CN103160765B - 一种输电线路钢构件热浸镀锌合金镀层及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种输电线路钢构件合金镀层及其制备工艺，其特点在于所述合金镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成：Al0.01~2%、Mg0.01~3%、Re0.02~3%，余量为Zn，按通过酸性水洗镀件、助镀处理、热浸镀工艺流程，自然冷却得到。该合金镀层可以有效提高输电线路钢构件的热浸镀层的防腐寿命，可以保证在不提高镀层厚度的同时，使防腐寿命较工业热浸镀纯锌提高1倍以上。
Description
【技术领域】
本发明涉及电力行业输电线路钢构件的热浸镀技术，具体地讲，涉及一种输电线路钢构件热浸镀锌合金镀层及其制备工艺。
【背景技术】
目前，随着世界范围内工业的迅速发展，大量工业废气的排放使大气中的硫化物、氮氧化合物等强腐蚀气体含量大大增加，在酸性气体环境下输电线路杆塔腐蚀迅速，而形成的酸雨更是加快了腐蚀速度，尤其沿海地区的海洋环境下，输电线路杆塔每两年要进行一次防腐处理，不仅成本高，而且还需停电处理，经济损失严重。而防腐技术在工业生产和国标中规定主要为热镀锌，提高输电杆塔热镀锌的耐腐蚀性能，可有效延长输电杆塔的服役年限，减少钢材损失，降低检修和运维成本。但传统热镀锌法因锌消耗量大，剩余锌渣多等缺点已无法满足工业生产要求，目前多使用在锌液中添加合金元素、稀土元素（RE）的方法改进热浸镀工艺。有锌铝合金镀层，锌镍合金镀层，锌钛合金镀层等，虽在提高镀层防腐寿命方面取得一定成效，但由于成本过高，技术不成熟等缺点都没有得到大规模的推广和应用。因此，研发适用于输电线路杆塔长效防腐、技术性和经济性较好的合金镀层，对提高输电线路杆塔的防腐寿命，降低输电线路杆塔的防腐及运行成本具有十分重要的意义。
专利号为200710179677.6，发明名称为一种输电线路杆塔长效防腐合金镀层及其制备工艺中公开了一种输电线路杆塔长效防腐合金镀层及其制备工艺，其合金镀层由32～55%的锌，43～65%的铝，0.5～8%的镁，0.5～3%的稀土镍，0.01～0.2%的钛组成。其制备工艺为将镀件放到防腐合金镀层的合金配方的镀液中，430℃～450℃下浸镀3～10分钟。但该专利合金镀层配方中的Al含量过高，对目前普遍使用的输电线路钢构件热镀锌生产设备（08F钢制锌锅内壁）腐蚀严重，锌锅需频繁更换。
申请号为200780017638.4，发明名称为制备覆有防腐蚀体系的扁钢产品的方法中公开了一种金属防腐蚀覆层及其制备方法，由0.15重量%至0.4重量%的Al、0.2重量%至3重量%的Mg、以及可任选的总量达0.8重量%的Pb、Bi、Cd、Ti、B、Si、Cu、Ni、Co、Cr、Mn、Sn和稀土元素中的一种或多种元素、以及锌和不可避免的杂质量组成。该申请专利的工艺复杂且生产成本较高，需将钢基底在预热炉内在惰性气体气氛下预热至720至850℃，现有输电线路钢构件热镀锌厂的生产工艺无法达到。
【发明内容】
为克服上述缺陷，本发明提供了一种用于输电线路角钢塔材和钢管塔材的表面热镀锌防腐镀层及其制备方法，镀层制备方法完全适用现有的输电线路钢构件热镀锌厂的生产工艺和生产设备。在不提高镀层厚度，即不增加锌消耗量的同时，使镀层的防腐寿命较工业热浸镀纯锌提高1倍以上。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种输电线路钢构件热浸镀锌合金镀层，其中，锌合金镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成：
Al0.01～2%、Mg0.01～2%、RE0.05～3%，余量为Zn。
本发明的一种输电线路钢构件热浸镀锌合金镀层中，锌合金镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成：
Al0.01～1.5%、Mg0.01～1.5%、RE0.05～2.5%，余量为Zn。
