CN107394741B - 高压线线路导向架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压线路导向架，属于高压线路配件领域。本发明表层镀有结合层、过渡层、保护层三层金属防护层，通过热镀锌法依次浸镀而成，其镀锌液成分以重量百分比计为：结合层：Mn 0.45‑0.5％，Ni 0.15‑0.2％，Sn 0.2‑0.3％，Al 0.08‑0.12％，其余为锌；过渡层：Al 0.05‑0.1％，Bi 0.2‑0.3％，其余为锌；保护层：La 0.05‑0.08％，Pr 0.03‑0.05％，Mg 0.2‑0.3％，Al 0.2‑0.3％，硅胶粘结剂0.5‑1.5％，其余为锌。与现有技术相比，本发明制得的导向架耐腐蚀性、耐磨损性获得了极大提高。

Description

高压线线路导向架

技术领域

本发明涉及一种导向架，尤其涉及一种高压线线路导向架，属高压输电线配件领域。

背景技术

在电力系统中，高压线主要用于传输电能，并且高压线还与众多的电力设备连接，例如变电站各种刀闸、隔离开关与母线的连接或者高压线路、超高压线路上加装避雷器等且主线路与支线路也需要安装分离，所以在在高压线路中需要一种线路导向架起到固定和分离线路的作用。

中国专利(公开号：104078776A)公开了一种高压线带电作业用的固定连接器，包括与高压线连接的主连接部以及固定设置于主连接部的副连接部，主要能够保证在操作过程中带电进行，无需停电操作，对电路分离功能上不够理想。目前技术中此类配件只是简单固定装置无线路引导部分或线路分离装置结构复杂，制作工艺繁琐，不利于大规模使用，经济效益不高。另一方面，高压电线都是露天安装，经常日晒雨淋，对此装置的耐腐蚀性能要求极高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种高耐腐蚀、高耐磨损的高压线线路导架。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：一种高压线线路导向架，包括底座、固定架、导轮、连接销，所述底座中部弯曲且两端对称平行，固定架有两个且分别与底座的两端固连，所述连接销与底座两端固连，导轮位于底座内并套设于连接销上，所述高压线路导架表层镀有金属防护层，所述金属防护层从内往外依次为厚度为25-35μm的结合层、厚度为40-55μm的过渡层、厚度为10-20μm的保护层，金属防护层总厚度大于75μm。

本发明高压线路导向架包括底座、固定部、导轮、连接销，各部件通过机械连接组装而成，本发明高压线路导向架表层镀有金属防护层，该金属防护层是一种锌合金防护层，采用热镀锌法进行镀层，镀层防腐蚀能力与锌层厚度成正比，结合层、过渡层、保护层为三层厚度不同且功能各异的金属防护层。结合层是高压线路导架各组件直接首次浸入镀锌液镀上的镀层，该镀层作用主要是与镀件铁基紧密结合，金属元素通过界面层互相渗透，结合异常紧密；过渡层位于结合层和保护层之间，该镀层主要成分都为锌，其锌含量大于99％，且该层厚度远大于其它两层，过渡层能阻隔镀件铁基进一步向外扩散，镀层完全覆盖，隔绝镀件与外界结束的可能，耐腐蚀性大大提高；保护层是金属防护层最外层，其与大气直接接触，该层结构最为致密，外层是一层致密的氧化膜，能防止金属被氧化和阻隔其它杂质进入镀层影响其耐磨性能，且保护层外表面极为光滑，降低了摩擦系数，在实际应用中镀层不易被磨损。三层结合、共同作用的金属防护镀层能极大提高材料在大气中的耐腐蚀和耐磨损性能，延长使用寿命。

所述的结合层镀锌液成分以重量百分比计：Mn：0.45-0.5％，Ni：0.15-0.2％，Sn：0.2-0.3％，Al：0.08-0.12％，其余为锌。

铁基材料浸入熔融的锌液时，表层的Fe会与Zn形成一种固溶体，当锌在固溶体中达到饱和时，锌铁两种元素原子相互扩散，虽然形成的Fe-Zn合金能极大提高基材与锌镀层的结合能力，但Fe-Zn合金的过度生长不光会破坏基材的本身的结构性能，也会使镀层变得疏松，耐腐蚀性能变差，锌渣变多增加锌耗，且部分锌渣附着在镀层表面，会降低耐磨性。

