Протекторный сплав на основе алюминия


 


Владельцы патента RU 2542213:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) (RU)

Изобретение относится к металлургии протекторных сплавов на основе алюминия и может быть использовано при производстве протекторов для защиты от коррозии различных металлических сооружений и конструкций. Сплав содержит, мас. %: цинк - 4,0-6,0, марганец - 0,1-0,3, магний - 0,5-2,5, титан - 0,01-0,1, кальций - 0,005-0,01, алюминий - остальное при следующем ограничении содержания примесей: железо - не более 0,1, медь - не более 0,01, кремний - не более 0,1, водород - не более 0,35 см3/100г металла. Технический результат заключается в обеспечении высоких электрохимических характеристик и исключении опасности пассивации поверхности литых протекторов, изготовленных из предлагаемого сплава, а также повышении предела прочности на растяжение сплава. 1 табл.

 

Изобретение относится к металлургии протекторных сплавов на основе алюминия и может быть использовано при производстве протекторов для защиты от коррозии различных металлических сооружений и конструкций.

Известны многочисленные композиции протекторных сплавов на основе алюминия, широко применяемые в качестве материала протекторов для защиты от коррозии металлоконструкций.

Известен протекторный сплав на основе алюминия, который содержит в мас.% цинка 4-6, марганца 0,02-0, примеси, не более: железа 0,1, кремния 0,1, алюминий - остальное (сплав АП1, ГОСТ 26251-84). Сплав имеет следующие электрохимические характеристики: рабочий потенциал - 715-730 мВ; теоретическая токоотдача - 2880 А·ч/кг, коэффициент полезного использования - 75-80%.

Недостатками протекторного сплавов является нестабильность во времени электроотрицательного потенциала, свойств и характеристик сплава, низкие прочностные характеристики, не позволяющие изготавливать из них протекторы сложной конструкции (протяженные, не имеющие стального сердечника по все длине).

Известен протекторный сплав на основе алюминия, который содержит в мас.%: цинка 17,5-20, марганца 0,25-0,4, кальция 4,3-5,3, примеси, не более: железа 0,25, кремния 0,5, меди 0,001, алюминий - остальное (А.с. СССР N 263158, С22С 21/00, 1970, БИ №7).

Недостатками приведенного протекторного сплава является нестабильность во времени электроотрицательного потенциала, свойств и характеристик сплава, вызванная наличием химической и структурной неоднородности в отливках из-за повышенного содержания легирующих компонентов (цинк, кальций), выделяющихся в отдельные фазы (зачастую катодные по сравнению к основе сплава) и интерметаллидные включения.

Задачей изобретения является создание сплава, обладающего повышенным и стабильным во времени электроотрицательным защитным потенциалом и коэффициентом полезного использования, повышенной прочностью за счет снижения степени химической и структурной неоднородности и пористости литых протекторов, что обеспечивает эффективно защиту от коррозии металлических сооружений и конструкций.

Технический результат заключается в обеспечении достаточно высоких электрохимических характеристик и исключении опасности пассивации поверхности литых протекторов, изготовленных из предлагаемого сплава, а также повышении предела прочности на растяжение сплава. Этот технический результат достигается тем, что сплав, включающий алюминий, цинк, марганец и кальций, дополнительно содержит титан и магний при следующем соотношении компонентов, мас. %:

цинк 4,0-6,0
марганец 0,1-0,3
магний 0,5-2,5
титан 0,01-0,1
кальций 0,005-0,01,
алюминий остальное
при ограничении содержания примесей, не более, масс %:
железо 0,1
медь 0,01
кремний 0,1
водород 0,35 см3/100 г Ме

Предлагаемый сплав имеет следующие электрохимические характеристики:

рабочий потенциал - 720-730 мВ;

теоретическая токоотдача - 2870-2890 А·ч/кг;

коэффициент полезного использования (КПИ) - 78-82%

За счет цинка в пределах 4-6 мас.% данный сплав можно использовать в качестве протектора в малопроводящих и не содержащих хлоридов средах.

Магний сдвигает электрохимический потенциал в отрицательную сторону, а также препятствует пассивации алюминиевого материала за счет активизации поверхностного слоя протектора.

