一种镁铝复合阳极的制备方法以及镁铝复合阳极

摘要

本发明公开了一种镁铝复合阳极的制备方法，所述制备方法包括：根据使用环境以及条件确定铝合金和镁合金的组分；基于所述铝合金的组分选取对应的材料进行配比；将配比完成的与所述铝合金的组分相对应的材料投入熔炉中进行熔化；将全部熔化的与所述铝合金的组分相对应的材料注入第一模具以成型第一铸件；基于所述镁合金的组分选取对应的材料进行配比；将配比完成的与所述镁合金的组分相对应的材料投入熔炉中进行熔化；将全部熔化的与所述镁合金的组分相对应的材料注入第二模具使得镁合金的熔化液包覆于所述第一铸件以成型第二铸件，所述第二铸件为镁铝复合阳极。本发明可以延长阳极的使用寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及阴极保护技术领域，尤其涉及一种镁铝复合阳极的制备方法以及镁铝复合阳极。

背景技术

目前海洋工程大多数使用牺牲阳极为结构件施加阴极保护，采用的牺牲阳极为传统单一的合金阳极。镁阳极驱动电位较高，极化速度快，但是由于材料特性原因导致材料使用效率低，寿命较短，阳极消耗量巨大，因此镁阳极在海洋工程应用不广。而应用较广的铝合金阳极虽然使用效率高，寿命长，但是由于驱动电位低，导致阴保系统前期运行效果不佳，结构受到的保护弱。因此为了使阴极保护达到设计要求，不得不增加阳极的使用量。

由于海洋工程的特殊性，往往都有重量限制的要求。并且过度使用阳极对资源浪费及环境保护有着巨大影响，工程造价也增加，导致在设计中无法将阴极保护的优势体现出来。

发明内容

本发明提供一种镁铝复合阳极的制备方法以及镁铝复合阳极，其可以延长阳极的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种镁铝复合阳极的制备方法，所述制备方法包括：

根据使用环境以及条件确定铝合金和镁合金的组分；

基于所述铝合金的组分选取对应的材料进行配比；

将配比完成的与所述铝合金的组分相对应的材料投入熔炉中进行熔化；

将全部熔化的与所述铝合金的组分相对应的材料注入第一模具以成型第一铸件；

基于所述镁合金的组分选取对应的材料进行配比；

将配比完成的与所述镁合金的组分相对应的材料投入熔炉中进行熔化；

将全部熔化的与所述镁合金的组分相对应的材料注入第二模具使得镁合金的熔化液包覆于所述第一铸件以成型第二铸件，所述第二铸件为镁铝复合阳极。

作为上述技术方案的优选，所述铝合金的各组分所对应的材料为铝、锌、硅和铟，所述将配比完成的与所述铝合金的组分相对应的材料投入熔炉中进行熔化具体包括：按循序添加铝、锌、硅和铟材料投入熔炉中进行熔化。

作为上述技术方案的优选，所述镁合金的各组分所对应的材料为镁、铝、锌、硅和锰，将配比完成的与所述镁合金的组分相对应的材料投入熔炉中进行熔化具体包括：按循序添加镁、铝、锌、硅和锰材料投入熔炉中进行熔化。

作为上述技术方案的优选，所述制备方法还包括：根据海洋设施结构设计第一模具和第二模具。

作为上述技术方案的优选，所述将全部熔化的与所述铝合金的组分相对应的材料注入第一模具以成型第一铸件的过程中的浇注温度控制在720-760℃。

作为上述技术方案的优选，所述将全部熔化的与所述镁合金的组分相对应的材料注入第二模具使得镁合金的熔化液包覆于所述第一铸件以成型第二铸件的过程中所述浇注温度控制在680-710℃。

作为上述技术方案的优选，将配比完成的与所述铝合金的组分相对应的材料投入熔炉中进行熔化具体包括：将配比完成的与所述铝合金的组分相对应的材料投入熔炉，待全部熔化后，在730-780℃温度下充分搅拌，精炼，进行除渣、除气及合金均匀化处理，完成后进行静置处理，静置时间20-30分钟。

作为上述技术方案的优选，将配比完成的与所述镁合金的组分相对应的材料投入熔炉中进行熔化具体包括：将配比完成的与所述镁合金的组分相对应的材料投入熔炉中，待全部熔化后，在670-710℃温度下充分搅拌，精炼，进行除渣、除气及合金均匀化处理，完成后进行静置处理，静置时间30-40分钟。

