CN104532177B - 一种架空地线锌铝镁稀土防腐镀层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种架空地线锌铝镁稀土防腐镀层及其制备方法，适用于架空地线的铝、镁含量高、使用寿命长、耐重工业污染区腐蚀、耐沿海环境腐蚀、已实现工业化推广试生产的架空地线锌铝镁稀土防腐镀层及制备工艺。本发明针对架空地线耐腐蚀防护，提供具有高铝、高镁含量，达到锌铝镁稀土镀层各项性能要求，实现架空地线表面制备锌铝镁稀土防腐镀层。中性盐雾试验结果显示出现锈点时间700h，传统热镀锌出现锈点时间为140h，使用寿命远高于热浸镀纯锌。该制备工艺成本低，易工业化生产，能广泛适用于重工业地区、沿海地区的架空地线防腐要求。本发明涉及架空地线锌铝镁稀土防腐镀层合金成分范围，25％‑55％Al、3％‑6％Mg、含鈰稀土0.5％‑2％。
Description
技术领域：
本发明属于钢铁材料表面镀覆工艺技术领域，特别涉及一种架空地线锌铝镁稀土防腐镀层及其制备方法。
背景技术：
传统架空地线镀锌防护层受到自然环境恶化和输电线路电磁环境的影响，腐蚀速率日趋加快，大大缩短了其使用周期，在重腐蚀环境中(如沿海地区、酸雨地区、工业污染区等)，不得不进行整体更换，大大增加了维护成本，降低了电网安全性。尤其是在强电场、雷击等电磁场环境中，电磁效应会加剧镀层的腐蚀。架空地线采用锌铝镁稀土防护镀层比纯锌防护镀层拥有更优异的耐蚀性能，成为目前研究热点。在工业化生产过程中，铝、镁、稀土与架空地线钢基体反应要求高，不仅会影响到防护层的表面质量，而且会造成防护层粘附性下降导致漏镀。
Samuel R.Cross.等[Computational design and optimization of multilayered and functionallygraded corrosion coatings.Corrosion Science.2013,77,297-307]研究了锌铝镁合金镀层耐腐蚀影响，指出Al、Mg、稀土元素对防护层表面影响和防护镀层整体的耐蚀性能提升。S.Schürz等[Chemistry of corrosion products on Zn–Al–Mg alloy coated steel.Corrosion Science.2010,52(10),3271-3279]制备的高Al、Mg配比锌铝镁镀层，具有优异的耐蚀性能，但同样存在成分偏析导致的镀层局部耐蚀性能差现象。
发明内容：
为了解决现有技术中架空地线锌铝镁稀土防腐镀层存在的耐蚀性能差、镀层表面不均匀等不足与问题，本发明提供了一种适用于架空地线的铝、镁含量高、使用寿命长、耐重工业污染区腐蚀、耐沿海环境腐蚀、已实现工业化推广试生产的架空地线锌铝镁稀土防腐镀层及制备工艺。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种架空地线锌铝镁稀土防腐镀层，各组分的重量百分数如下：铝25％-55％、镁3％-6％、含鈰稀土0.5％-2％、余量为锌。
本发明还提供了上述架空地线锌铝镁稀土防腐镀层的制备方法，包括如下步骤：
1)将经脱脂、酸洗、碱洗后的钢丝，浸入60℃-90℃的助镀剂中0.2-0.5min，烘干，得助镀钢丝；
2)将助镀钢丝以一定倾角浸入热浸镀合金液，于415℃-445℃下浸镀60-150s,于120-150℃下烘干，烘干过程中进行惰性气体保护，即得。
进一步地，步骤2)中，所述热浸镀合金液中各组分的重量百分为：铝25％-55％、镁3％-6％、含鈰稀土0.5％-2％、余量为锌。
进一步地，步骤2)中，所述的倾角为30°-45°，即钢丝与热浸镀合金液液面的夹角为30°-45°。
进一步地，步骤2)中，所述惰性气体保护的出气量2-5L/min。
进一步地，步骤2)中，所述惰性气体为Ar+CO2的混合气体。
优选的是，所述的架空地线锌铝镁稀土防腐镀层的厚度为65-100μm。
优选的是，所述的热浸镀合金金液的载体为陶瓷锅。
