一种容积式热水器用铝合金牺牲阳极.pdf

摘要
申请专利号：	CN201110174591.0	申请日：	2011.06.27
公开号：	CN102851670A	公开日：	2013.01.02
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	专利权的转移IPC(主分类):C23F 13/14变更事项:专利权人变更前权利人:北京有色金属研究总院变更后权利人:厦门火炬特种金属材料有限公司变更事项:地址变更前权利人:100088 北京市西城区新街口外大街2号变更后权利人:361100 福建省厦门市湖里区厦门火炬高新区同集园同源路327号登记生效日:20150916\|\|\|授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):C23F 13/14申请日:20110627\|\|\|公开
IPC分类号：	C23F13/14; C22C21/10	主分类号：	C23F13/14
申请人：	北京有色金属研究总院
发明人：	马志新; 韩莉; 侯德龙; 卢晓军
地址：	100088 北京市西城区新街口外大街2号
优先权：
专利代理机构：	北京北新智诚知识产权代理有限公司 11100	代理人：	刘徐红
PDF下载：	PDF下载

内容摘要

本发明涉及一种容积式热水器用铝合金牺牲阳极，主要用于容积式电热水器、太阳能热水器以及空气源热泵金属内胆在自来水环境中的腐蚀防护。其主要成分为以铝为原料，添加元素锌，还添加元素锡和硼。还可进一步添加元素铋。添加元素锌的重量比例为3~10%，进一步添加元素的重量比例为：锡0.05~0.3%，硼0.02~0.09%，铋0~0.12%。本发明的多元铝合金材料，解决了目前牺牲阳极材料驱动电压不足、电流效率偏低、溶解产物污染水质和服役寿命较短的系列问题。

权利要求书

权利要求书一种容积式热水器用铝合金牺牲阳极，其主要成分为：以铝为原料，添加元素锌，其特征在于：还添加元素锡和硼。
根据权利要求1所述的容积式热水器用铝合金牺牲阳极，其特征在于：还添加元素铋。
根据权利要求1所述的容积式热水器用铝合金牺牲阳极，其特征在于：所述元素锌的重量含量为3~10%。
根据权利要求1所述的容积式热水器用铝合金牺牲阳极，其特征在于：所述元素锡的重量含量为0.05~0.3%，所述元素硼的重量含量为0.02~0.09%。
根据权利要求2所述的容积式热水器用铝合金牺牲阳极，其特征在于：所述元素铋的重量含量为0~0.12%。
根据权利要求1所述的容积式热水器用铝合金牺牲阳极，其特征在于：还含有杂质，所述杂质的重量含量为Fe≤0.25%，Si≤0.25%，其它杂质总重量≤0.15%。