在结合层镀锌液加入Mn能使Fe-Zn合金相由破碎状向致密状转变，镀层结合更为紧密。Ni主要作用是减薄镀层和细化晶粒，因为Ni能使热镀锌液具有良好的流动性，镀件时减少锌液黏着，防止生成的镀层多而疏松，另外Ni原子半径较大，主要存在镀层相晶界上，从而抑制Fe-Zn合金相的迅速生长。当材料中Si含量较高，会使脆性Fe-Zn合金急剧生长，加入Sn能阻隔Si对Fe-Zn合金反应的催化作用。热锌液存在一定的Al，由于Al对Fe的亲和能力大于Zn，能在镀件表面生成致密的Fe-Al合金，且微量的Al还能富集于铁基和热镀锌层的界面上，防止界面产生裂纹。

所述的过渡层镀锌液成分以重量百分比计：Al：0.05-0.1％，Bi：0.2-0.3％，其余为锌。过渡层镀锌液中加入Al主要目的是为了增加高纯锌镀层的结合能力，Bi能增加锌液的流动性，使镀层分布均匀，镀层整洁，单独使用对锌层的耐腐蚀性没有影响，但与一定量Al协同作用即能减少锌灰和锌渣，降低锌耗，又能极大增强镀层的耐蚀性。

所述的保护层镀锌液成分以重量百分比计：La：0.05-0.08％，Pr：0.03-0.05％，Mg：0.2-0.3％，Al：0.2-0.3％，硅胶粘结剂：0.5-1.5％，其余为锌。保护层镀锌液中加入La、Pr稀土元素，它不仅能有效改善镀层表面光洁度，还可以提高镀层表面膜的致密性，提高腐蚀性能和机械加工性能。加入Mg是为了改善镀层性能，Mg能使金属晶粒不断细化，镀层结合更为致密，加入的Al相比前两层明显增多，因为Al能在大气中能和氧气结合在镀层表面生成一层Al₂O₃保护膜，防止镀层表面氧化，提高材料耐腐蚀性能。锌液中还加入了硅胶粘结剂，提高镀层金属结合能力，它能分布在各界面层缝隙中，能防止镀层表面开裂和增加金属耐磨性。这种多元合金镀层，能极大地提高基材的耐腐蚀和耐磨损性能，延长产品使用寿命。

一种高压线线路导架的制备方法，包括如下步骤：

锻造：将球墨铸铁通过水玻璃熔模锻造出底座毛坯件、固定部毛坯件，导轮毛坯件、连接销毛坯件；

清洗：将毛坯件依次进行酸洗、水洗；

预处理：将水洗后的毛坯件浸入助镀液中进行预处理；

热浸锌：将预处理后的毛坯件分三次依次进行热镀锌处理，分别得到厚度为25-35μm的结合层、厚度为40-55μm的过渡层、厚度为10-20μm的保护层；

钝化处理：在热镀后的毛坯件上喷淋钝化液，并用压缩氮气冲净毛坯件表面，获得各组件成品，最后组装成高压线线路导架。

本发明通过水玻璃熔模法铸造各组件，其工艺经过蜡模制作，结壳，脱蜡焙烧，填砂，浇注，清洁取铸件，铸件热处理，蜡模制作可以根据铸件所需尺寸进行设计，以保证结构精密，热处理是铸件成型前最重要的步骤，以制造出高强度和韧性的毛胚件。

所述的高压线路导架材料为碳含量为3％-4％，抗拉强度大于500MPa的球墨铸铁。球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。适用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件的优秀材料。

所述助镀液为在80℃温水浴中同时通入体积比为2-3:1的氯气和氨气配制而成。

所述的三次热镀锌的参数分别为结合层锌炉温度为460-470℃，镀锌30-50s；过渡层锌炉温度为480-500℃，镀锌60-70s；保护层锌炉温度为500-550℃，镀锌15-25s。