Присутствие марганца в пределах 0,1-0,3 нейтрализует вредное влияние железа вследствие уменьшения склонности алюминиевых сплавов к межкристаллитной коррозии и коррозии под напряжением.

Кальций в указанных количествах также нейтрализует вредное влияние железа, оказывает модифицирующее воздействие при кристаллизации на зернистую структуру, вследствие чего повышается предел текучести, предел прочности на растяжение. Добавки кальция смещают потенциал алюминиевого сплава в отрицательную область, препятствуют пассивации поверхности алюминиевого протекторного сплава в процессе работы протектора.

Титан, присутствуя даже в незначительных количествах, заметно повышает растворимость водорода в алюминии. При разных условиях титан активно растворяет и образует гидриды переменного состава. Таким образом происходит нейтрализация свободного водорода в алюминиевом сплаве. Также легирование титана увеличивает прочностные характеристики алюминиевого сплава.

Катодные примеси (железа, кремния, меди) при увеличении их содержания в протекторных сплавах выше допустимых значений значительно снижают основные электрохимические свойства алюминиевых протекторных сплавов за счет возникновения структурной неоднородности в отливках, выделяясь в отдельные фазы и интерметаллидные включения.

Ограничение содержания водорода в предложенном сплаве связано с отрицательным воздействием, образующихся при изготовлении литых протекторов, газовой пористости, которая способствует неравномерному их точечно-язвенному характеру растворения, что приводит к снижению токоотдачи и, как следствие, к уменьшению срока службы протекторов.

Для эксперимента были использованы сплавы на основе алюминия, содержащие железа не более 0,01%, кремния не более 0,1% и меди не более 0,01% с различным содержанием легирующих компонентов в заявленных пределах. Сплавы готовили в графитошамотных тиглях в печи сопротивления. Процесс приготовления сплавов осуществляли следующим образом: расплавляли алюминий, последовательно вводили расчетные навески марганца, лигатуры алюминий-титан и алюминий-кальций. Далее вводили цинк и магний. После расплавления всех компонентов шихты проводили перемешивание расплава. Далее проводили рафинирование расплава продувкой аргоном в течение 10 мин (min), с последующей выдержкой при температуре 730-740°С в течение 10-15 мин. Перед разливанием сплава поверхность расплава очищали от шлаковых и оксидных включений. Далее проводили разливку сплавов. Химический состав и электрохимические характеристики опытных сплавов приведены в табл.1.

Как видно из табл.1, сплавы №№2-5(а,б), содержащие легирующие компоненты в заявленных пределах, имеют стабильно высокие электрохимические характеристики, при этом наибольший разброс характеристик имеют сплавы с содержанием водорода выше заявленного (сплавы №№2-5в). Наилучшие характеристики показал сплав №3а.

Использование предлагаемого сплава по сравнению с прототипом (сплав 1) позволит применять литые протекторы с более стабильными электрохимическими характеристиками и высоким сроком службы протекторных материалов в условиях эксплуатации.

Таблица 1
№ спла-
ва
Содержание элементов, % Электрохимичес-
кие характеристики
Al Zn Мn Mg Ti Са Водород, см3/100 г Me p, мВ КПИ, %
1 А.с. 263158 остальное 17,5-20 0,25-04 - - 4,3-5,3 - 710-725 70-80
Примеси, не более: 0,22 Fe; 0,4 Si; 0,001 Cu
2 а 4,2 0,12 0,7 0,018 0,005 0,12 724 79
б 0,34 722 78
в 0,51 720 70
3 а 5,7 0,28 2,2 0,091 0,009 0,18 728 80
б 0,32 726 79
в 0,48 722 74
4 а 5,2 0,20 0,9 0,026 0,007 0,09 730 82
б 0,29 728 79
в 0,53 722 71
5 а 4,8 0,24 0,7 0,054 0,005 0,07 726 80
б 0,032 724 78
в 0,51 720 73

Протекторный сплав на основе алюминия, содержащий цинк, марганец, кальций и примеси, отличающийся тем, что он дополнительно содержит титан и магний при следующем соотношении компонентов, мас. %:

цинк 4-6
марганец 0,1-0,3
магний 0,5-2,5
титан 0,01-0,1
кальций 0,005-0,01
примеси:
железо не более 0,1
медь не более 0,01
кремний не более 0,1
водород не более 0,35 см3/100г металла
алюминий остальное



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к металлургии алюминиевых полуфабрикатов, а именно к металлургии свариваемых алюминиевых сплавов системы алюминий - цинк - магний, и может найти применение при изготовлении гомогенных или слоистых броневых плит для броненесущих и бронекорпусных объектов.