说明书

说明书一种容积式热水器用铝合金牺牲阳极
技术领域
本发明涉及一种铝合金牺牲阳极材料，主要用于容积式电热水器、太阳能热水器以及空气源热泵金属内胆在自来水环境中的腐蚀防护。
背景技术
水环境中的金属腐蚀是破坏金属设备和构件的主要形式之一，对金属构件施加阴极保护是目前应用广泛的一种防腐措施。阴极保护分外加电流和牺牲阳极保护两种，牺牲阳极保护法更加适合于容积式热水器的内胆防护。该方法是将被保护金属（内胆）构件作为阴极，比它电位更负的金属作为牺牲阳极，通过导线连通，同时置于同一电解质（自来水）中，借助于阴极和阳极之间存在的较大电位差和牺牲阳极在介质中的持续不断溶解产生的电流对阴极进行极化，从而抑制阴极金属的腐蚀。
容积式电热水器、太阳能热水器以及空气源热泵的核心部件是金属内胆，内胆通常由低碳钢板或不锈钢板卷焊而成，虽然与自来水接触的内表面会喷涂一层搪瓷材料，但并不能完全杜绝金属基层的暴露，再加上长期处于50~70℃的热水环境中，覆层局部剥落露出金属基层的可能性较大。裸露的金属会与水发生化学反应导致局部腐蚀，尤其是筒体焊缝处更容易发生局部腐蚀穿孔，直接导致热水器内胆漏水报废。因此，采用牺牲阳极对金属内胆进行阴极保护已经成为热水器行业普遍采用的一种防腐措施。
目前能够用于热水器内胆腐蚀防护的牺牲阳极材料主要有低电位镁合金和铝合金，但这两种材料都存在着技术上的缺陷。低电位镁合金在自来水中用作牺牲阳极存在下述几个问题：一是长时间使用会有黑水、臭鸡蛋气味和黑色颗粒沉积现象产生，降低洗浴舒适度；二是腐蚀产物氢氧化镁是水垢的主要成分，会增加由于水垢沉淀堆积导致加热器件过烧失效的风险；三是电流效率≤50%，实际电容量≤1.2A.h/g，自腐蚀严重；四是腐蚀产物有氢，对某些钢铁材料会产生氢脆危害。现有铝合金牺牲阳极，如GB/T4948‑2002铝锌铟牺牲阳极主要用于海水介质中钢铁构件的腐蚀防护，在自来水中处于钝化状态，达不到牺牲阳极的基本要求，亦不能用于热水器之中；专利CN00100569.3和CN1260408A公开的技术内容也并不十分适合做容积式热水中的牺牲阳极材料，主要缺陷如下：一是电流效率较低，只有35%~40%，实际电容量只有1.0~1.1 A.h/g，使用寿命短；二是在自来水中的工作电位较正，不适于在高电阻率（水质较好）的自来水环境中工作；三是内部组织粗大，容易发生晶界腐蚀导致大块晶粒剥落，腐蚀速率增加，使用寿命缩短。中国专利CN101586241A公开的铝锌系牺牲阳极主要问题是在自来水中的工作电位较正，不适于在高电阻率的自来水中使用，而且锌的添加量大，在铝中的分布均匀性差，导致电化学性能不稳定。
综上所述，现有的镁合金和铝合金牺牲阳极用作容积式电热水器内胆的阴极保护都存在一定的缺陷，所以需要研发新型牺牲阳极材料来弥补以上不足，为热水器产品设计人员提供更大的选择余地。
发明内容
本发明的目的在于提供一种容积式热水器用铝合金牺牲阳极，以解决目前牺牲阳极材料在使用过程中存在的工作电位偏低、电流效率偏低、使用寿命偏短、污染水质以及性能稳定性较差等问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种容积式热水器用铝合金牺牲阳极，其主要成分为：以铝为原料，添加元素锌，其特征在于：还添加元素锡和硼。
一种优选的技术方案，其特征在于：还进一步添加元素铋。
一种优选的技术方案，其特征在于：所述元素锌的重量含量为3~10%。
一种优选的技术方案，其特征在于：所述元素锡的重量含量为0.05~0.3%，所述元素硼的重量含量为0.02~0.09%。
一种优选的技术方案，其特征在于：所述元素铋的重量含量为0~0.12%。
一种优选的技术方案，其特征在于：所述容积式热水器用铝合金牺牲阳极中，还含有杂质，所述杂质的重量含量为Fe≤0.25%，Si≤0.25%，其它杂质总重量≤0.15%。
