Протекторный сплав на алюминиевой основе



Протекторный сплав на алюминиевой основе
Протекторный сплав на алюминиевой основе

 


Владельцы патента RU 2483133:

Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

Изобретение относится к металлургии, в частности к протекторным сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при производстве протекторов для защиты от коррозии морских сооружений и судов из алюминиевых сплавов. Предложенный сплав содержит, мас.%: цинк - 4-5, индий - 0,01-0,06, олово - 0,01-0,1, цирконий - 0,01-0,1, титан - 0,02-0,1, алюминий и примеси - остальное. Содержание примесей в сплаве железа, кремния и меди не должно превышать 0,1, 0,1 и 0,01 соответственно, а содержание водорода в сплаве не должно превышать 0,20 см3/100 г Me. Технический результат - повышение величины фактической токоотдачи сплава и соответственно коэффициента полезного использования и стабильности электрохимических характеристик. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к металлургии протекторных сплавов на основе алюминия и может быть использовано при производстве протекторов для защиты от коррозии морских сооружений и судов из алюминиевых сплавов.

Известны протекторные сплавы на основе алюминия, применяемые для защиты от коррозии различных металлических конструкций (см. сплавы марок АП1; АП2; АП3, АП4 по ГОСТ 26251-84 и АП4Н по ТУ 5.394-11785-2001).

Известно, что при плавлении алюминиевых сплавов в их состав попадает водород, особенно если этот процесс протекает в присутствии влаги. По разным источникам его содержание может достигать 2-3 см3/100 г Me. Влияние водорода проявляется, прежде всего, в образовании газовой пористости сплава, которая оказывает существенное влияние на механические, пластические и, что особенно важно для протекторов, на электрохимические характеристики протекторного сплава. Образование пор обусловлено резким уменьшением растворимости водорода в процессе затвердевания сплава и выделением вследствие этого молекулярного водорода.

В таблице 1 приведены данные по влиянию водорода на механические свойства алюминиевого сплава марки А14.

Таблица 1
Условия плавки Плотность, г/см3 Прочность, σв, кг/мм2
В вакууме 2,7 24,4
На воздухе 2,65 23
В атмосфере 2,57 15
На воздухе;
затвердевание в атмосфере пара
2,5 9,7

При исследовании электрохимических характеристик алюминиевых протекторных сплавов было установлено, что с ростом содержания в них водорода от 0,18 до 0,8 см3/100 г Me токоотдача снижается от 2400 до 2100 А×ч/кг. Одновременно с уменьшением токоотдачи наблюдается неравномерный точечно-язвенный характер растворения протекторов из этого сплава, а следовательно, снижение величины токоотдачи и срока службы изделий из этих сплавов.

Проведенный анализ отечественной и зарубежной литературы показал, что наиболее близким по технической сущности и составу компонентов к заявляемой композиции является алюминиевый протекторный сплав марки АП4Н (патент №2263154), содержащий, мас.%:

Цинк 4,0-5,0

Олово - 0,01-0,1

Индий - 0,01-0,06

Цирконий - 0,01-0,1

Железо - 0,10

Медь - 0,01

Кремний - 0,10

Алюминий - остальное

Данный сплав рекомендуется для изготовления протекторов с повышенной анодной активностью (отрицательный защитный потенциал до минус 800 мВ), предназначенных для защиты от коррозии конструкций из алюминиевых сплавов, эксплуатирующихся в морских и других водах с высокой электропроводностью, а также стальных конструкций, эксплуатирующихся в водах с низкой электропроводностью. Недостатком прототипа является относительно высокая пористость сплава, что приводит к снижению электрохимических характеристик - величины токоотдачи, недостаточного коэффициента полезного использования (КПП), определяющего срок службы изделий из этого сплава.