所述的钝化液为硅烷溶液，其由氨丙基氧基硅烷、乙醇、水体积比为(1-1.5)：1：(18-20)的溶液配制而成。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明高压线路导向架，包括底座、固定部、导轮、连接销，结构简单，组装方便，能在电力输送系统中，对高压线路起固定和分离作用。

2、本发明的高压线路导向架导轮可以自由转动，在实际安装作业施工拉线时，轮子转动能减少施工劳动强度，又能保证线路的直线性。

3、本发明的高压线路导向架表层镀有三层金属防护层，结合层、过渡层、防护层，通过热镀锌法来实现，相比电镀锌法镀层更厚，结合能力更佳，形成的镀层更均匀，具有更强的防腐蚀性能。

4、不同镀层镀锌液添加Mn、Ni、Sn、Al、Bi、Mg、La、Pr等不同的金属元素，形成的多元合金锌镀层，进一步提高镀层结合能力和耐腐蚀性能。

5、本发明高压线路导向架材料镀锌层后又用硅烷溶液进行钝化，形成的疏水保护膜，大大提高在露天环境的使用中高压线路导架的耐腐蚀性，以延长其使用寿命，避免经常更换存在的安全隐患。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中，1、底座；2、固定架；3、导轮；4、连接销。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例结合附图说明，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

一种高压线线路导向架，包括底座1、固定架2、导轮3、连接销4，所述底座1中部弯曲且两端对称平行，固定架2有两个且分别与底座1的两端固连，所述连接销4与底座1两端固连，导轮3位于底座1内并套设于连接销4上。

本发明高压线路导向架表层镀有金属防护层，所述金属防护层从内往外依次为厚度为25-35μm的结合层、厚度为40-55μm的过渡层、厚度为10-20μm的保护层，金属防护层总厚度大于75μm。

表1实施例1-5结合层热锌液成分(重量百分比)

表2实施例1-5过渡层热锌液成分(重量百分比)

表3实施例1-5过渡层热锌液成分(重量百分比)

实施例1

锻造：将GB/T 1348QT500-7球墨铸铁通过水玻璃熔模锻造出底座毛坯件、固定架毛坯件、导轮毛坯件、连接销毛坯件；

酸洗：将上述毛坯件在在浓度18％的盐酸溶液中，浸洗2min；

水洗：将酸洗后的毛胚件进行多频水洗，每次1min，浸洗3次后；

预处理：毛坯件在助镀液中浸洗2min，所述助镀液为在80℃温水浴中同时通入体积比为2:1的氯气和氨气配制而成。

热浸锌：将预处理后的毛坯件分三次进行热镀锌处理：1、将毛坯件先放入如表1实施例1中所示的镀锌液中在460℃温度下进行热镀锌处理30s，得厚度为26μm的结合层；2、接着放入表2实施例1中的镀锌液中在480℃温度下进行热镀锌处理60s，得厚度为44μm的过渡层；3、然后放入表3实施例1中的镀锌液中在500℃进行热镀锌处理15s，厚度为12μm的保护层；

钝化处理：在热镀后的毛坯件上喷淋钝化液，全部浸润后，反应1min，用压缩氮气冲净毛坯件表面，获得各组件成品，最后组装成高压线线路导向架。所述钝化液为硅烷溶液，其由氨丙基氧基硅烷、乙醇、水体积比为1:1:18的溶液配制而成，硅烷溶液使用前需用醋酸将溶液PH值调制4。

实施例2

锻造：将GB/T 1348QT500-7球墨铸铁通过水玻璃熔模锻造出底座毛坯件、固定架毛坯件、导轮毛坯件、连接销毛坯件；

酸洗：将上述毛坯件在在浓度18％的盐酸溶液中，浸洗3min；

水洗：将酸洗后的毛胚件进行多频水洗，每次1min，浸洗4次后；

预处理：毛坯件在助镀液中浸洗2min，所述助镀液为在80℃温水浴中同时通入体积比为7:3的氯气和氨气配制而成。

热浸锌：将预处理后的毛坯件分三次进行热镀锌处理：1、将毛坯件先放入如表1实施例1中所示的镀锌液中在462℃温度下进行热镀锌处理35s，得厚度为28μm的结合层；2、接着放入表2实施例1中的镀锌液中在485℃温度下进行热镀锌处理62s，得厚度为46μm的过渡层；3、然后放入表3实施例1中的镀锌液中在510℃进行热镀锌处理16s，厚度为12μm的保护层；