本发明通过在铝中添加合金元素，提高铝在自来水中的活性，而且活性能够一直保持下去，在自来水中的开路电位‑1.2V~‑1.3V（VS.SCE） (SCE是Saturated Calomel Electrode的缩写，饱和甘汞电极。VS.SCE 是相对于SCE电极的电势) , 电流效率≥50%，实际电容量≥1.5A.h/Kg。在使用过程中不会产生类似镁阳极溶解时的黑水和黑渣，与其它淡水用铝合金牺牲阳极相比，电流效率和电容量均有所提高；内部组织细化，使用寿命延长；开路电位更负，能够在低电阻率和高电阻率自来水环境中正常使用。
本发明具有如下优点：
1. 提高了牺牲阳极的电流效率。本发明的铝合金牺牲阳极在自来水中不钝化，能够发生均匀腐蚀，电流效率≥50%，实际电容量≥1.5A.h/g，较现有牺牲阳极提高30%以上。
2. 在自来水中的开路电位更负、活性更高。本发明的牺牲阳极在自来水中的开路电位为‑1.2V~‑1.3V（VS.SCE），能够在高电阻率和低电阻率的不同水环境中正常使用，比一般牺牲阳极的通用性更强。
3. 解决了牺牲阳极溶解产物污染水质的问题。本发明的牺牲阳极使用时无黑水、臭水和黑渣现象产生，不会影响水质。
4. 延长了牺牲阳极的使用寿命。本发明的牺牲阳极通过添加有益元素细化了内部晶粒组织，在腐蚀溶解过程中不会发生大块晶粒的脱落，延长了使用寿命。
下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
具体实施方式
实施例1
一种铝合金牺牲阳极材料各元素成分重量比例为：锌8%，锡0.2%，硼0.05%，其余为铝，单个杂质元素含量Fe≤0.25%，Si≤0.25%，其它杂质元素总量≤0.15%。
制备时使用电阻加热熔化炉进行熔炼和合金化，硼的加入采用铝硼中间合金（含硼重量比例3%），其它采用纯金属加入。采用石墨坩埚盛放铝锭、锌锭和铝硼合金，待其完全熔化后再加入锡，用石墨棒充分搅拌、静置并撇去表面浮渣进行浇注。浇注时既可以在模具中直接浇注成型作为铸造阳极棒使用，也可以先浇注成圆柱状坯锭，再在挤压机上挤压成细棒，切割定尺后作为挤压阳极棒使用。
实施例2
一种铝合金牺牲阳极材料各元素成分重量比例为：锌3%，锡0.05%，硼0.09%，其余为铝，单个杂质元素含量Fe≤0.25%，Si≤0.25%，其它杂质元素总量≤0.15%。
制备时使用电阻加热熔化炉进行熔炼和合金化，硼的加入采用铝硼中间合金（含硼重量比例3%），其它采用纯金属加入。采用石墨坩埚盛放铝锭、锌锭和铝硼合金，待其完全熔化后再加入锡，用石墨棒充分搅拌、静置并撇去表面浮渣进行浇注。浇注时既可以在模具中直接浇注成型作为铸造阳极棒使用，也可以先浇注成圆柱状坯锭，再在挤压机上挤压成细棒，切割定尺后作为挤压阳极棒使用。
实施例3
一种铝合金牺牲阳极材料各元素成分重量比例为：锌10%，锡0.3%，硼0.02%，其余为铝，单个杂质元素含量Fe≤0.25%，Si≤0.25%，其它杂质元素总量≤0.15%。
制备时使用电阻加热熔化炉进行熔炼和合金化，硼的加入采用铝硼中间合金（含硼重量比例3%），其它采用纯金属加入。采用石墨坩埚盛放铝锭、锌锭和铝硼合金，待其完全熔化后再加入锡，用石墨棒充分搅拌、静置并撇去表面浮渣进行浇注。浇注时既可以在模具中直接浇注成型作为铸造阳极棒使用，也可以先浇注成圆柱状坯锭，再在挤压机上挤压成细棒，切割定尺后作为挤压阳极棒使用。
实施例4
一种铝合金牺牲阳极材料各元素成分重量比例为：锌3.5%，锡0.12%，硼0.05%，铋0.1%，其余为铝，单个杂质元素含量Fe≤0.25%，Si≤0.25%，其它杂质元素总量≤0.15%。
制备时使用电阻加热熔化炉进行熔炼和合金化，硼的加入采用铝硼中间合金（含硼重量比例3%），其它采用纯金属加入。采用石墨坩埚盛放铝锭、锌锭和铝硼合金，待其完全熔化后再加入锡和铋，用石墨棒充分搅拌、静置并撇去表面浮渣进行浇注。浇注时既可以在模具中直接浇注成型作为铸造阳极棒使用，也可以先浇注成圆柱状坯锭，再在挤压机上挤压成细棒，切割定尺后作为挤压阳极棒使用。
