一种油井用铝合金牺牲阳极及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109097783A(43)申请公布日2018.12.28(21)申请号201710476897.9(22)申请日2017.06.21(71)申请人中国石油化工股份有限公司地址100728北京市朝阳区朝阳门北大街22号申请人中国石油化工股份有限公司河南油田分公司石油工程技术研究院(72)发明人苗钰琦赵林林波杨安国童琥涂漫孙武仝继昌(74)专利代理机构郑州睿信知识产权代理有限公司41119代理人胡云飞(51)Int.Cl.C23F13/14(2006.01)C22C21/10(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种油井用铝合金牺牲阳极及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种油井用铝合金牺牲阳极及其制备方法，属于金属腐蚀防护技术领域。本发明的油井用铝合金牺牲阳极，由以下重量份数的组分组成：铝90～95份，锌3～10份，硅0.05～0.5份，稀土0.001～0.01份，所述稀土为为镧、铈、镨、钕或者其中间合金。本发明的制备方法为将铝在加热炉中熔融成铝液，向上述铝液中加入锌、硅和稀土元素，搅拌，除渣，直接浇铸或压铸成型。本发明的铝合金牺牲阳极在油井工作环境中具有良好的电化学性能，工作电位为0.80V-1.20V，电流效率大于90％，工作的过程中能够均匀的溶解，有效地保护在油井工作环境下的金属结构。CN109097783ACN109097783A权利要求书1/1页1.一种油井用铝合金牺牲阳极，其特征在于，由以下重量份数的组分组成：铝90～95份，锌3～10份，硅0.05～0.5份，稀土0.001～0.01份和不可避免的杂质；所述稀土为镧、铈、镨、钕或者其中间合金。2.根据权利要求1所述的油井用铝合金牺牲阳极，其特征在于，所述中间合金为镧、铈、镨、钕四种稀土元素中的一种或多种与铝组成的合金。3.一种权利要求1或2所述的油井用铝合金牺牲阳极的制备方法，其特征在于，具体步骤为：将铝熔融成铝液，向所述铝液中加入锌、硅和稀土，浇铸或压铸成型。4.根据权利要求3所述的油井用铝合金牺牲阳极的制备方法，其特征在于，所述的锌、硅和稀土同时加入到铝液中。5.根据权利要求3所述的油井用铝合金牺牲阳极的制备方法，其特征在于，具体步骤为：将铝熔融成铝液，向所述铝液中加入锌、硅和稀土，机械搅拌5～10分钟，圆周速度控制在1～8m/s，采用机械手扒渣或过滤网过滤除渣，然后浇铸或压铸成型。6.根据权利要求3所述的油井用铝合金牺牲阳极的制备方法，其特征在于，铝熔融的温度为660～760℃。2CN109097783A说明书1/4页一种油井用铝合金牺牲阳极及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种油井用铝合金牺牲阳极及其制备方法，属于金属腐蚀防护技术领域。背景技术[0002]腐蚀是金属和周围环境发生化学反应或电化学反应而导致的一种破坏性侵蚀，多数情况下，金属腐蚀后会失去其金属特性，变成某种化合物，以稳态形式存在，采用有效措施可以防止或减缓各类腐蚀。金属防腐技术中，阴极保护法是一种重要的控制技术，阴极保护法包括牺牲阳极阴极保护法和强制电流阴极保护法，其中，牺牲阳极阴极保护法具有投资低，安装维护方便等优点，已经被广泛的应用于管道，船体，钻井平台，机械设备等防腐。[0003]目前，牺牲阳极材料主要有铝、镁、锌三大系列，铝基牺牲阳极与镁基、锌基牺牲阳极相比，具有下列优点：比重小，电化学理论点容量大(2980AhKg-1，为锌的3.6倍，镁的1.35倍)，驱动电位高，电流效率高，使用时间长。虽然铝资源丰富，成本低廉，但铝的性质活泼，与氧亲和力强，其表面很容易形成稳定的致密氧化膜，降低铝在溶液中的电位，且腐蚀产物不宜脱落，使牺牲阳极效率降低，另一方面，由于铝的性质活泼，一旦氧化膜破坏，在水中有较高的自腐蚀速率，也使牺牲阳极效率降低，从而导致被保护的金属构件得不到保护，甚至发生电位逆转而加速金属构件腐蚀的严重后果。[0004]针对上述问题，需要向基体金属中添加必要的合金元素，改变铝的表面形态，促进表面活化，改变阳极极化性能，这些添加的元素通常叫做活化元素，这种添加活化元素的方法被称为合金化方法，目前常用的活化元素包括锌、铟、锡、铋，除此之外还加入少量的其它活化元素，如镁、钙、钡、铍、硅、锰等活化元素。[0005]早期的铝合金牺牲阳极研究主要添加汞和镉等重金属作为活化元素，由于会导致环境污染以及电流效率等原因而限制了使用。目前，铝合金牺牲阳极主要为铝-锌-铟(Al-Zn-In)系四元甚至五元合金。例如，专利CN1566403A公开了一种添加铈的铝合金牺牲阳极，主要成分为：Zn2.50～5.2％，In0.018～0.050％，Cd0.005～0.020％，Mg0.08～0.15％，稀