比的組(zu)分組(zu)成：zn6.0％、sm0.6％、ca0.8％、sb0.1％，余量為mg和不可避(bi)免的雜質(zhi)。其中雜質(zhi)元素si、fe、cu和ni在犧牲陽極材(cai)料中的總質(zhi)量含量小于0.2％。

本實施例的含sm的多元鎂合金犧牲陽極材料的制備(bei)方法，包(bao)括如下步驟(zou)：

取合(he)金原料(liao)純鎂(mei)(mg)、純鋅(zn)、純銻(sb)和鎂(mei)釤(mg-sm)中間(jian)合(he)金、鎂(mei)鈣(mg-ca)中間(jian)合(he)金，在co2+sf6混合(he)氣體保護下(xia)，采用剛玉坩堝在感應爐中升溫至680℃后保溫5min，澆入(ru)鋼制(zhi)模具，得到鎂(mei)合(he)金鑄錠，即為所述鎂(mei)合(he)金犧牲陽(yang)極材(cai)料(liao)。

實施例2

本實(shi)施例的(de)(de)含sm的(de)(de)多元鎂合金(jin)犧牲(sheng)陽極材料(liao)，由以下(xia)質(zhi)量(liang)百分(fen)比(bi)的(de)(de)組分(fen)組成(cheng)：zn6.2％、sm0.5％、ca0.7％、sb0.2％，余量(liang)為mg和不(bu)可(ke)避免的(de)(de)雜質(zhi)；其中(zhong)雜質(zhi)元素si、fe、cu和ni在陽極材料(liao)中(zhong)的(de)(de)總質(zhi)量(liang)含量(liang)小于(yu)0.2％。

本實施例(li)的含sm的多元鎂合金犧牲(sheng)陽極材料的制備方法，包括如下步驟：

取合(he)(he)金(jin)原(yuan)料(liao)純鎂(mg)、純鋅(zn)、純銻(ti)(sb)和鎂釤(mg-sm)中(zhong)間合(he)(he)金(jin)、鎂鈣(mg-ca)中(zhong)間合(he)(he)金(jin)，在co2+sf6混合(he)(he)氣(qi)體(ti)保護下(xia)，采用剛(gang)玉坩堝在感應爐中(zhong)升溫至(zhi)690℃后(hou)保溫5min，澆入鋼(gang)制模(mo)具，得到鎂合(he)(he)金(jin)鑄錠，即為所(suo)述鎂合(he)(he)金(jin)犧牲陽極材料(liao)。

實施例3

本實(shi)施例的含(han)sm的多元(yuan)鎂合金(jin)犧(xi)牲陽(yang)極(ji)材料，由(you)以下(xia)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)百分比的組(zu)分組(zu)成：6.4％、sm0.4％、ca0.6％、sb0.3％，余量(liang)(liang)為(wei)mg和不(bu)可避免的雜質(zhi)(zhi)；其中雜質(zhi)(zhi)元(yuan)素si、fe、cu和ni在陽(yang)極(ji)材料中的總(zong)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)含(han)量(liang)(liang)小于0.2％。

本實施例的含sm的多元鎂合金犧牲陽極(ji)材(cai)料的制備方法，包(bao)括如下步驟：

取合(he)金(jin)(jin)原料純鎂(mg)、純鋅(zn)、純銻(ti)(sb)和鎂釤(mg-sm)中間(jian)合(he)金(jin)(jin)、鎂鈣(mg-ca)中間(jian)合(he)金(jin)(jin)，在co2+sf6混合(he)氣體保(bao)護下，采用剛玉坩堝在感應爐中升溫(wen)至700℃后保(bao)溫(wen)5min，澆(jiao)入鋼制模具，得(de)到鎂合(he)金(jin)(jin)鑄錠(ding)，即為(wei)所述鎂合(he)金(jin)(jin)犧牲陽極材料。

對比例1

本對比例的鎂(mei)合金犧牲陽極材(cai)料為商用鎂(mei)合金az91。

對比例2

本對(dui)比例(li)的(de)鎂(mei)合金犧牲(sheng)陽極材料由(you)以下質(zhi)量百分(fen)比的(de)組分(fen)組成：6.4％的(de)zn、0.6％的(de)ca、0.3％的(de)sb，余量為鎂(mei)。

本對(dui)比(bi)例(li)的(de)鎂合金犧牲(sheng)陽極材料的(de)制備(bei)方法，包括如下步驟(zou)：

取合(he)(he)金原料純(chun)鎂(mg)、純(chun)鋅(zn)、純(chun)銻(sb)和鎂釤(mg-sm)中(zhong)間(jian)(jian)合(he)(he)金、鎂鈣(mg-ca)中(zhong)間(jian)(jian)合(he)(he)金，在co2+sf6混合(he)(he)氣體保護下，采用剛玉坩堝在感應爐中(zhong)升(sheng)溫至(zhi)680℃后保溫5min，澆入鋼制(zhi)模具，得到(dao)鎂合(he)(he)金鑄錠，即為所(suo)述鎂合(he)(he)金犧牲(sheng)陽極(ji)材料。

試驗例

實施例1-3及對比例1-2中制得的鎂(mei)合金犧牲(sheng)陽極(ji)材料進行檢測，結(jie)果如表1所(suo)示(shi)。

表1實(shi)施例(li)及對比例(li)中鎂合金(jin)犧牲陽(yang)極(ji)材料性能檢測結(jie)果

從(cong)表(biao)1可(ke)以看出，本發明所得多(duo)元鎂合金犧牲陽極材料，開(kai)路電(dian)位為–1.70～–1.80v，電(dian)流效率為58％～62％，在腐蝕環境中材料消耗均勻，具(ju)有廣闊的(de)應用前(qian)景。