实施例5
一种铝合金牺牲阳极材料各元素成分重量比例为：锌3%，锡0.3%，硼0.02%，铋0.12%，其余为铝，单个杂质元素含量Fe≤0.25%，Si≤0.25%，其它杂质元素总量≤0.15%。
制备时使用电阻加热熔化炉进行熔炼和合金化，硼的加入采用铝硼中间合金（含硼重量比例3%），其它采用纯金属加入。采用石墨坩埚盛放铝锭、锌锭和铝硼合金，待其完全熔化后再加入锡和铋，用石墨棒充分搅拌、静置并撇去表面浮渣进行浇注。浇注时既可以在模具中直接浇注成型作为铸造阳极棒使用，也可以先浇注成圆柱状坯锭，再在挤压机上挤压成细棒，切割定尺后作为挤压阳极棒使用。
实施例6
一种铝合金牺牲阳极材料各元素成分重量比例为：锌10%，锡0.05%，硼0.09%，铋0.05%，其余为铝，单个杂质元素含量Fe≤0.25%，Si≤0.25%，其它杂质元素总量≤0.15%。
制备时使用电阻加热熔化炉进行熔炼和合金化，硼的加入采用铝硼中间合金（含硼重量比例3%），其它采用纯金属加入。采用石墨坩埚盛放铝锭、锌锭和铝硼合金，待其完全熔化后再加入锡和铋，用石墨棒充分搅拌、静置并撇去表面浮渣进行浇注。浇注时既可以在模具中直接浇注成型作为铸造阳极棒使用，也可以先浇注成圆柱状坯锭，再在挤压机上挤压成细棒，切割定尺后作为挤压阳极棒使用。
对实施例1‑6中的铝合金牺牲阳极材料进行如下的测试和应用实验：
1、参照ASTM G97‑97(改)实验标准，将标准溶液更换为普通自来水，测试上述实施例1‑6中制备的铝合金牺牲阳极的电化学性能：实施例1‑3中试样的电流效率平均值为69.7%，实际电容量平均值为2.09A.h/g；实施例4‑6中试样的电流效率平均值为70.3%，实际电容量平均值为2.12A.h/g。以上性能参数与现有铝合金牺牲阳极相比，均提高30%以上。因此，本发明的铝合金牺牲阳极提高了牺牲阳极的电流效率。本发明的铝合金牺牲阳极在自来水中不钝化，能够发生均匀腐蚀，电流效率≥50%，实际电容量≥1.5A.h/g，较现有牺牲阳极提高30%以上。
2、参照ASTM G97‑97(改)实验标准，将标准溶液更换为普通自来水，测试上述实施例1‑6中制备的铝合金牺牲阳极的电化学性能：实施例1‑3中试样的开路电位平均值为‑1.20V；实施例4‑6中试样的开路电位平均值为‑1.26V。本发明的铝阳极具有更负的开路电位，能够在高电阻率和低电阻率的不同水环境中正常使用，比一般牺牲阳极的通用性和实用性更强。在自来水中的开路电位更负、活性更高。
3、在实验室进行模拟腐蚀实验，上述实施例1‑6中制备的铝合金牺牲阳极在自来水中浸泡90天后，未观察到黑水和黑渣，也没有嗅到明显的臭味，没有影响水质。腐蚀产物均为白色絮状氢氧化铝，还能起到一定的阻止水垢在阳极棒体堆积覆盖的作用，有利于阳极本体的均匀性腐蚀。解决了牺牲阳极溶解产物污染水质的问题。
4、采用失重法测试上述实施例1‑6中铝合金阳极在常温自来水中的腐蚀速率：本发明铝合金牺牲阳极的平均腐蚀速为0.056mm/a，而另外两组参与对比试验的铝阳极的平均腐蚀速率为0.066mm/a和0.075mm/a，更慢的腐蚀速率能够保证阳极棒具有更长的使用寿命。本发明的牺牲阳极通过添加有益元素细化了内部晶粒组织，在腐蚀溶解过程中不会发生大块晶粒的脱落，延长了牺牲阳极的使用寿命。
本发明的多元铝合金材料，解决了目前牺牲阳极材料驱动电压不足、电流效率偏低、溶解产物污染水质和服役寿命较短的系列问题。
上述实施例中制备的两种优选铝合金牺牲阳极材料均可用于各类容积式热水器金属内胆在70℃以下自来水环境下的阴极保护。实施例1‑3中的优选合金成分更加适合于自来水质较差的环境和地区，而实施例4‑6中的优选合金成分更加适合于自来水质较好的环境和地区。