本发明还提供了一种用于制备上述架空地线锌铝镁稀土防腐镀层的装置，包括热浸镀装置本体，热浸镀装置的前后端均设置有导向轮，所述导向轮的宽深比为2：5，热浸镀装置后端设置有惰性气体保护装置。
优选的是，所述导向轮的宽度为架空地线锌铝镁稀土防腐镀层的厚度的1.1-1.5倍。
本发明的有益技术效果：
1.本发明针对架空地线耐腐蚀防护，提供具有高铝、高镁含量，达到锌铝镁稀土镀层各项性能要求，实现架空地线表面制备锌铝镁稀土防腐镀层。该制备工艺成本低，易工业化生产，能广泛适用于重工业地区、沿海地区的架空地线防腐要求。
2.本发明制备的防腐镀层，进行了中性盐雾试验测试，结果表明出现锈点时间为700h，而传统热镀锌出现锈点时间仅为140h，因此，本发明的防腐镀层使用寿命远高于热浸镀纯锌，具备了在极端恶劣条件下使用的要求。
附图说明
图1架空地线的防腐镀层设备图，其中，1为专利所述架空地线热浸镀后导向轮；2架空地线走丝装置；3为吹气装置；4为导气管；5为锌铝镁稀土合金液中的架空地线走丝轮；6为锌铝镁稀土合金液承装容器；7为助镀剂助镀后架空地线行进方向。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明。
实施例1架空地线锌铝镁稀土防腐镀层及制备工艺，如下：
1)将经脱脂、酸洗、碱洗后的钢丝，浸入60℃的助镀剂中0.2min，烘干，得助镀钢丝；
2)将助镀钢丝以30°角(即钢丝与热浸镀合金液液面的夹角为30°)浸入热浸镀合金液，于415℃下浸镀60s,于120℃下烘干，烘干过程中进行惰性气体保护，惰性气体选用Ar+CO2的混合气体，二者的体积比为2：8，出气量2L/min，即得；
所述热浸镀合金液中各组分的重量百分为：铝25％、镁3％、含鈰稀土0.5％、余量为锌，选用陶瓷锅作为热浸镀合金液载体。
本发明还提供了一种用于制备上述架空地线锌铝镁稀土防腐镀层的装置，包括热浸镀装置本体，热浸镀装置的前端设置有导向轮，所述导向轮的宽深比为2：5，热浸镀装置后端设置有惰性气体保护装置。
所述的导向轮为按宽：深比例为2：5制作耐热树脂导向轮，保证架空地线在热浸镀前能保证平稳运行，完全烘干，并保持一定角度进行热浸镀；
所述导向轮的宽度为架空地线锌铝镁稀土防腐镀层的厚度的1.1倍。保证架空地线钢丝的稳定滑行，确保镀层完好，无磨损。
在热浸镀装置的后端，即钢丝离开合金液处，设置惰性气体保护装置，出气量2升/分，保证镀层均匀光滑、完好，无磨损。
得到的架空地线锌铝镁稀土防腐镀层的厚度为65μm。
实施例2：架空地线锌铝镁稀土防腐镀层及制备工艺，如下：
1)将经脱脂、酸洗、碱洗后的钢丝，浸入90℃的助镀剂中0.4min，烘干，得助镀钢丝；所述助镀剂的组分如下：45％ZnCl2，2％NaF，0.5％CeCl2，4.5％SnCl2，0.5％H2O2，0.1％表面活性剂(脂肪醇醚硫酸钠和十二烷基磺酸钠按照1:1的重量比例混合而成)，余量为自来水。
2)将助镀钢丝以45°角(即钢丝与热浸镀合金液液面的夹角为45°)浸入热浸镀合金液，于445℃下浸镀150s,于150℃下烘干，烘干过程中进行惰性气体保护，惰性气体选用Ar+CO2的混合气体，二者的体积比为8：2，出气量5L/min，即得；
所述热浸镀合金液中各组分的重量百分为：铝55％、镁6％、含鈰稀土2％、余量为锌，选用陶瓷锅作为热浸镀合金液载体。
本发明还提供了一种用于制备上述架空地线锌铝镁稀土防腐镀层的装置，包括热浸镀装置本体，热浸镀装置的前端设置有导向轮，所述导向轮的宽深比为2：5，热浸镀装置后端设置有惰性气体保护装置。
所述的导向轮为按宽：深比例为2：5制作耐热树脂导向轮，保证架空地线在热浸镀前能保证平稳运行，完全烘干，并保持一定角度进行热浸镀；
所述导向轮的宽度为架空地线锌铝镁稀土防腐镀层的厚度的1.5倍。保证架空地线钢丝的稳定滑行，确保镀层完好，无磨损。
在热浸镀装置的后端，即钢丝离开合金液处，设置惰性气体保护装置，出气量5升/分，保证镀层均匀光滑、完好，无磨损。
架空地线锌铝镁稀土防腐镀层的厚度为100μm。
实施例3：架空地线锌铝镁稀土防腐镀层及制备工艺，如下：