钝化处理：在热镀后的毛坯件上喷淋钝化液，全部浸润后，反应1min，用压缩氮气冲净毛坯件表面，获得各组件成品，最后组装成高压线线路导向架。所述钝化液为硅烷溶液，其由氨丙基氧基硅烷、乙醇、水体积比为1.4:1:19的溶液配制而成，硅烷溶液使用前需用醋酸将溶液PH值调制4。

实施例3

锻造：将GB/T 1348QT500-7球墨铸铁通过水玻璃熔模锻造出底座毛坯件、固定架毛坯件、导轮毛坯件、连接销毛坯件；

酸洗：将上述毛坯件在在浓度18％的盐酸溶液中，浸洗4min；

水洗：将酸洗后的毛胚件进行多频水洗，每次1min，浸洗5次后；

预处理：毛坯件在助镀液中浸洗2min，所述助镀液为在80℃温水浴中同时通入体积比为8:3的氯气和氨气配制而成。

热浸锌：将预处理后的毛坯件分三次进行热镀锌处理：1、将毛坯件先放入如表1实施例1中所示的镀锌液中在465℃温度下进行热镀锌处理40s，得厚度为32μm的结合层；2、接着放入表2实施例1中的镀锌液中在490℃温度下进行热镀锌处理65s，得厚度为53μm的过渡层；3、然后放入表3实施例1中的镀锌液中在520℃进行热镀锌处理20s，厚度为16μm的保护层；

钝化处理：在热镀后的毛坯件上喷淋钝化液，全部浸润后，反应1min，用压缩氮气冲净毛坯件表面，获得各组件成品，最后组装成高压线线路导向架。所述钝化液为硅烷溶液，其由氨丙基氧基硅烷、乙醇、水体积比为1.4:1:19的溶液配制而成，硅烷溶液使用前需用醋酸将溶液PH值调制4。

实施例4

锻造：将GB/T 1348QT500-7球墨铸铁通过水玻璃熔模锻造出底座毛坯件、固定架毛坯件、导轮毛坯件、连接销毛坯件；

酸洗：将上述毛坯件在在浓度18％的盐酸溶液中，浸洗4min；

水洗：将酸洗后的毛胚件进行多频水洗，每次1min，浸洗3次后；

预处理：毛坯件在助镀液中浸洗2min，所述助镀液为在80℃温水浴中同时通入体积比为8:3的氯气和氨气配制而成。

热浸锌：将预处理后的毛坯件分三次进行热镀锌处理：1、将毛坯件先放入如表1实施例1中所示的镀锌液中在468℃温度下进行热镀锌处理45s，得厚度为30μm的结合层；2、接着放入表2实施例1中的镀锌液中在495℃温度下进行热镀锌处理65s，得厚度为52μm的过渡层；3、然后放入表3实施例1中的镀锌液中在530℃进行热镀锌处理23s，厚度为18μm的保护层；

钝化处理：在热镀后的毛坯件上喷淋钝化液，全部浸润后，反应1min，用压缩氮气冲净毛坯件表面，获得各组件成品，最后组装成高压线线路导向架。所述钝化液为硅烷溶液，其由氨丙基氧基硅烷、乙醇、水体积比为1.2:1:20的溶液配制而成，硅烷溶液使用前需用醋酸将溶液PH值调制4。

实施例5

锻造：将GB/T 1348QT500-7球墨铸铁通过水玻璃熔模锻造出底座毛坯件、固定架毛坯件、导轮毛坯件、连接销毛坯件；

酸洗：将上述毛坯件在在浓度18％的盐酸溶液中，浸洗2min；

水洗：将酸洗后的毛胚件进行多频水洗，每次1min，浸洗4次后；

预处理：毛坯件在助镀液中浸洗2min，所述助镀液为在80℃温水浴中同时通入体积比为3:1的氯气和氨气配制而成。

热浸锌：将预处理后的毛坯件分三次进行热镀锌处理：1、将毛坯件先放入如表1实施例1中所示的镀锌液中在470℃温度下进行热镀锌处理50s，得厚度为33μm的结合层；2、接着放入表2实施例1中的镀锌液中在500℃温度下进行热镀锌处理70s，得厚度为55μm的过渡层；3、然后放入表3实施例1中的镀锌液中在550℃进行热镀锌处理25s，厚度为17μm的保护层；

