CN105568059A - 一种高耐腐蚀架空地线合金镀层及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高耐腐蚀架空地线合金镀层及其制备工艺，所述合金镀层由按质量百分比计的下列组分制备而成：铝3～8％、镍0.06～0.1％、稀土0.05～0.3％，余量为锌；所述合金镀层的制备工艺包括以下步骤：1)镀件清洗；2)助镀处理；3)制备合金镀液；4)热浸镀。本发明的合金镀层具有较优的耐腐蚀性能：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倍以上；以盐雾试验失重作为合金镀层耐腐蚀考核标准，在镀层厚度相同的条件下，本发明合金镀层的耐腐蚀性较工业热镀纯锌镀层提高1倍以上；合金镀层的制备工艺简单，成本低，现有的热镀锌设备即可实现工业生产需求。

Description

一种高耐腐蚀架空地线合金镀层及其制备工艺
技术领域
本发明涉及电力行业输变电架空地线的热浸镀技术，具体涉及一种高耐腐蚀架空地线合金镀层及其制备工艺。
背景技术
架空地线长期暴露于大气环境中，空气中的硫化物、氮氧化合物等强腐蚀气体使输电线路架空地线腐蚀迅速，架空地线的更换成本较高，而且还需停电处理，经济损失严重。架空地线的防腐技术主要为热镀锌，提高架空地线热镀锌的耐腐蚀性能，可有效延长输电线路的服役年限，减少钢材损失，降低检修和运维成本。
随着热镀锌防腐技术的发展，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的方法改进热浸镀工艺。通过热浸镀于钢材表面沉积合金镀层，提高热浸镀构件防腐寿命的同时降低镀层厚度，节约资源和能源，降低排放，具有非常好的经济效益和社会效益。
目前，研究的合金镀层有锌铝合金镀层，锌镍合金镀层，锌钛合金镀层等，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。
研发适用于输电线路架空地线的长效防腐、技术性和经济性较好的合金镀层，对提高输电线路整体的防腐寿命，降低输电线路整体的运行、维护成本具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目是提供一种高耐腐蚀架空地线合金镀层及其制备工艺，针对现有技术的不足，本发明的高耐腐架空地线合金镀层能够有效提高电力行业架空地线热浸镀层的防腐寿命，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，制备工艺简单，现有的热镀锌设备完全可实现工业生产需求。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种高耐腐蚀架空地线合金镀层，所述合金镀层由按质量百分比计的下列组分制备而成：铝3～8％、镍0.06～0.1％、稀土0.05～0.3％，余量为锌。
所述的合金镀层的第一优选方案，所述合金镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成：铝3～6％、镍0.06～0.1％、稀土0.05～0.15％，余量为锌。
所述的合金镀层的第二优选方案，所述合金镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成：铝5％、镍0.08％、稀土0.1％，余量为锌。
所述的合金镀层的第三优选方案，所述稀土为镧和铈混合稀土。
所述的合金镀层的第四优选方案，所述混合稀土中镧和铈的质量比为1:5～5:1。
所述的合金镀层的第五优选方案，所述混合稀土中镧和铈的质量比为1:1。
一种所述的合金镀层的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：
1)清洗镀件：用浓度为10～20％的盐酸洗镀件5-30min后，再水洗；
2)助镀处理：经步骤1)处理的镀件于30-100℃下助镀10-60s；
3)制备合金镀液：于465-475℃下熔融铝、镍、稀土和锌得合金镀液；
4)热浸镀：将步骤2)处理的镀件于120-150℃下烘10-40s，再于465-470℃下经步骤3)处理的合金镀液中浸镀10-100s后，自然冷却。
所述的制备工艺的第一优选技术方案，步骤2)所述助镀的助镀液为浓度分别为0.3～0.35g/ml、0.01～0.015g/ml和0.02～0.025g/ml的ZnCl2、NaCl和NaF的混合水溶液。