До настоящего времени при производстве алюминиевых протекторов содержание водорода в сплавах не регламентировалось. Известен ряд материалов, которые при их введении в расплав за счет способности к абсорбции и высокой растворимости в них водорода существенно снижают содержание водорода в расплаве. К ним относятся титан, лантан, церий и некоторые другие.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание нового алюминиевого менее пористого протекторного сплава с однородной структурой и более высокой плотностью, высокими электрохимическими характеристиками (токоотдача, КПИ), определяющими срок службы.

Поставленный технический результат достигается тем, что в протекторный сплав на алюминиевой основе, содержащий цинк, индий, олово, цирконий, дополнительно введен титан при следующем содержании компонентов в мас.%:

Цинк - 4,0-5,0

Индий - 0,01-0,06

Олово - 0,01-0,1

Цирконий - 0,01 -0,1

Титан - 0,02-0,1

Алюминий и примеси - остальное

При этом содержание примесей в сплаве железа, кремния и меди не должно превышать 0,1; 0,1 и 0.01 соответственно, а содержание водорода в сплаве не должно превышать 0,20 см3/100 г Me.

Соотношение легирующих элементов в заявляемом составе выбрано таким образом, чтобы структура и основные электрохимические свойства алюминиевого протекторного сплава обеспечивали требуемый комплекс технологических и эксплуатационных характеристик.

Содержание титана в сплаве не должно превышать 0,1 мас.%, так как при большем содержании он образует с алюминием отдельную катодную фазу состава AlnTim, которая выделяется из твердого раствора и снижает электрохимические характеристики сплава. При меньшем содержании титана (0,02-0,1 мас.%) он не выделяется в отдельную фазу и находится в твердом растворе алюминия и не влияет на электрохимические характеристики, но является достаточным для снижения содержания водорода в алюминиевом сплаве за счет абсорбционных свойств титана к водороду. При содержании титана меньше 0,02 мас.% очистка алюминиевого сплава от водорода недостаточна.

Таким образом, введение в заявляемый алюминиевый протекторный сплав добавки титана в указанном соотношении с другими элементами снижает пористость сплава за счет снижения содержания водорода вследствие высокой абсорбционной способности титана к водороду и тем самым улучшает его структуру. Регламентируемое содержание титана не образует с алюминием катодных фазовых структур, которые бы отрицательно сказались на электрохимических характеристиках заявляемого алюминиевого сплава, и тем самым обеспечивается более высокий и стабильный коэффициент полезного использований и, в конечном счете, повышается срок его службы. Результаты состава заявляемого алюминиевого протекторного сплава представлены в таблице 2.

Проведенные металлографические исследования показали, что заявленный сплав имеет гомогенный однофазный состав. Структура сплава мелкозернистая, плотная. Все это подтверждает высокие электрохимические и эксплуатационные свойства заявленного сплава.

В ЦНИИ КМ "Прометей" в соответствии с планом научно-исследовательских работ выполнен комплекс опытно-промышленных работ по выплавке протекторов из осваиваемой марки сплава. Металл выплавлялся в индукционных печах с графитошамотным тиглем из чистых шихтовых материалов. Результаты определения необходимых электрохимических и эксплуатационных свойств представлены в таблице 3.

Таким образом, создан новый протекторный сплав на основе алюминия с повышенной анодной активностью со стабильными во времени электрохимическими и эксплуатационными характеристиками.

Ожидаемый технико-экономический эффект использования нового технического решения выразится в повышении срока службы алюминиевого протекторного сплава и обеспечении эксплуатационной надежности и ресурса судов с корпусами из алюминиевых сплавов типа АМг. Кроме того, протекторы из предлагаемого нового сплава найдут широкое применение в системах электрохимической протекторной защиты судов и различных объектов морской техники, эксплуатирующихся в опресненных морских бассейнах, также в холодных арктических морях, где из-за пониженной температуры удельная электропроводность морской воды не превышает 3 См/м.