资源描述

《一种容积式热水器用铝合金牺牲阳极.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种容积式热水器用铝合金牺牲阳极.pdf（6页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 102851670 A (43)申请公布日 2013.01.02 C N 1 0 2 8 5 1 6 7 0 A *CN102851670A* (21)申请号 201110174591.0 (22)申请日 2011.06.27 C23F 13/14(2006.01) C22C 21/10(2006.01) (71)申请人北京有色金属研究总院地址 100088 北京市西城区新街口外大街2 号 (72)发明人马志新韩莉侯德龙卢晓军 (74)专利代理机构北京北新智诚知识产权代理有限公司 11100 代理人刘徐红 (54) 发明名称一种容积式热水器用铝合金牺牲阳极。

2、 (57) 摘要本发明涉及一种容积式热水器用铝合金牺牲阳极，主要用于容积式电热水器、太阳能热水器以及空气源热泵金属内胆在自来水环境中的腐蚀防护。其主要成分为以铝为原料，添加元素锌，还添加元素锡和硼。还可进一步添加元素铋。添加元素锌的重量比例为310%，进一步添加元素的重量比例为：锡0.050.3%，硼0.020.09%，铋 00.12%。本发明的多元铝合金材料，解决了目前牺牲阳极材料驱动电压不足、电流效率偏低、溶解产物污染水质和服役寿命较短的系列问题。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页说明书4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书。

3、1 页说明书 4 页 1/1页 2 1.一种容积式热水器用铝合金牺牲阳极，其主要成分为：以铝为原料，添加元素锌，其特征在于：还添加元素锡和硼。 2.根据权利要求1所述的容积式热水器用铝合金牺牲阳极，其特征在于：还添加元素铋。 3.根据权利要求1所述的容积式热水器用铝合金牺牲阳极，其特征在于：所述元素锌的重量含量为310%。 4.根据权利要求1所述的容积式热水器用铝合金牺牲阳极，其特征在于：所述元素锡的重量含量为0.050.3%，所述元素硼的重量含量为0.020.09%。 5.根据权利要求2所述的容积式热水器用铝合金牺牲阳极，其特征在于：所述元素铋的重量含量为00.12%。 6.根据。

4、权利要求1所述的容积式热水器用铝合金牺牲阳极，其特征在于：还含有杂质，所述杂质的重量含量为Fe0.25%，Si0.25%，其它杂质总重量0.15%。权利要求书CN 102851670 A 1/4页 3 一种容积式热水器用铝合金牺牲阳极技术领域 0001 本发明涉及一种铝合金牺牲阳极材料，主要用于容积式电热水器、太阳能热水器以及空气源热泵金属内胆在自来水环境中的腐蚀防护。背景技术 0002 水环境中的金属腐蚀是破坏金属设备和构件的主要形式之一，对金属构件施加阴极保护是目前应用广泛的一种防腐措施。阴极保护分外加电流和牺牲阳极保护两种，牺牲阳极保护法更加适合于容积式热水器的内胆。

5、防护。该方法是将被保护金属（内胆）构件作为阴极，比它电位更负的金属作为牺牲阳极，通过导线连通，同时置于同一电解质（自来水）中，借助于阴极和阳极之间存在的较大电位差和牺牲阳极在介质中的持续不断溶解产生的电流对阴极进行极化，从而抑制阴极金属的腐蚀。 0003 容积式电热水器、太阳能热水器以及空气源热泵的核心部件是金属内胆，内胆通常由低碳钢板或不锈钢板卷焊而成，虽然与自来水接触的内表面会喷涂一层搪瓷材料，但并不能完全杜绝金属基层的暴露，再加上长期处于5070的热水环境中，覆层局部剥落露出金属基层的可能性较大。裸露的金属会与水发生化学反应导致局部腐蚀，尤其是筒体焊缝处更容易发生局部腐蚀穿。