所述的制备工艺的第二优选技术方案，步骤2)所述助镀的温度为80℃，时间为20s。
所述的制备工艺的第三优选技术方案，步骤4)所述热浸镀是将钢丝烘至表面泛白后立即于合金镀液中浸镀。
锌：合金镀层的主要成分，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。
镍：微合金元素，镍元素在该含量范围内可提高镀层耐腐蚀性能。
稀土(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、成形性得到较大的提高和改善。
与最接近的现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明的合金镀层具有较优的耐腐蚀性能：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倍以上；以盐雾试验失重作为合金镀层耐腐蚀考核标准，在镀层厚度相同的条件下，本发明合金镀层的耐腐蚀性较工业热镀纯锌镀层提高1倍以上；
2)本发明的合金镀层使输电线路架空地线在复杂腐蚀环境条件下具有长效防腐寿命；
3)本发明的合金镀层的制备工艺简单，成本低，现有的热镀锌设备完全可实现工业生产需求。
具体实施方式
以下通过具体实施方式，对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
一种高耐腐蚀架空地线合金镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成：铝3％、镍0.06％、稀土0.05％，余量为锌，其中稀土为1:1的镧和铈。
合金镀层的制备工艺包含以下步骤：
1)清洗钢丝：采用浓度为10％的盐酸清洗钢丝20min，然后再进行水洗；
2)助镀处理：将步骤1)处理的钢丝置于助镀液中，于60℃下助镀30s，其中助镀液为浓度分别为0.3g/ml、0.01g/ml和0.025g/ml的ZnCl2、NaCl和NaF的混合水溶液；
3)制备合金镀液：于470℃下将上述铝、镍、稀土和锌熔融，得合金镀液；
4)热浸镀：将步骤2)处理的钢丝于120℃下烘干30s，钢丝表面泛白后立即放入步骤3)所得合金镀液中，控制合金镀液温度为470℃条件下浸镀30s后，立即将钢丝提出合金液进行自然冷却。
表1合金镀液的成分(wt％)
Zn Al Ni 稀土元素
余量 3 0.06 0.05
实施例2
一种高耐腐蚀架空地线合金镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成：铝5％、镍0.08％、稀土0.1％，余量为锌，其中稀土为1:1的镧和铈。
合金镀层的制备工艺包含以下步骤：
1)清洗钢丝：采用浓度为15％的盐酸清洗钢丝15min，然后再进行水洗；
2)助镀处理：将步骤1)处理的钢丝置于助镀液中，于80℃下助镀20s，其中助镀液为浓度分别为0.3g/ml、0.01g/ml和0.025g/ml的ZnCl2、NaCl和NaF的混合水溶液；
3)制备合金镀液：于475℃下将上述铝、镍、稀土和锌熔融，得合金镀液；
4)热浸镀：将步骤2)处理的钢丝于130℃下烘干20s，钢丝表面泛白后立即放入步骤3)所得合金镀液中，控制合金镀液温度为470℃条件下浸镀30s后，立即将钢丝提出合金液进行自然冷却。
表2合金镀液的成分(wt％)
Zn Al Ni 稀土元素
余量 5 0.08 0.1
实施例3
一种高耐腐蚀架空地线合金镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成：铝6％、镍0.1％、稀土0.15％，余量为锌，其中稀土为1:1的镧和铈。
合金镀层的制备工艺包含以下步骤：
1)清洗钢丝：采用浓度为20％的盐酸清洗钢丝10min，然后再进行水洗；
2)助镀处理：将步骤1)所得钢丝置于助镀液中，于90℃下助镀10s，其中助镀液为浓度分别为0.3g/ml、0.01g/ml和0.025g/ml的ZnCl2、NaCl和NaF的混合水溶液；
3)制备合金镀液：于465℃下将上述铝、镍、稀土和锌熔融，得合金镀液；
4)热浸镀：将步骤2)处理的钢丝于120℃下烘干40s，钢丝表面泛白后立即放入步骤3)所得合金镀液中，控制合金镀液温度为465℃条件下浸镀50s后，立即将钢丝提出合金液进行自然冷却。
表3合金镀液的成分(wt％)
