本發(fā)明涉及一種含sm的多元鎂合金犧牲陽極材料及其制備方法，屬于犧牲陽極材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

金屬材料的腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大，采用犧牲陽極進(jìn)行電化學(xué)保護(hù)是一種防止金屬材料腐蝕的有效方法，對(duì)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(xué)性能較好，常被用作犧牲陽極材料，對(duì)設(shè)備裝置的陰極材料進(jìn)行保護(hù)，以延長陰極材料的使用壽命。

但是，現(xiàn)有技術(shù)中普通鎂合金陽極材料，如常用牌號(hào)az91(al8.5-9.5wt％，zn0.45-0.9wt％，mn0.17-0.40wt％)等，由于成分設(shè)計(jì)和制備工藝上的原因，導(dǎo)致合金晶粒粗大，組織不均勻，且元素鋁與鎂形成mg17al12相，并以網(wǎng)狀分布于晶界，容易與鎂基體形成微電池，加速犧牲陽極材料的消耗，同時(shí)使陽極材料的消耗不均勻，影響犧牲陽極材料的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種含sm的多元鎂合金犧牲陽極材料，解決現(xiàn)有鎂合金犧牲陽極材料在腐蝕環(huán)境中消耗不均勻，影響使用壽命的問題。

本發(fā)明還提供上述鎂合金犧牲陽極材料的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種含sm的多元鎂合金犧牲陽極材料，：由以下質(zhì)量百分比的組分組成：zn6.0％～6.4％、sm0.4％～0.6％、ca0.6％～0.8％、sb0.1％～0.3％，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明的含sm的多元鎂合金犧牲陽極材料，合金組分為mg-zn-sm-ca-sb，該合金不含al，避免了網(wǎng)狀mg17al12相的生成，以zn為主加合金元素，為保證性能和控制成本，zn的加入量選為6.6～6.8wt％；加入微量的sm(0.2～0.4wt％)、ca(0.3％～0.5％)、sb(0.4％～0.6％)，生成高熔點(diǎn)的mg12sm、mg2ca、mg13sb2相，可作為有效的形核核心，從而細(xì)化晶粒，改善組織，提高組織的均勻性，進(jìn)而使鎂合金陽極材料在腐蝕環(huán)境中消耗均勻。

所得鎂合金犧牲陽極材料在腐蝕環(huán)境中不僅消耗均勻，而且消耗速度慢、使用壽命長的特點(diǎn)，適用于土壤、海水、熱水器等腐蝕環(huán)境下的陰極保護(hù)，有著廣闊的應(yīng)用前景。

上述的含sm的多元鎂合金犧牲陽極材料，由以下質(zhì)量百分比的組分組成：zn6.0％、sm0.6％、ca0.8％、sb0.1％，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)。

所述雜質(zhì)為si、fe、cu和ni元素。

所述雜質(zhì)在犧牲陽極材料中的總質(zhì)量含量小于0.2％。

所述sm的原料為mg-sm中間合金。

所述ca的原料為mg-ca中間合金。

上述的含sm的多元鎂合金犧牲陽極材料的制備方法，包括如下步驟：取配方量的mg、zn、sb、mg-sm中間合金和mg-ca中間合金，在co2+sf6混合氣體保護(hù)下，升溫至680-700℃后保溫4-6min，澆鑄即得。

優(yōu)選的，上述的含sm的多元鎂合金犧牲陽極材料的制備方法，包括如下步驟：取配方量的mg、zn、sb、mg-sm中間合金和mg-ca中間合金，在co2+sf6混合氣體保護(hù)下，熔化后升溫至680-700℃后保溫4-6min，澆鑄即得。