6、孔，直接导致热水器内胆漏水报废。因此，采用牺牲阳极对金属内胆进行阴极保护已经成为热水器行业普遍采用的一种防腐措施。 0004 目前能够用于热水器内胆腐蚀防护的牺牲阳极材料主要有低电位镁合金和铝合金，但这两种材料都存在着技术上的缺陷。低电位镁合金在自来水中用作牺牲阳极存在下述几个问题：一是长时间使用会有黑水、臭鸡蛋气味和黑色颗粒沉积现象产生，降低洗浴舒适度；二是腐蚀产物氢氧化镁是水垢的主要成分，会增加由于水垢沉淀堆积导致加热器件过烧失效的风险；三是电流效率50%，实际电容量1.2A.h/g，自腐蚀严重；四是腐蚀产物有氢，对某些钢铁材料会产生氢脆危害。现有铝合金牺牲阳极，如GB/T49。

7、48-2002铝锌铟牺牲阳极主要用于海水介质中钢铁构件的腐蚀防护，在自来水中处于钝化状态，达不到牺牲阳极的基本要求，亦不能用于热水器之中；专利CN00100569.3和CN1260408A公开的技术内容也并不十分适合做容积式热水中的牺牲阳极材料，主要缺陷如下：一是电流效率较低，只有35%40%，实际电容量只有1.01.1 A.h/g，使用寿命短；二是在自来水中的工作电位较正，不适于在高电阻率（水质较好）的自来水环境中工作；三是内部组织粗大，容易发生晶界腐蚀导致大块晶粒剥落，腐蚀速率增加，使用寿命缩短。中国专利CN101586241A公开的铝锌系牺牲阳极主要问题是在自来水中的工作电。

8、位较正，不适于在高电阻率的自来水中使用，而且锌的添加量大，在铝中的分布均匀性差，导致电化学性能不稳定。 0005 综上所述，现有的镁合金和铝合金牺牲阳极用作容积式电热水器内胆的阴极保护都存在一定的缺陷，所以需要研发新型牺牲阳极材料来弥补以上不足，为热水器产品设计人员提供更大的选择余地。发明内容说明书CN 102851670 A 2/4页 4 0006 本发明的目的在于提供一种容积式热水器用铝合金牺牲阳极，以解决目前牺牲阳极材料在使用过程中存在的工作电位偏低、电流效率偏低、使用寿命偏短、污染水质以及性能稳定性较差等问题。 0007 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种。

9、容积式热水器用铝合金牺牲阳极，其主要成分为：以铝为原料，添加元素锌，其特征在于：还添加元素锡和硼。 0008 一种优选的技术方案，其特征在于：还进一步添加元素铋。 0009 一种优选的技术方案，其特征在于：所述元素锌的重量含量为310%。 0010 一种优选的技术方案，其特征在于：所述元素锡的重量含量为0.050.3%，所述元素硼的重量含量为0.020.09%。 0011 一种优选的技术方案，其特征在于：所述元素铋的重量含量为00.12%。 0012 一种优选的技术方案，其特征在于：所述容积式热水器用铝合金牺牲阳极中，还含有杂质，所述杂质的重量含量为Fe0.25%，Si0.25%，其它杂。

10、质总重量0.15%。 0013 本发明通过在铝中添加合金元素，提高铝在自来水中的活性，而且活性能够一直保持下去，在自来水中的开路电位-1.2V-1.3V（VS.SCE） (SCE是Saturated Calomel Electrode的缩写，饱和甘汞电极。VS.SCE 是相对于SCE电极的电势) , 电流效率50%，实际电容量1.5A.h/Kg。在使用过程中不会产生类似镁阳极溶解时的黑水和黑渣，与其它淡水用铝合金牺牲阳极相比，电流效率和电容量均有所提高；内部组织细化，使用寿命延长；开路电位更负，能够在低电阻率和高电阻率自来水环境中正常使用。 0014 本发明具有如下优点： 1. 提高了。

11、牺牲阳极的电流效率。本发明的铝合金牺牲阳极在自来水中不钝化，能够发生均匀腐蚀，电流效率50%，实际电容量1.5A.h/g，较现有牺牲阳极提高30%以上。 0015 2. 在自来水中的开路电位更负、活性更高。本发明的牺牲阳极在自来水中的开路电位为-1.2V-1.3V（S.SCE），能够在高电阻率和低电阻率的不同水环境中正常使用，比一般牺牲阳极的通用性更强。 0016 3. 解决了牺牲阳极溶解产物污染水质的问题。本发明的牺牲阳极使用时无黑水、臭水和黑渣现象产生，不会影响水质。 0017 4. 延长了牺牲阳极的使用寿命。本发明的牺牲阳极通过添加有益元素细化了内部晶粒组织，在腐蚀溶解过程中不。