作为上述技术方案的优选，在所述将全部熔化的与所述铝合金的组分相对应的材料注入第一模具以成型第一铸件之后，所述制备方法还包括：采用阶梯方式对第一铸件降温，待温度降至300℃后取出第一铸件，在所述将全部熔化的与所述镁合金的组分相对应的材料注入第二模具使得镁合金的熔化液包覆于所述第一铸件以成型第二铸件之后，所述制备方法还包括：采用阶梯方式对第二铸件降温，待温度降至300℃后取出第二铸件。

本发明另一方面还提供了一种镁铝复合阳极，其特征在于，包括：

铝合金主体和镁合金包覆层，所述镁合金包覆层包覆设置于所述铝合金主体的外表面。

本发明提供一种镁铝复合阳极的制备方法，。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

图1示出了本发明实施例一种镁铝复合阳极的制备方法的流程示意图；

图2示出了本发明实施例一种镁铝复合阳极的制备方法所制备得到的镁铝复合阳极的结构示意图；

图3示出了普通阳极测试后的腐蚀形态效果图；

图4示出了本发明实施例一种镁铝复合阳极的制备方法所制备的镁铝复合阳极的腐蚀形态效果图；

图中：10、铝合金主体；20、镁合金包覆层。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例提供了一种镁铝复合阳极的制备方法，包括如下具体步骤：

步骤101：根据使用环境以及条件确定铝合金和镁合金的组分；

步骤102：基于所述铝合金的组分选取对应的材料进行配比；

步骤103：将配比完成的与所述铝合金的组分相对应的材料投入熔炉中进行熔化；

步骤104：将全部熔化的与所述铝合金的组分相对应的材料注入第一模具以成型第一铸件；

步骤105：基于所述镁合金的组分选取对应的材料进行配比；

步骤106：将配比完成的与所述镁合金的组分相对应的材料投入熔炉中进行熔化；

步骤107：将全部熔化的与所述镁合金的组分相对应的材料注入第二模具使得镁合金的熔化液包覆于所述第一铸件以成型第二铸件，所述第二铸件为镁铝复合阳极。

在本实施例的进一步可实施方式中，所述铝合金的各组分所对应的材料为铝、锌、硅和铟，所述将配比完成的与所述铝合金的组分相对应的材料投入熔炉中进行熔化具体包括：按循序添加铝、锌、硅和铟材料投入熔炉中进行熔化。

在本实施例的进一步可实施方式中，所述镁合金的各组分所对应的材料为镁、铝、锌、硅和锰，将配比完成的与所述镁合金的组分相对应的材料投入熔炉中进行熔化具体包括：按循序添加镁、铝、锌、硅和锰材料投入熔炉中进行熔化。

在本实施例的进一步可实施方式中，所述制备方法还包括：根据海洋设施结构设计第一模具和第二模具。

在本实施例的进一步可实施方式中，所述将全部熔化的与所述铝合金的组分相对应的材料注入第一模具以成型第一铸件的过程中的浇注温度控制在720-760℃。

在本实施例的进一步可实施方式中，所述将全部熔化的与所述镁合金的组分相对应的材料注入第二模具使得镁合金的熔化液包覆于所述第一铸件以成型第二铸件的过程中所述浇注温度控制在680-710℃。

在本实施例的进一步可实施方式中，将配比完成的与所述铝合金的组分相对应的材料投入熔炉中进行熔化具体包括：将配比完成的与所述铝合金的组分相对应的材料投入熔炉，待全部熔化后，在730-780℃温度下充分搅拌，精炼，进行除渣、除气及合金均匀化处理，完成后进行静置处理，静置时间20-30分钟。

在本实施例的进一步可实施方式中，将配比完成的与所述镁合金的组分相对应的材料投入熔炉中进行熔化具体包括：将配比完成的与所述镁合金的组分相对应的材料投入熔炉中，待全部熔化后，在670-710℃温度下充分搅拌，精炼，进行除渣、除气及合金均匀化处理，完成后进行静置处理，静置时间30-40分钟。