1. Протекторный сплав на алюминиевой основе, содержащий цинк, индий, олово и цирконий, отличающийся тем, что он дополнительно легирован титаном при следующем содержании компонентов, мас.%:

Цинк 4-5
Индий 0,01-0,06
Олово 0,01-0,1
Цирконий 0,01-0,1
Титан 0,02-0,1
Алюминий и примеси Остальное

2. Протекторный сплав на алюминиевой основе по п.1, отличающийся тем, что в качестве примесей он содержит железо, медь, кремний и водород при их содержании:

Железо не более 0,1 мас.%,
Медь не более 0,01 мас.%,
Кремний не более 0,1 мас.%,
Водород Не более 0,20 см3/100 г Me



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 100-150°С, таких как детали летательных аппаратов, автомобилей и других транспортных средств, детали спортинвентаря и др.

Изобретение относится к алюминиевоцинкомагниевым сплавам и к продуктам, выполненным из таких сплавов, которые могут быть использованы для изготовления литейных форм для производимых литьем под давлением пластмасс.
Изобретение относится к металлургии легких сплавов, в частности к сверхпрочным деформируемым термически упрочняемым алюминиевым сплавам системы Al-Zn-Mg-Cu, которые предназначены для изготовления деформированных полуфабрикатов в виде прессованных и катаных труб, штампованных крышек, используемых в виде деталей газовых центрифуг.

Изобретение относится к алюминиевым сплавам, в частности к сплавам алюминия серии 7000, подходящим для изготовления элементов конструкции коммерческих самолетов. .
Изобретение относится к способу изготовления слоистой плиты на основе алюминия для противопульной сварной брони. .
Изобретение относится к получению высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu, предназначенных для изготовления прессованных, кованых и катаных полуфабрикатов.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к литейным сплавам на основе алюминия, применяемым в авиационной технике и других отраслях машиностроения для нагруженных деталей внутреннего набора фюзеляжа, деталей управления, силовых кронштейнов и др.
Изобретение относится к сплаву серии АА7000 и к способу изготовления продуктов из этого алюминиевого сплава, а именно к алюминиевым деформированным продуктам относительно большой толщины, в частности от 30 до 300 мм.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве полуфабрикатов в виде поковок, штамповок, прессованных прутков и профилей, катаных плит и листов из высокопрочных сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu, предназначенных для применения в силовых конструкциях авиакосмической техники и транспортных средств, к которым предъявляются повышенные требования по прочности, трещиностойкости, усталостной долговечности, коррозионной стойкости.

Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 150°С, деталей летательных аппаратов, автомобилей и других транспортных средств, деталей спортинвентаря и др
Изобретение относится к алюминиевым сплавам, в частности к тем, из которых получают высокопрочный алюминиевый полуфабрикат, а также к способу получения таких алюминиевых полуфабрикатов

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении крупногабаритных отливок сложной формы, предназначенных для изготовления деталей ответственного назначения, в частности корпусов редукторов, применяемых в авиастроении
Изобретение относится к области металлургии, а именно к разработке новых сплавов и технологий получения из них листовых полуфабрикатов методами термической обработки и обработки давлением