本发明的一种输电线路钢构件热浸镀锌合金镀层，其中锌合金镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成：
Al0.02～1.4%、Mg0.02～1.4%、RE0.3～1.4%，余量为Zn。稀土元素RE为La和Ce混合稀土。
一种制备本发明的一种输电线路钢构件热浸镀锌合金镀层的方法，包括下述步骤：
1)酸性水洗：采用浓度为10～20%盐酸洗涤镀件5～30min后水洗；采用酸洗去除钢材工件表面的氧化层，并减少酸洗的铁损，水洗则洗去钢材工件表面残余的酸、铁盐及残渣。
2)助镀：于30～100℃下将步骤1）得到的镀件于助镀液中助镀40～60s；
3)热浸镀：在440～450℃下熔融按重量百分比计的上述各组分，得到合金镀液；
将步骤2）得到的镀件于120～150℃下烘干20～40s，待试样表面泛白后立即将镀件放入所述合金镀液中，440～450℃下，浸镀10～100s后，将镀件提出合金镀液，自然冷却即得。使镀层充分凝固。助镀液的配方为：300～350g ZnCl2，10～15g NaCl，20～25g NaF，溶剂1升。
本发明的制备工艺中助镀温度为80℃，助镀时间为60s。
本发明采用的锌镀层合金元素的作用如下：
锌：合金镀层的主要合金成分，在腐蚀的过程中作为腐蚀阳极，通过牺牲自身以保护输电线路杆塔基体金属；铝：微合金化元素，铝元素在该含量范围内可与锌形成金属间化合物，形成粘附镀层的媒介质，使镀层的附着力增强，且在合金镀层晶体生长过程中，可在镀层表面形成氧化铝薄膜保护合金镀层，提高整体镀层的耐腐蚀寿命；镁：微合金元素，镁元素在该含量范围内可提高镀层耐腐蚀性能。
稀土RE（La和Ce混合稀土）：微合金元素，由于稀土具有突出的化学活性和很强的亲和力，使锌铝熔液粘度大为降低，提高锌液流动性，降低锌液润湿角和表面张力，提高镀层均匀性。且镀液中的杂质得到净化，从而改善了对钢基体的浸润性。使合金镀层形成光亮完整的镀层，表面耐腐蚀性、成形性大大提高和改善。
本发明合金的耐腐蚀能力较纯锌更强，热浸镀工艺简单，现有的热镀锌设备完全可实现工业生产需求，以黄锈出现时间作为合金镀层失效标准，在镀层厚度相同的条件下，本发明合金镀层的耐腐蚀性较热镀纯锌镀层提高1倍；以盐雾试验失重作为合金镀层耐腐蚀考核标准，则在镀层厚度相同的条件下，本发明的合金镀层的耐腐蚀性较工业热镀纯锌镀层提高1倍。
与现有技术相比，本发明提供的一种输电线路杆塔合金镀层及其制备工艺具有以下优点：
1.省去了添加Ni，Ti，Co等元素，因而大大的削减了成本；
2.工艺简单，操作简便，生产成本降低；
3.在传统工艺设备的基础上，无需进行改造就可以进行生产，具有推广应用价值和较好的经济效益；
4.可以保证在不提高镀层厚度的同时，在复杂腐蚀环境条件下使防腐寿命较工业热浸镀纯锌提高1倍以上。
【具体实施方式】
以下通过具体实施方式，对本发明提供的一种输电线路杆塔合金镀层及其制备工艺做进一步更详细的说明。
实施例1
本实施例的输电线路杆塔合金镀层，其中合金镀层由按重量百分比的下列合金制备而成：
Al0.02%、Mg0.03%、镧和铈混合Re0.2%，余量为Zn。
本实例的输电线路杆塔合金镀层的制备工艺，包含以下步骤：
1）酸洗水洗镀件：
采用浓度为10%的盐酸进行镀件热浸镀前的酸洗、酸洗时间为15分钟，酸洗后进行水洗；
2）助镀处理
将步骤1）得到的镀件置于助镀液中，于60℃温度下进行助镀，助镀时间为45秒；
3）热浸镀
将上述按重量百分比计的组分混合，在440℃温度下熔融，得到合金镀液，将步骤2）得到的镀件于120℃温度下烘干20s，待试样表面泛白后立即将镀件放入合金镀液中，控制合金镀液温度为440℃条件下，浸镀30s后，立即将试样提出合金液进行自然冷却。
其中，步骤2）助镀处理中助镀液的配制：将300克ZnCl2，10克NaCl，20克NaF加入1升水溶剂中，搅拌混合均匀。防腐寿命较工业热浸镀纯锌提高1.2倍。
实施例2
本实施例的输电线路杆塔合金镀层，其中合金镀层由按重量百分比的下列合金制备而成：