12、会发生大块晶粒的脱落，延长了使用寿命。 0018 下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。具体实施方式 0019 实施例1 一种铝合金牺牲阳极材料各元素成分重量比例为：锌8%，锡0.2%，硼0.05%，其余为铝，单个杂质元素含量Fe0.25%，Si0.25%，其它杂质元素总量0.15%。 0020 制备时使用电阻加热熔化炉进行熔炼和合金化，硼的加入采用铝硼中间合金（含硼重量比例3%），其它采用纯金属加入。采用石墨坩埚盛放铝锭、锌锭和铝硼合金，待其完全熔化后再加入锡，用石墨棒充分搅拌、静置并撇去表面浮渣进行浇注。浇注时既可以在模具说明书CN 。

13、102851670 A 3/4页 5 中直接浇注成型作为铸造阳极棒使用，也可以先浇注成圆柱状坯锭，再在挤压机上挤压成细棒，切割定尺后作为挤压阳极棒使用。 0021 实施例2 一种铝合金牺牲阳极材料各元素成分重量比例为：锌3%，锡0.05%，硼0.09%，其余为铝，单个杂质元素含量Fe0.25%，Si0.25%，其它杂质元素总量0.15%。 0022 制备时使用电阻加热熔化炉进行熔炼和合金化，硼的加入采用铝硼中间合金（含硼重量比例3%），其它采用纯金属加入。采用石墨坩埚盛放铝锭、锌锭和铝硼合金，待其完全熔化后再加入锡，用石墨棒充分搅拌、静置并撇去表面浮渣进行浇注。浇注时既可以在模具中直。

14、接浇注成型作为铸造阳极棒使用，也可以先浇注成圆柱状坯锭，再在挤压机上挤压成细棒，切割定尺后作为挤压阳极棒使用。 0023 实施例3 一种铝合金牺牲阳极材料各元素成分重量比例为：锌10%，锡0.3%，硼0.02%，其余为铝，单个杂质元素含量Fe0.25%，Si0.25%，其它杂质元素总量0.15%。 0024 制备时使用电阻加热熔化炉进行熔炼和合金化，硼的加入采用铝硼中间合金（含硼重量比例3%），其它采用纯金属加入。采用石墨坩埚盛放铝锭、锌锭和铝硼合金，待其完全熔化后再加入锡，用石墨棒充分搅拌、静置并撇去表面浮渣进行浇注。浇注时既可以在模具中直接浇注成型作为铸造阳极棒使用，也可以先浇注。

15、成圆柱状坯锭，再在挤压机上挤压成细棒，切割定尺后作为挤压阳极棒使用。 0025 实施例4 一种铝合金牺牲阳极材料各元素成分重量比例为：锌3.5%，锡0.12%，硼0.05%，铋 0.1%，其余为铝，单个杂质元素含量Fe0.25%，Si0.25%，其它杂质元素总量0.15%。 0026 制备时使用电阻加热熔化炉进行熔炼和合金化，硼的加入采用铝硼中间合金（含硼重量比例3%），其它采用纯金属加入。采用石墨坩埚盛放铝锭、锌锭和铝硼合金，待其完全熔化后再加入锡和铋，用石墨棒充分搅拌、静置并撇去表面浮渣进行浇注。浇注时既可以在模具中直接浇注成型作为铸造阳极棒使用，也可以先浇注成圆柱状坯锭，再在挤压。

16、机上挤压成细棒，切割定尺后作为挤压阳极棒使用。 0027 实施例5 一种铝合金牺牲阳极材料各元素成分重量比例为：锌3%，锡0.3%，硼0.02%，铋0.12%，其余为铝，单个杂质元素含量Fe0.25%，Si0.25%，其它杂质元素总量0.15%。 0028 制备时使用电阻加热熔化炉进行熔炼和合金化，硼的加入采用铝硼中间合金（含硼重量比例3%），其它采用纯金属加入。采用石墨坩埚盛放铝锭、锌锭和铝硼合金，待其完全熔化后再加入锡和铋，用石墨棒充分搅拌、静置并撇去表面浮渣进行浇注。浇注时既可以在模具中直接浇注成型作为铸造阳极棒使用，也可以先浇注成圆柱状坯锭，再在挤压机上挤压成细棒，切割定尺。