Изобретение относится к способу производства длинномерных, тонкостенных панелей и профилей, предназначенных для использования на железнодорожном транспорте
Сплав на основе алюминия предназначен для изготовления деформированных полуфабрикатов в виде штамповок и труб для использования в газовых центрифугах, в компрессорах низкого давления, вакуумных молекулярных насосах и в других сильно нагруженных изделиях, работающих при умеренно повышенных температурах. Сплав содержит, в мас.%: цинк 6,6-7,4, магний 3,2-4,0, медь 0,8-1,4, скандий 0,12-0,30, цирконий 0,06-0,20, бериллий 0,0001-0,005, кобальт 0,05-0,15, никель 0,35-0,65, железо 0,25-0,65, алюминий - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение прочности при сохранении пластичности и пониженной плотности сплава. 3 табл., 1 пр.
Группа изобретений относится к изделиям из дисперсионно-твердеющего алюминиевого сплава. Изделие выполнено толщиной от 2 дюймов (50 мм) до 12 дюймов (305 мм) из сплава следующего химического состава, вес.%: Zn - от 3 до 11, Mg - от 1 до 3, Cu - от 0,9 до 3, Ge - от 0,03 до 0,4, Si - максимум 0,5, Fe -максимум 0,5, Ti - максимум 0,3, остальное - алюминий и обычные и/или неизбежные элементы и примеси. Способ изготовления изделия включает отливку заготовки, подогрев и/или гомогенизацию отлитой заготовки, горячую обработку заготовки, необязательную холодную обработку, термообработку на твердый раствор (ТТР) подвергнутой горячей обработке и необязательно холодной обработке заготовки, охлаждение ТТР заготовки, необязательное растяжение или сжатие охлажденной ТТР заготовки либо иную холодную обработку охлажденной ТТР заготовки для снятия напряжений, старение охлажденной и необязательно подвергнутой растяжению или сжатию либо иной холодной обработке ТТР заготовки для достижения нужного состояния. Обеспечивается получение изделия с высокой прочностью при высокой вязкости и пониженной чувствительности к закалке. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к активному материалу отрицательного электрода для электрического устройства, содержащему сплав с формулой состава SixZnyAlz, где каждый из х, y и z представляет массовое процентное содержание, удовлетворяющее: (1) x+y+z=100, (2) 26≤х≤47, (3) 18≤y≤44 и (4) 22≤z≤46. Также изобретение относится к электрическому устройству и отрицательному электроду для него. Технический результат заключается в том, чтобы предоставить активный материал отрицательного электрода для электрического устройства, такого как литий-ионная аккумуляторная батарея, проявляющего хорошо сбалансированные свойства сохранения высокой циклируемости и достижения высокой начальной емкости. 3 н. и 1 з. п. ф-лы, 2 табл., 10 ил., 2 пр.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым алюминиевым сплавам, используемым в качестве высокопрочного конструкционного материала пониженной плотности разового применения. Сплав содержит, мас.%: цинк 6,0-8,0; магний 3,4-4,2; медь 0,8-1,3; скандий 0,07-0,15; цирконий 0,08-0,12; бериллий 0,0005-0,004; церий 0,01-0,15; титан 0,02-0,08; кремний 0,01-0,15; железо 0,01-0,15; водород 0,05-0,35 см3/100 г металла; неизбежные примеси из группы Mn, Cr, V, Mo, Li, Ag, K, Na, O в суммарном количестве не более 0,10; алюминий - остальное, при соотношении между содержанием магния и цинка от 0,53 до 0,57. Техническим результатом изобретения является повышение уровня прочности сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu с пониженной плотностью и разовых изделий, выполненных из них. 2 н.п. ф-лы, 1 пр., 2 табл.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам производства труб осесимметричных штамповок диаметром до 200 мм из высокопрочных алюминиевых сплавов Al-Zn-Mg-Cu, легированных скандием и цирконием. Способ производства осесимметричных штамповок типа крышка диаметром до 200 мм из высокопрочных алюминиевых сплавов Al-Zn-Mg-Cu, легированных скандием и цирконием, включает приготовление алюминиевого расплава, содержащего скандий и цирконий, его перегрев до 765-780°С, отливку круглых слитков малого диаметра при 710-740°С, их гомогенизацию при 400-440°С в течение 4-10 часов, штамповку при 380-440°С, закалку с температуры 465-480°С с равномерным охлаждением всей поверхности штамповок со скоростью, обеспечивающей сохранение после закалки полностью нерекристаллизованной структуры штамповки, и искусственное старение. Штамповки имеют меньший уровень остаточных закалочных напряжений, что обеспечивает стабильность геометрических параметров деталей за счет устранения овализации при обточке штамповок на тонкостенные детали. 2 табл., 1 пр.
Наверх