步驟1)中所述升溫為在感應(yīng)爐進(jìn)行。所述升溫采用剛玉坩堝。

步驟2)中所述澆鑄是將鎂液澆入鋼制模具中。

上述的含sm的多元鎂合金犧牲陽極材料，是以純鎂、純鋅、純銻和鎂釤、鎂鈣中間合金為原料進(jìn)行感應(yīng)爐熔煉和金屬型鑄造制得的。該制備方法工藝簡單，原料來源廣泛。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例中所用的原料純鎂(mg)、純鋁(al)、純鋅(zn)、鎂釤中間合金(mg-sm)、鎂鈣(mg-ca)中間合金均為市售產(chǎn)品(工業(yè)品)。其中，原料純鎂(mg)、純鋅(zn)、純銻(sb)的純度為99.8％，原料鎂釤(mg-sm)、鎂鈣(mg-ca)中間合金的純度為99.5％。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的含sm的多元鎂合金犧牲陽極材料，由以下質(zhì)量百分比的組分組成：zn6.0％、sm0.6％、ca0.8％、sb0.1％，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)。其中雜質(zhì)元素si、fe、cu和ni在犧牲陽極材料中的總質(zhì)量含量小于0.2％。

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

取合金原料純鎂(mg)、純鋅(zn)、純銻(sb)和鎂釤(mg-sm)中間合金、鎂鈣(mg-ca)中間合金，在co2+sf6混合氣體保護(hù)下，采用剛玉坩堝在感應(yīng)爐中升溫至680℃后保溫5min，澆入鋼制模具，得到鎂合金鑄錠，即為所述鎂合金犧牲陽極材料。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的含sm的多元鎂合金犧牲陽極材料，由以下質(zhì)量百分比的組分組成：zn6.2％、sm0.5％、ca0.7％、sb0.2％，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)；其中雜質(zhì)元素si、fe、cu和ni在陽極材料中的總質(zhì)量含量小于0.2％。

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

取合金原料純鎂(mg)、純鋅(zn)、純銻(sb)和鎂釤(mg-sm)中間合金、鎂鈣(mg-ca)中間合金，在co2+sf6混合氣體保護(hù)下，采用剛玉坩堝在感應(yīng)爐中升溫至690℃后保溫5min，澆入鋼制模具，得到鎂合金鑄錠，即為所述鎂合金犧牲陽極材料。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的含sm的多元鎂合金犧牲陽極材料，由以下質(zhì)量百分比的組分組成：6.4％、sm0.4％、ca0.6％、sb0.3％，余量為mg和不可避免的雜質(zhì)；其中雜質(zhì)元素si、fe、cu和ni在陽極材料中的總質(zhì)量含量小于0.2％。

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

取合金原料純鎂(mg)、純鋅(zn)、純銻(sb)和鎂釤(mg-sm)中間合金、鎂鈣(mg-ca)中間合金，在co2+sf6混合氣體保護(hù)下，采用剛玉坩堝在感應(yīng)爐中升溫至700℃后保溫5min，澆入鋼制模具，得到鎂合金鑄錠，即為所述鎂合金犧牲陽極材料。

對(duì)比例1

本對(duì)比例的鎂合金犧牲陽極材料為商用鎂合金az91。

對(duì)比例2

本對(duì)比例的鎂合金犧牲陽極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：6.4％的zn、0.6％的ca、0.3％的sb，余量為鎂。

本對(duì)比例的鎂合金犧牲陽極材料的制備方法，包括如下步驟：

取合金原料純鎂(mg)、純鋅(zn)、純銻(sb)和鎂釤(mg-sm)中間合金、鎂鈣(mg-ca)中間合金，在co2+sf6混合氣體保護(hù)下，采用剛玉坩堝在感應(yīng)爐中升溫至680℃后保溫5min，澆入鋼制模具，得到鎂合金鑄錠，即為所述鎂合金犧牲陽極材料。

試驗(yàn)例

實(shí)施例1-3及對(duì)比例1-2中制得的鎂合金犧牲陽極材料進(jìn)行檢測，結(jié)果如表1所示。

表1實(shí)施例及對(duì)比例中鎂合金犧牲陽極材料性能檢測結(jié)果

從表1可以看出，本發(fā)明所得多元鎂合金犧牲陽極材料，開路電位為–1.70～–1.80v，電流效率為58％～62％，在腐蝕環(huán)境中材料消耗均勻，具有廣闊的應(yīng)用前景。