在本实施例的进一步可实施方式中，在所述将全部熔化的与所述铝合金的组分相对应的材料注入第一模具以成型第一铸件之后，所述制备方法还包括：采用阶梯方式对第一铸件降温，待温度降至300℃后取出第一铸件，在所述将全部熔化的与所述镁合金的组分相对应的材料注入第二模具使得镁合金的熔化液包覆于所述第一铸件以成型第二铸件之后，所述制备方法还包括：采用阶梯方式对第二铸件降温，待温度降至300℃后取出第二铸件。

参见图2，本发明实施例另一方面提供了一种镁铝复合阳极，包括：

铝合金主体10和镁合金包覆层20，镁合金包覆层20包覆设置于铝合金主体10的外表面。

以下为针对上述本发明的实施例具体举例。

实施例1

一种镁铝复合阳极的制备方法，包括如下具体步骤：

步骤1：根据海洋设施结构设计第一模具和第二模具，

步骤2：基于使用环境以及条件确定铝合金的各组分为铝、锌、硅和铟材料和镁合金的各组分为镁和锰材料，

步骤3：按照Al:94％,Zn:5.87％,In:0.03％,Si:0.1％配置铝合金的各组分材料，往熔炉中添加铝材料，升温到730℃后添加锌、硅、铟材料，待全部熔化后搅拌均匀后，出渣以及合金均匀化后静置20分钟，

步骤4：将静置之后的铝合金熔液控制在720℃注入第一模具，采用阶梯方式对第一铸件进行降温，待第一铸件降低到300℃时取出放入第二模具，

步骤5：按照Mg:99％,Mn:1％配置镁合金的各组分材料，往熔炉中添加镁材料，升温到670℃后添加锰材料，待全部熔化后搅拌均匀后，出渣及合金均匀化后静置30分钟，

步骤6：将静置之后的镁合金熔液注入第二模具使得将镁合金熔液均匀包覆到铝合金阳极的外表面，对第二铸件温度降低到300℃时取出，该第二铸件即为镁铝复合阳极。

实施例2

一种镁铝复合阳极的制备方法，包括如下具体步骤：

步骤1：根据海洋设施结构设计第一模具和第二模具，

步骤2：基于使用环境以及条件确定铝合金的各组分为铝、锌、硅和铟材料和镁合金的各组分为镁和锰材料，

步骤3：按照Al:93.5％,Zn:6.5％,In:0.03％,Si:0.1％配置铝合金的各组分材料，往熔炉中添加铝材料，升温到730℃后添加锌、硅、铟材料，待全部熔化后搅拌均匀后，出渣以及合金均匀化后静置20分钟，

步骤4：将静置之后的铝合金熔液控制在720℃注入第一模具，采用阶梯方式对第一铸件进行降温，待第一铸件降低到300℃时取出放入第二模具，

步骤5：按照Mg:99％,Mn:1％配置镁合金的各组分材料，往熔炉中添加镁材料，升温到670℃后添加锰材料，待全部熔化后搅拌均匀后，出渣及合金均匀化后静置30分钟，

步骤6：将静置之后的镁合金熔液注入第二模具使得将镁合金熔液均匀包覆到铝合金阳极的外表面，对第二铸件温度降低到300℃时取出，该第二铸件即为镁铝复合阳极。

通过上述实施例1和实施例2分别制得两组镁铝复合阳极材料，并对两组镁铝复合阳极材料与普通阳极进行使用过程中的表面腐蚀测试，在同等使用环境以及同等使用条件下，使用相同的时间之后，普通阳极的表面腐蚀的效果如图3所示，镁铝复合阳极的表面腐蚀的效果如图4所示，从图3中可以看出，普通阳极的表面腐蚀不均，而且腐蚀程度更严重，在实际使用过程中，将会由于表面腐蚀不均而导致保护失效，从图4中可以看出，镁铝复合阳极的表面腐蚀均匀，并且腐蚀程度更轻。

通过比较图3和图4可知，与普通阳极相比，在同等使用条件和使用环境中，镁铝复合阳极比普通阳极的使用寿命更长，而且不会由于表面腐蚀而导致保护失效。

对两组镁铝复合阳极材料与普通阳极进行电流效率测试，其测试结果如下表所示：

比较上表可知，实施例1和实施例2制备的镁铝复合阳极的电流效率远高于普通阳极。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。