1)将经脱脂、酸洗、碱洗后的钢丝，浸入80℃的助镀剂中0.6min，烘干，得助镀钢丝；
2)将助镀钢丝以41.5°角(即钢丝与热浸镀合金液液面的夹角为41.5°)浸入热浸镀合金液，于430℃下浸镀90s,于130℃下烘干，烘干过程中进行惰性气体保护，惰性气体选用Ar+CO2的混合气体，二者的体积比为1；1，出气量4L/min，即得；
所述热浸镀合金液中各组分的重量百分为：铝45％、镁5％、含鈰稀土1.5％、余量为锌，选用陶瓷锅作为热浸镀合金液载体。
本发明还提供了一种用于制备上述架空地线锌铝镁稀土防腐镀层的装置，包括热浸镀装置本体，热浸镀装置的前端设置有导向轮，所述导向轮的宽深比为2：5，热浸镀装置后端设置有惰性气体保护装置。
所述的导向轮为按宽：深比例为2：5制作耐热树脂导向轮，保证架空地线在热浸镀前能保证平稳运行，完全烘干，并保持一定角度进行热浸镀；
所述导向轮的宽度为架空地线锌铝镁稀土防腐镀层的厚度的1.2倍。保证架空地线钢丝的稳定滑行，确保镀层完好，无磨损。
在热浸镀装置的后端，即钢丝离开合金液处，设置惰性气体保护装置，出气量4升/分，保证镀层均匀光滑、完好，无磨损。
架空地线锌铝镁稀土防腐镀层的厚度为85μm。
性能测试：
本发明实施例中制备的架空地线锌铝镁稀土防腐镀层经中性盐雾试验测试，结果表明：锈点出现时间皆为700h以上。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种架空地线锌铝镁稀土防腐镀层，其特征在于，各组分的重量百分数如下：铝25％-55％、镁3％-6％、含鈰稀土0.5％-2％、余量为锌；
选用陶瓷锅作为热浸镀合金液载体。
2.一种架空地线锌铝镁稀土防腐镀层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将经脱脂、酸洗、碱洗后的钢丝，浸入60℃-90℃的助镀剂中0.2-0.6min，烘干，得助镀钢丝；
2)将助镀钢丝以一定倾角浸入热浸镀合金液，于415℃-445℃下浸镀60-150s，于120-150℃下烘干，烘干过程中进行惰性气体保护，即得；
所述助镀剂的组分如下：45％ZnCl2，2％NaF，0.5％CeCl2，4.5％SnCl2，0.5％H2O2，0.1％表面活性剂——脂肪醇醚硫酸钠和十二烷基磺酸钠按照1:1的重量比例混合而成，余量为自来水。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述热浸镀合金液中各组分的重量百分为：铝25％-55％、镁3％-6％、含鈰稀土0.5％-2％、余量为锌。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述的倾角为30°-45°，即钢丝与热浸镀合金液液面的夹角为30°-45°。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述惰性气体保护的出气量2-5L/min。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述惰性气体为Ar+CO2的混合气体。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的架空地线锌铝镁稀土防腐镀层的厚度为65-100μm。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的热浸镀合金金液的载体为陶瓷锅。
9.一种用于制备权利要求1所述的架空地线锌铝镁稀土防腐镀层的装置，包括热浸镀装置，其特征在于，热浸镀装置的前端设置有导向轮，所述导向轮的宽深比为2：5，热浸镀装置后端设置有惰性气体保护装置。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述导向轮的宽度为架空地线锌铝镁稀土防腐镀层的厚度的1.1-1.5倍。
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