Al0.03%、Mg0.02%、镧和铈混合Re0.1%，余量为Zn。
本实例的输电线路杆塔合金镀层的制备工艺，包含以下步骤：
1）酸洗水洗镀件：
采用浓度为15%的盐酸进行镀件热浸镀前的酸洗、酸洗时间为20分钟，酸洗后进行水洗：
2）助镀处理
将步骤1）得到的镀件置于助镀液中，于80℃温度下进行助镀，助镀时间为50秒；
3）热浸镀
将上述按重量百分比计的组分混合，在450℃温度下熔融，得到合金镀液，将步骤2）得到的镀件于130℃温度下烘干30s，待试样表面泛白后立即将镀件放入合金镀液中，控制合金镀液温度为450℃条件下，浸镀40s后，立即将试样提出合金液进行自然冷却。
其中，步骤2）助镀处理中助镀液的配制：将310克ZnCl2，12克NaCl，22克NaF加入1升水溶剂中，搅拌混合均匀。防腐寿命较工业热浸镀纯锌提高1.4倍。
实施例3
本实施例的输电线路杆塔合金镀层，其中合金镀层由按重量百分比的下列合金制备而成：
Al0.05%、Mg0.031%、镧和铈混合Re0.05%，余量为Zn。
本实例的输电线路杆塔合金镀层的制备工艺，包含以下步骤：
1）酸洗水洗镀件：
采用浓度为20%的盐酸进行镀件热浸镀前的酸洗、酸洗时间为25分钟，酸洗后进行水洗：
2）助镀处理
将步骤1）得到的镀件置于助镀液中，于70℃温度下进行助镀，助镀时间为55秒；
3）热浸镀
将上述按重量百分比计的组分混合，在445℃温度下熔融，得到合金镀液，将步骤2）得到的镀件于135℃温度下烘干35s，待试样表面泛白后立即将镀件放入合金镀液中，控制合金镀液温度为445℃条件下，浸镀50s后，立即将试样提出合金液进行自然冷却。
其中，步骤2）助镀处理中助镀液的配制：将330克ZnCl2，13克NaCl，25克NaF加入1升水溶剂中，搅拌混合均匀。防腐寿命较工业热浸镀纯锌提高1.3倍。
Claims (6)
1.一种输电线路钢构件热浸镀锌合金镀层，其特征在于所述锌合金镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成：
Al 0.01～0.03％、Mg 0.01～0.02％、RE 0.05～3％，余量为Zn；
所述的一种输电线路钢构件热浸镀锌合金镀层的制备方法，包括下述步骤：
1)酸性水洗：采用浓度为10～20％盐酸洗涤镀件5～30min后水洗；
2)助镀：于30～100℃下将步骤1)得到的镀件于助镀液中助镀40～60s；
3)热浸镀：在440～450℃下熔融按重量百分比计的上述各组分，得到合金镀液；
将步骤2)得到的镀件于120～150℃下烘干20～40s，待试样表面泛白后立即将镀件放入所述合金镀液中，440～450℃下，浸镀10～100s后，将镀件提出合金镀液，自然冷却即得。
2.如权利要求1所述的一种输电线路钢构件热浸镀锌合金镀层，其特征在于所述锌合金镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成：
Al 0.01～0.02％、Mg 0.01～0.02％、RE 0.05～2.5％，余量为Zn。
3.如权利要求1所述的一种输电线路钢构件热浸镀锌合金镀层，其特征在于所述锌合金镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成：
Al 0.02～0.03％、Mg 0.02％、RE 0.3～1.4％，余量为Zn。
4.如权利要求1～3任一所述的一种输电线路钢构件热浸镀锌合金镀层，其特征在于所述RE为La和Ce混合稀土。
5.如权利要求1所述的一种输电线路钢构件热浸镀锌合金镀层，其特征在于所述步骤2)中的助镀液的配方为：300～350g ZnCl2，10～15g NaCl，20～25g NaF，溶剂1升。
6.根据权利要求1所述的一种输电线路钢构件热浸镀锌合金镀层，其特征在于所述步骤2)中助镀温度为80℃，助镀时间为60s。
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