一种连续热浸镀用Al-Si-Mg-Mn牺牲阳极合金及其制备方法技术

本发明专利技术属于牺牲阳极铝合金领域，具体涉及一种连续热浸镀用Al

【技术实现步骤摘要】
一种连续热浸镀用Al
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Si
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Mg
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Mn牺牲阳极合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于牺牲阳极铝合金领域，特别涉及一种连续热浸镀用Al
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Si
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Mg
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Mn牺牲阳极合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]锌基合金的使用已有100多年的历史,是最早的牺牲阳极材料，对基体钢材的保护性能优良。但地球探明的锌储量极低，锌在地壳中的平均含量仅为0.004％，其储备量仅够使用22年，资源短缺形势严峻。因此开发可替代锌的牺牲阳极材料是发展的必然趋势和要求。铝基牺牲阳极合金因其电化学性能较好，腐蚀产物易脱落，在防腐工程领域逐渐推广应用，是目前国内最有发展前景的牺牲阳极材料。
[0003]纯Al极易自钝化形成Al2O3保护膜，提供了良好的保护，但同时也使合金失去了牺牲阳极保护。其电位较正，一般呈阴性，在与钢材接触时发生严重的电偶腐蚀，不能满足牺牲阳极阴极保护对驱动电压的要求。另外，在连续热浸镀过程中，会加入一定量的Si元素提高镀层合金的流动性和力学性能，减少合金的铸造缺陷；但单质硅相对于基体以阴极相存在，与铝基体构成的微电池增多，发生局部晶间腐蚀，使铝基合金的电流效率和耐蚀性降低。同时，铝液中不可避免地熔入杂质元素Fe，生成电极电位较正的针状富铁相，与铝基体构成的微电池增多，使铝基合金的电流效率降低，并降低镀层合金的力学性能。上述问题严重损害铝基镀层合金的牺牲阳极性能，不利于牺牲阳极铝合金镀层的推广和应用。

