本發(fā)明屬于鎂基陽極技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是涉及一種熱水器用鑄造鎂合金陽極材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
金屬材料的腐蝕造成的經(jīng)濟損失巨大，采用犧牲陽極進行電化學保護是一種防止金屬材料腐蝕的有效方法，對金屬材料耐腐蝕性能的提高和使用壽命的延長具有重要意義。鎂合金的電化學性能較好，常被用作熱水器的陽極材料，對陰極材料（熱水器內(nèi)膽）進行保護，以延長其使用壽命。
但是，用于熱水器的鎂合金陽極材料，如az31，強度和電化學性能有限，通常需要加入價格較高的稀土、貴金屬或中間合金等進行合金化，還要在鑄造后進行擠壓變形，導(dǎo)致合金制備工藝復(fù)雜，成本大幅上升，且鎂合金塑性較差，擠壓變形會產(chǎn)生一些微裂紋，加速陽極材料的腐蝕消耗，影響其對熱水器內(nèi)膽等陰極材料的保護效果。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，提供一種熱水器用鑄造鎂合金陽極材料及其制備方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種熱水器用鑄造鎂合金陽極材料，按照質(zhì)量百分比由以下成分組成：8.0～8.5%的al，0.5～1.0%的zn，0.4～0.6%的bi以及0.4～0.6%的sb，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)，所述雜質(zhì)中si、fe、cu和ni的總量小于0.2%。
所述mg、al和zn的純度均為99.8%，所述bi和sb的純度均為99.5%。
一種熱水器用鑄造鎂合金陽極材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、按照權(quán)利要求1所述的質(zhì)量百分比稱取純鎂、純鋁、純鋅、純鉍和純銻，將稱取的純鎂、純鋁和純鋅放入剛玉坩堝中備用；
步驟二、將步驟一中的剛玉坩堝在co2+sf6的混合氣體的保護下，進行加熱，直至坩堝內(nèi)的純鎂、純鋁和純鋅完全融化，然后加入純鉍和純銻，繼續(xù)加熱至730℃?zhèn)溆茫?/p>
步驟三、將步驟二制備的混合金屬液澆注到提前預(yù)熱至150℃的鋼制模具中，冷卻凝固后得到產(chǎn)品。
所述步驟二中co2和sf6的體積比為99:1。
本發(fā)明的有益效果：
（1）本發(fā)明采用zn與al組合使用，為保證鑄造性能以及強度和電化學性能，al的加入量選為8.0～8.5wt%，zn的加入量選為0.5～1.0wt%；為了均勻組織，加入少量的bi、sb生成高熔點mg3bi2、mg3sb2相以作為有效的形核核心，從而細化晶粒，改善組織，其組織均勻性與單一加入bi或sb相比，除了可以使材料強度進一步提高外，還可以使鎂合金陽極材料在腐蝕環(huán)境中消耗均勻，提高其對陰極材料的保護效果；
（2）本發(fā)明是以工業(yè)純鎂(mg)、純鋁(al)、純鋅(zn)、純鉍(bi)、純銻(sb)為原料經(jīng)過熔煉鑄造而成，不需要加入價格較高的稀土、貴金屬或中間合金等進行合金化，也不需要在鑄造后進行擠壓變形，原料來源廣泛，制備工藝簡單，可有效避免擠壓變形造成的微裂紋對后續(xù)保護效果的影響，合金成本較低；
（3）本發(fā)明加入bi、sb元素后組織更為細小均勻，又可使合金在熱水器腐蝕環(huán)境中消耗均勻且消耗速度慢，保證合金對陰極材料的保護效果，應(yīng)用前景廣闊。
具體實施方式
一種熱水器用鑄造鎂合金陽極材料，按照質(zhì)量百分比由以下成分組成：8.0～8.5%的al，0.5～1.0%的zn，0.4～0.6%的bi以及0.4～0.6%的sb，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)，所述雜質(zhì)中si、fe、cu和ni總量小于0.2%。
所述mg、al和zn的純度均為99.8%，所述bi和sb的純度均為99.5%，且mg、al、zn、bi、sb均為市售產(chǎn)品，原料來源廣泛。
一種熱水器用鑄造鎂合金陽極材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、按照權(quán)利要求1所述的質(zhì)量百分比稱取純鎂、純鋁、純鋅、純鉍和純銻，將稱取的純鎂、純鋁和純鋅放入剛玉坩堝中備用；
步驟二、將步驟一中的剛玉坩堝在co2+sf6的混合氣體的保護下，進行加熱，直至坩堝內(nèi)的純鎂、純鋁和純鋅完全融化，然后加入純鉍和純銻，繼續(xù)加熱至730℃?zhèn)溆茫?/p>
步驟三、將步驟二制備的混合金屬液澆注到提前預(yù)熱至150℃的鋼制模具中，冷卻凝固后得到產(chǎn)品。
所述步驟二中co2和sf6的體積比為99:1。
以下結(jié)合具體實施例進一步闡述本發(fā)明。
實施例1
一種熱水器用鑄造鎂合金陽極材料，按照質(zhì)量百分比由以下成分組成：8.0%的al，0.5%的zn，0.4%的bi以及0.4%的sb，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)，所述雜質(zhì)中si、fe、cu和ni總量小于0.2%。
一種熱水器用鑄造鎂合金陽極材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、按照上述質(zhì)量百分比稱取純鎂、純鋁、純鋅、純鉍和純銻，并將稱取的純鎂、純鋁和純鋅放入剛玉坩堝中備用；
步驟二、將步驟一中的剛玉坩堝在co2+sf6的混合氣體的保護下，進行加熱，直至坩堝內(nèi)的純鎂、純鋁和純鋅完全融化，然后加入純鉍和純銻，繼續(xù)加熱至730℃?zhèn)溆茫?/p>
步驟三、將步驟二制備的混合金屬液澆注到提前預(yù)熱至150℃的鋼制模具中，冷卻凝固后得到產(chǎn)品。
所述步驟二中co2和sf6的體積比為99:1。
實施例2
一種熱水器用鑄造鎂合金陽極材料，按照質(zhì)量百分比由以下成分組成：8.5%的al，1.0%的zn，0.6%的bi以及0.6%的sb，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)，所述雜質(zhì)中si、fe、cu和ni總量小于0.2%。
本實施例制備工藝同實施例1。
實施例3
一種熱水器用鑄造鎂合金陽極材料，按照質(zhì)量百分比由以下成分組成：8.2%的al，0.8%的zn，0.5%的bi以及0.5%的sb，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)，所述雜質(zhì)中si、fe、cu和ni總量小于0.2%。
本實施例制備工藝同實施例1。
對實施例1~3制備的多元鎂合金陽極材料進行性能檢測，并將檢測結(jié)果與對比例az31鎂合金進行比較，結(jié)果如表1所示。
表1實施例1-3所得多元鎂合金陽極材料性能檢測結(jié)果
對比結(jié)果表明，本發(fā)明制備的鎂合金陽極材料，經(jīng)過鑄造制得，制備工藝簡單，開路電位為–1.65～–1.70v，電流效率為60～65%，在腐蝕環(huán)境中材料消耗均勻，對熱水器內(nèi)膽等陰極材料具有良好的保護效果，應(yīng)用前景廣闊。