Изобретение относится к конструкционным элементам из алюминиевого сплава, в частности для аэрокосмической промышленности. Плита выполнена толщиной по меньшей мере 4 дюйма из алюминиевого сплава, который содержит: от 6,4 до 8,5 мас.% Zn, от 1,4 до 1,9 мас.% Mg, от 1,4 до 1,85 мас.% Сu, от 0,05 до 0,15 Zr, от 0,01 до 0,06 мас.% Ti, до 0,15 мас.% Fe, до 0,12 мас.% Si, остальное алюминий, сопутствующие элементы и примеси.
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.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым алюминиевым сплавам, используемым в качестве высокопрочного конструкционного материала пониженной плотности разового применения.

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.
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.
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.

Изобретение относится к способу производства длинномерных, тонкостенных панелей и профилей, предназначенных для использования на железнодорожном транспорте. .
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 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 металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия, предназначенным 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, мас.%: цинк 8-10, магний 2,0-3,0, медь 1,6-2,6, скандий 0,12-0,25, цирконий 0,06-0,20, бериллий 0,0001-0,005, кобальт 0,05-0,15, никель 0,5-1,0, железо 0,45-0,95, алюминий - остальное, при этом отношение содержания цинка к содержанию магния находится в пределах 3,1-4,1. Техническим результатом изобретения является повышение прочности сплава при комнатной температуре и сопротивления ползучести при умеренно повышенных температурах до 60°С. 3 табл., 1 пр.