技术实现思路

[0004]基于铝基合金的牺牲阳极性能不足，本专利技术提供了一种连续热浸镀用Al
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Si
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Mg
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Mn牺牲阳极合金及其制备方法。
[0005]本专利技术提供的牺牲阳极合金按照元素质量百分比，其组成为Si：8
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10％，Mg：1
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3％，Mn：0.3
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1.2％，其余为Al和不可避免的杂质。
[0006]本专利技术还提供了一种连续热浸镀用Al
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Si
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Mg
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Mn牺牲阳极合金的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将烘干后的纯Al和Al
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Si中间合金加入熔炉，升温至720℃并保温1h，加入纯Mg和纯Mn，不断搅拌使成分均匀，控制合金组成为Si：8
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10％，Mg：1
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3％，Mn：0.3
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1.2％。
[0008]其中，Al
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Si中间合金和纯Al加入熔炉前放入干燥箱中，在100℃烘干1h；纯Mg和纯Mn使用高纯铝箔纸包裹压入合金液中，避免Mg和Mn的损耗。
[0009]Al
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Si中间合金的硅含量为12.24％；纯Al、纯Mg和纯Mn的纯度均达到99.99％。
[0010](2)待合金完全熔化后，撇去表面氧化杂质，加入KCl和NaCl按质量比1：1混合而成的覆盖剂除渣后，在720℃保温静置2h。
[0011](3)将铸铁模具置于熔锡炉中，在350℃预热1h，然后将步骤(2)处理后的熔融态合金进行浇注，并与模具空冷制成铸坯。
[0012]本专利技术的有益效果为：
[0013]1，含Mg的第二相分布在Al基体中作为阳极优先溶解，第二相的溶解会导致Al基体的裸露，进而促进Al合金活性溶解，故而“第二相优先溶解”机理是Mg最主要的活化机理之一。Mg加入到镀层合金中，会生成偏析相Mg2Si相，其腐蚀电位低于Al基体发生优先溶解，因而该第二相成为腐蚀中心，使得钝化膜容易受到破坏，导致晶界优先腐蚀并诱发Al基体活性溶解。同时，可以使针状的Al9Fe2Si2相转化为板状的Al8FeMg3Si6相。Mg2Si相具有高硬度、低密度和良好的热稳定性等优点，使其成为一种非常理想的颗粒增强相。Mg2Si相与Al8FeMg3Si6相都具有较低的腐蚀电位，在牺牲阳极中优先腐蚀，提供阴极保护，提高铝基牺牲阳极合金的电化学性能。同时，Mn可以结合一部分Si和Fe元素，使合金中针状的富铁相FeAl3相和Al9Fe2Si2相，改变结晶形态为汉字状得到Al8(Fe，Mn)2Si、(Fe，Mn)Al6相，提高了合金内部组织的均匀性，同时，其偏析相(Fe,Mn)Al6与基体α
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Al电极电位相当，降低合金自腐蚀电流，提高镀层电流效率和耐蚀性。在克服Fe元素带来的牺牲阳极性能和力学性能不足的同时，减少了镁硅相之间的晶间腐蚀现象，增强牺牲阳极铝合金的牺牲保护能力。
[0014]2，Mg和Mn元素的添加，促进了合金表面生成电极电位较低的腐蚀产物，如Mg(OH)2、Mg2Si、MnO2等，进一步降低合金的腐蚀电位，提高铝基合金的牺牲阳极性能。
[0015]3，Mg和Mn元素的加入，促进合金表面生成Al8FeMg3Si6和Al8(Fe，Mn)2Si等四元相，有效减少了针状相对合金力学性能的影响。
[0016]4，本专利技术的铝基牺牲阳极镀层合金的原材料来源广泛，制造成本低。Si是地壳中含量仅次于O的元素，价格低廉，容易购买，它的加入大大降低了合金成本。Si能够提高铝液的流动性，降低镀液中的氧化物杂质含量和降低热浸镀铝的温度，提升合金的铸造性能和加工性能。
[0017]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。
附图说明：
[0018]图1为实施例1中Al
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10Si
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1Mg
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0.5Mn合金整体形貌；
[0019]图2为实施例2中Al
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10Si
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2Mg
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0.8Mn合金整体形貌；
[0020]图3为实施例3中Al
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10Si
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3Mg
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1.2Mn合金整体形貌；
[0021]图4为实施例4中Al
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10Si
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2Mg
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0.5Mn合金整体形貌；
[0022]图5为实施例5中Al
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10Si
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3Mg
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0.8Mn合金整体形貌；
[0023]图6为对比例1中Al
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10Si
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5Mg
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0.8Mn合金整体形貌；
[0024]图7为对比例2中Al
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10Si
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3Mg
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2.0Mn合金整体形貌；
[0025]图8为对比例3中Al
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10Si
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0.8Mn合金整体形貌；
[0026]图9为对比例4中Al
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续热浸镀用Al
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Si
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Mg
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Mn牺牲阳极合金，其特征在于，所述牺牲阳极合金按元素质量百分比，其组成为Si：8
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10％，Mg：1
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3％，Mn：0.3
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1.2％，其余为Al和不可避免的杂质。2.一种如权利要求1所述的连续热浸镀用Al
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Si
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Mg
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Mn牺牲阳极合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将烘干后的纯Al和Al
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Si中间合金加入熔炉，升温至720℃并保温1h，加入纯Mg和纯Mn，不断搅拌使成分均匀，控制合金组成为Si：8
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10％，Mg：1
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3％，Mn：0.3
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1.2％；(2)待合金完全熔化后，撇去表面氧化杂质，加入覆盖剂除渣后保温静置；(3)将圆形铸铁模具加热，然后将步骤(2)处理后的熔融态合金进行浇注，并与模具空冷制成铸坯。3.根据权利要求2所述的连续热浸镀用Al
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Si
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Mg
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【专利技术属性】
技术研发人员：苏旭平，吴昱锋，王琦，吴长军，彭浩平，刘亚，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：