钝化处理：在热镀后的毛坯件上喷淋钝化液，全部浸润后，反应1min，用压缩氮气冲净毛坯件表面，获得各组件成品，最后组装成高压线线路导向架。所述钝化液为硅烷溶液，其由氨丙基氧基硅烷、乙醇、水体积比为1.5:1:20的溶液配制而成，硅烷溶液使用前需用醋酸将溶液PH值调制4。

对比例

采用常规热镀锌法对本发明毛坯件进行镀锌，获得各组件成品，最后组装成高压线线路导向架。

对实施例1-5和对比例所获得得产品进行摩擦系数和耐腐性能的测定，记录数据如表4：

表面硬度：采用洛氏硬度实验测定实施例1-5和对比例镀层硬度。

摩擦系数测定：采用UMT-2摩擦磨损试验机对产品的摩擦系数进行测定。

耐腐蚀性能测试方法：采用铜加速乙酸盐雾试验测试热镀锌材料的热镀锌涂层的耐腐蚀性能，记录红锈出现平均时间作为依据，测试时间周期为24h，统计数据如表4所示。

表4实施例1-5和对比例高压线路导向架性能测定表

从表4可看出本发明三层多元合金镀层，在硬度、耐磨性、耐腐蚀性能上远高于常规热镀锌镀层后高压线路导向架。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (5)

1.一种高压线线路导向架，其特征在于，包括底座、固定架、导轮、连接销，所述底座中部弯曲且两端对称平行，固定架有两个且分别与底座的两端固连，所述连接销与底座两端固连，导轮位于底座内并套设于连接销上，所述高压线线路导向架表层镀有金属防护层，所述金属防护层从内往外依次为厚度为25-35μm的结合层、厚度为40-55μm的过渡层、厚度为10-20μm的保护层，所述的结合层镀锌液成分以重量百分比计：Mn：0.45-0.5％，Ni：0.15-0.2％，Sn：0.2-0.3％，Al：0.08-0.12％，其余为锌，所述的过渡层镀锌液成分以重量百分比计：Al：0.05-0.1％，Bi：0.2-0.3％，其余为锌，所述的保护层镀锌液成分以重量百分比计：La：0.05-0.08％，Pr：0.03-0.05％，Mg：0.2-0.3％，Al：0.2-0.3％，硅胶粘结剂：0.5-1.5％，其余为锌。

2.根据权利要求1所述的一种高压线线路导向架的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

锻造：将球墨铸铁通过水玻璃熔模锻造出底座毛坯件、固定部毛坯件、导轮毛坯件、连接销毛坯件；

清洗：将毛坯件依次进行酸洗、水洗；

预处理：将水洗后的毛坯件浸入助镀液中进行预处理；

热浸锌：将预处理后的毛坯件分三次依次进行热镀锌处理，分别得到厚度为25-35μm的结合层、厚度为40-55μm的过渡层、厚度为10-20μm的保护层；

钝化处理：在热镀后的毛坯件上喷淋钝化液，并用压缩氮气冲净毛坯件表面，获得各组件成品，最后组装成高压线线路导向架。

3.根据权利要求2所述的一种高压线线路导向架的制备方法，其特征在于，所述的高压线线路导向架材料为碳含量为3％-4％，抗拉强度大于500MPa的球墨铸铁。

4.根据权利要求2所述的一种高压线线路导向架的制备方法，其特征在于，所述助镀液为在80℃温水浴中同时通入体积比为2-3:1的氯气和氨气配制而成。

5.根据权利要求2所述的一种高压线线路导向架的制备方法，其特征在于，所述的三次热镀锌的参数分别为结合层锌炉温度为460-470℃，镀锌30-50s；过渡层锌炉温度为480-500℃，镀锌60-70s；保护层锌炉温度为500-550℃，镀锌15-25s。