专利名称：一种含锆镁合金牺牲阳极材料及其制备方法
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:
错:0.03% 0.07%,
猛:0.5% 1.3%,
K0.05%,
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:
错:0.05%, 锰:0.8%，
K0.05%,
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°C使其全部熔化，静置降温到750 760°C，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。
具体实施例方式“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°C，全部熔化后静置一段时间，待温度降为755°C，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I 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。实施例六:本实施例区别在于，本实施例中锆的质量百分比为0.048%，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。实施例七:本实施例区别在于，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。实施例八:本实施例区别在于，本实施例中锆的质量百分比为0.067%，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2.28kg。实施例九:本实施例区别在于，本实施例中锆的质量百分比为0.046%，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1.7kg。实施例十:本实施例区别在于，本实施例中锆的质量百分比为0.056%，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2.0kgo
最后，对制得的含锆镁合金进行腐蚀性能试验，表I为试验测得加入镁锆中间合金前后合金硅含量、开路电位、电流效率对比。表权利要求
1.一种含锆镁合金牺牲阳极材料，其特征在于: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%,猛:0.5% 1.3%, K0.05%, 杂质:单个彡0.05%,总量彡0.3%， 其余为镁。
2.如权利要求1所述含锆镁合金牺牲阳极材料，其特征在于: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%， K0.05%, 杂质:单个彡0.05%,总量彡0.3%， 其余为镁。
3.如权利要求1所述含锆镁合金牺牲阳极材料，其特征在于:所述含锆镁合金牺牲阳极材料中锆与硅质量比为5 10:1。
4.一种制备如权利要求1所述含锆镁合金牺牲阳极材料的方法，其特征在于: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°C使其全部熔化，静置降温到750 760°C，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。
5.如权利要求4所述制备含锆镁合金牺牲阳极材料的方法 ，其特征在于:所述低压铸造采用SF6气体给镁合金熔液施加压力。
全文摘要
本发明公开了一种含锆镁合金牺牲阳极材料及其制备方法，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；其制备方法为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，将所得熔液按低压铸造方式进行铸造，得到含锆镁合金。本新型镁合金牺牲阳极材料通过加入锆减少原材料中镁硅相的含量，使镁合金牺牲阳极材料消耗均匀、寿命长，采用本方法制备上述阳极材料工艺简单、铸件缺陷少。
文档编号C22C23/00GK103205762SQ20131011919
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月8日 优先权日2013年4月8日
发明者郝杰, 卢发海, 胡光山, 张丁非, 余大亮, 蒋璐瑶, 郭非, 郭瑞峰, 魏新磊 申请人:鹤壁万德芙镁科技有限公司, 重庆大学