Zn Al Ni 稀土元素
余量 6 0.1 0.15
实施例4
一种高耐腐蚀架空地线合金镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成：铝8％、镍0.06％、稀土0.2％，余量为锌，其中稀土为1:1的镧和铈。
合金镀层的制备工艺包含以下步骤：
1)清洗钢丝：采用浓度为20％的盐酸清洗钢丝5min，然后再进行水洗；
2)助镀处理：将步骤1)处理的钢丝置于助镀液中，于30℃下助镀60s，其中助镀液为浓度分别为0.3g/ml、0.015g/ml和0.025g/ml的ZnCl2、NaCl和NaF的混合水溶液；
3)制备合金镀液：于475℃下将上述铝、镍、稀土和锌熔融，得合金镀液；
4)热浸镀：将步骤2)处理的钢丝于120℃下烘干40s，钢丝表面泛白后立即放入步骤3)所得合金镀液中，控制合金镀液温度为470℃条件下浸镀70s后，立即将钢丝提出合金液进行自然冷却。
表4合金镀液的成分(wt％)
Zn Al Ni 稀土元素
余量 8 0.06 0.2
实施例5
一种高耐腐蚀架空地线合金镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成：铝4％、镍0.06％、稀土0.1％，余量为锌，其中稀土为1:1的镧和铈。
合金镀层的制备工艺包含以下步骤：
1)清洗钢丝：采用浓度为10％的盐酸清洗钢丝30min，然后再进行水洗；
2)助镀处理：将步骤1)处理的钢丝置于助镀液中，于50℃下助镀20s，其中助镀液为浓度分别为0.3g/ml、0.01g/ml和0.025g/ml的ZnCl2、NaCl和NaF的混合水溶液；
3)制备合金镀液：于470℃下将上述铝、镍、稀土和锌熔融，得合金镀液；
4)热浸镀：将步骤2)处理的钢丝于150℃下烘干10s，钢丝表面泛白后立即放入步骤3)所得合金镀液中，控制合金镀液温度为470℃条件下浸镀40s后，立即将钢丝提出合金液进行自然冷却。
表5合金镀液的成分(wt％)
Zn Al Ni 稀土元素
余量 4 0.06 0.1
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高耐腐蚀架空地线合金镀层，其特征在于，所述合金镀层由按质量百分比计的下列组分制备而成：铝3～8％、镍0.06～0.1％、稀土0.05～0.3％，余量为锌。
2.根据权利要求1所述的合金镀层，其特征在于，所述合金镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成：铝3～6％、镍0.06～0.1％、稀土0.05～0.15％，余量为锌。
3.根据权利要求1所述的合金镀层，其特征在于，所述合金镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成：铝5％、镍0.08％、稀土0.1％，余量为锌。
4.根据权利要求1-3任一项所述的合金镀层，其特征在于，所述稀土为镧和铈混合稀土。
5.根据权利要求4所述的合金镀层，其特征在于，所述混合稀土中镧和铈的质量比为1:5～5:1。
6.根据权利要求5所述的合金镀层，其特征在于，所述混合稀土中镧和铈的质量比为1:1。
7.一种权利要求1所述的合金镀层的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：
1)清洗镀件：用浓度为10～20％的盐酸洗镀件5-30min后，再水洗；
2)助镀处理：经步骤1)处理的镀件于30-100℃下助镀10-60s；
3)制备合金镀液：于465-475℃下熔融铝、镍、稀土和锌得合金镀液；
4)热浸镀：将步骤2)处理的镀件于120-150℃下烘10-40s，再于465-470℃下经步骤3)处理的合金镀液中浸镀10-100s后，自然冷却。
8.根据权利要求7所述的制备工艺，其特征在于，步骤2)所述助镀的助镀液为浓度分别为0.3～0.35g/ml、0.01～0.015g/ml和0.02～0.025g/ml的ZnCl2、NaCl和NaF的混合水溶液。
9.根据权利要求7所述的制备工艺，其特征在于，步骤2)所述助镀的温度为80℃，时间为20s。
10.根据权利要求7所述的制备工艺，其特征在于，步骤4)所述热浸镀是将钢丝烘至表面泛白后立即于合金镀液中浸镀。
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