17、后作为挤压阳极棒使用。 0029 实施例6 一种铝合金牺牲阳极材料各元素成分重量比例为：锌10%，锡0.05%，硼0.09%，铋 0.05%，其余为铝，单个杂质元素含量Fe0.25%，Si0.25%，其它杂质元素总量0.15%。 0030 制备时使用电阻加热熔化炉进行熔炼和合金化，硼的加入采用铝硼中间合金（含硼重量比例3%），其它采用纯金属加入。采用石墨坩埚盛放铝锭、锌锭和铝硼合金，待其完全说明书CN 102851670 A 4/4页 6 熔化后再加入锡和铋，用石墨棒充分搅拌、静置并撇去表面浮渣进行浇注。浇注时既可以在模具中直接浇注成型作为铸造阳极棒使用，也可以先浇注成圆柱状坯锭，再。

18、在挤压机上挤压成细棒，切割定尺后作为挤压阳极棒使用。 0031 对实施例1-6中的铝合金牺牲阳极材料进行如下的测试和应用实验： 1、参照ASTM G97-97(改)实验标准，将标准溶液更换为普通自来水，测试上述实施例1-6中制备的铝合金牺牲阳极的电化学性能：实施例1-3中试样的电流效率平均值为 69.7%，实际电容量平均值为2.09A.h/g；实施例4-6中试样的电流效率平均值为70.3%，实际电容量平均值为2.12A.h/g。以上性能参数与现有铝合金牺牲阳极相比，均提高30%以上。因此，本发明的铝合金牺牲阳极提高了牺牲阳极的电流效率。本发明的铝合金牺牲阳极在自来水中不钝化，能够发生。

19、均匀腐蚀，电流效率50%，实际电容量1.5A.h/g，较现有牺牲阳极提高30%以上。 0032 2、参照ASTM G97-97(改)实验标准，将标准溶液更换为普通自来水，测试上述实施例1-6中制备的铝合金牺牲阳极的电化学性能：实施例1-3中试样的开路电位平均值为-1.20V；实施例4-6中试样的开路电位平均值为-1.26V。本发明的铝阳极具有更负的开路电位，能够在高电阻率和低电阻率的不同水环境中正常使用，比一般牺牲阳极的通用性和实用性更强。在自来水中的开路电位更负、活性更高。 0033 3、在实验室进行模拟腐蚀实验，上述实施例1-6中制备的铝合金牺牲阳极在自来水中浸泡90天后，未观。

20、察到黑水和黑渣，也没有嗅到明显的臭味，没有影响水质。腐蚀产物均为白色絮状氢氧化铝，还能起到一定的阻止水垢在阳极棒体堆积覆盖的作用，有利于阳极本体的均匀性腐蚀。解决了牺牲阳极溶解产物污染水质的问题。 0034 4、采用失重法测试上述实施例1-6中铝合金阳极在常温自来水中的腐蚀速率：本发明铝合金牺牲阳极的平均腐蚀速为0.056mm/a，而另外两组参与对比试验的铝阳极的平均腐蚀速率为0.066mm/a和0.075mm/a，更慢的腐蚀速率能够保证阳极棒具有更长的使用寿命。本发明的牺牲阳极通过添加有益元素细化了内部晶粒组织，在腐蚀溶解过程中不会发生大块晶粒的脱落，延长了牺牲阳极的使用寿命。 0035 本发明的多元铝合金材料，解决了目前牺牲阳极材料驱动电压不足、电流效率偏低、溶解产物污染水质和服役寿命较短的系列问题。 0036 上述实施例中制备的两种优选铝合金牺牲阳极材料均可用于各类容积式热水器金属内胆在70以下自来水环境下的阴极保护。实施例1-3中的优选合金成分更加适合于自来水质较差的环境和地区，而实施例4-6中的优选合金成分更加适合于自来水质较好的环境和地区。说明书CN 102851670 A 。

展开阅读全文