Изобретение относится к высоколегированным сверхпрочным сплавам на основе алюминия системы Al-Zn-Mg-Cu, предназначенным для применения в качестве конструкционного материала в авиационной и ракетной технике, в транспортных наземных средствах и в изделиях приборного машиностроения. Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него, содержат следующие компоненты, мас.%: цинк 8,5-9,3, магний 1,6-2,1, медь 1,3-1,8, цирконий 0,06-0,14, марганец 0,01-0,1, железо 0,02-0,10, кремний 0,01-0,05, хром 0,01-0,05, бериллий 0,0001-0,005, водород 0,8·10-5-2,7·10-5 и по крайней мере один из элементов группы, содержащей титан 0,02-0,06, бор 0,001-0,01, алюминий - остальное. Суммарное содержание основных компонентов цинка, магния, меди не должно превышать 12,5-13,0%. Суммарное содержание переходных металлов циркония, марганца и хрома не должно превышать 0,25-0,30%. Соотношение железа к кремнию должно быть не менее 1,5. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение прочностных характеристик и вязкости разрушения сплава. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к металлургии. Лигатуру алюминий-цирконий, технический алюминий и отходы загружают в центральную часть печного пространства с температурой 740-750°C. В расплав вводят лигатуру алюминий-бериллий при температуре 730-740°C, магний и цинк с температурой 710-730°C и после выдержки расплава 10-20 минут при температуре 710-730°C вводят медь, лигатуры алюминий-железо, алюминий-хром-магний. Осуществляют нагрев расплава до 720-740°C и перемешивание. За 15-25 минут до перелива расплав модифицируют лигатурой алюминий-титан в объеме 50% от расчетного количества. Перелитый в ковш расплав обрабатывают флюсом при температуре 710-730°C. Расплав из ковша переливают в миксер с предварительно загруженными и нагретыми до 750-770°C 20-40 минут лигатурами алюминий-титан в объеме 50% от расчетного количества и алюминий-титан-бор. Осуществляют вакуумную обработку 30-60 минут при температуре 710-730°C и остаточном давлении 1,3-2,0 кПа. Литье осуществляют с использованием фильтрующего элемента. Слиток охлаждают водой, подаваемой под давлением 100-150 кПа на широкие грани слитка, и под давлением 10-30 кПа - на узкие грани слитка. Обеспечивается получение слитков с однородной мелкой структурой, низким газосодержанием, равномерным распределением интерметаллидных фаз. 4 табл.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в которой получают многокомпонентные металлические сплавы, содержащие алюминий, цинк и кремний. Способ включает размещение предварительно сформированной и содержащей соединения всех перечисленных выше элементов исходной сырьевой смеси во внутреннем объеме применяемого для ее переработки устройства. В устройстве генерируют физические поля, накладываемые на все зоны его полости, в которых находится перерабатываемая в сплав исходная сырьевая масса. С помощью этих физических полей производят восстановление составляющих этот сплав Al; Zn; Si, т.е. компонентов исходного рудного материала. При проведении указанной выше операции осуществляется соединение входящих в сырьевую смесь отдельных уже восстановленных фрагментов готового конечного продукта в целостное монолитное структурное образование, состоящее из самого сплава. При выполнении способа производят перемешивание сырьевого материала. Техническим результатом является возможность получения указанного сплава непосредственно из рудного сырья. 2 н.п. ф-лы, 5 ил., 3 пр.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии термической обработки изделий из высокопрочных алюминиевых сплавов для использования в судостроении и конструкциях, эксплуатирующихся в морских условиях, авиакосмической технике, транспортном машиностроении. Способ термической обработки изделия из высокопрочного алюминиевого сплава системы Al - Zn - Mg - Cu, содержащего, мас.%: цинк 6,0-9,0, магний 1,6-2,6, медь 0,8-1,6, цирконий 0,07-0,15, железо 0,02-0,15, кремний менее 0,1, алюминий и неизбежные примеси - остальное, включает закалку и искусственное старение, содержащее стадии изотермического и неизотермического старения, при этом сначала проводят первую стадию изотермического старения при температуре 60-90°С в течение 10-24 ч, затем проводят первую стадию неизотермического старения путем нагрева изделия до температуры 160-195°С со скоростью 10-15°С/ч, после чего осуществляют вторую стадию изотермического старения при температуре 160-195°С в течение времени, определяемом из зависимости t=ln(473/T)/0,009, где t - время выдержки, ч, Т - температура выдержки, К, и вторую стадию неизотермического старения путем охлаждения с температуры 160-195°С до температуры 80°С со скоростью, определяемой по формуле V=ln(T/88,5)/0,0057, где V - скорость охлаждения, К/ч, Т - температура выдержки, К. Технический результат заключается в снижении склонности к расслаивающей, межкристаллитной и питтинговой коррозии, повышении однородности структуры и свойств в объеме изделия, получении изделий с повышенными прочностными и коррозионными характеристиками, в том числе для эксплуатации в морских условиях. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к получению изделий из алюминиевых сплавов 7ххх. Способ получения продуктов из деформируемого алюминиевого сплава 7ххх, содержащего 2,0-22 мас.% цинка и по меньшей мере 1,0 мас.% меди, включает приготовление изделия из алюминиевого сплава для послезакалочной холодной обработки давлением, холодную обработку давлением изделия на более чем 50% и термическую обработку с приданием формы во время этапа термической обработки, при этом упомянутое приготовление содержит этап закалки, а холодную обработку давлением и термическую обработку осуществляют для получения нерекристаллизованной микроструктуры, имеющей менее чем 50%-ю объемную долю зерен, имеющих разброс ориентации зерен не более 3°. Изобретение направлено на улучшение прочностных свойств сплавов 7ххх. 10 з.п. ф-лы, 3 пр., 17 табл., 31 ил.

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: кремний 5-13, медь 4-7, цинк 4-7, никель 0,5-3, марганец 0,3-3, железо 0,3-3, по меньшей мере один элемент из группы, включающей стронций 0,001-0,2, бериллий 0,001-0,1, титан 0,001-0,1, натрий 0,001-0,2 и ванадий 0,001-0,2, остальное - алюминий. Отношение содержания железа к марганцу составляет от 1:1 до 1:1,1. Отношение содержания никеля к железу составляет не более 1:2. При вакуумной пайке припой дополнительно содержит магний в количестве 0,1-1 мас. %. При пайке с длительным термическим циклом припой дополнительно содержит, мас.%: кобальт 0,001-0,8 и молибден 0,001-0,8. Технический результат заключается в понижении температуры плавления припоя, повышении прочности и коррозионной стойкости получаемых паяных конструкций из алюминиевых сплавов, что обеспечивает повышение их срока службы. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.
Наверх