CN109972067A - 一种电工导管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于材料加工技术领域，提供了一种电工导管及其制备方法，所述电工导管包括：管状带钢；镀锌层，附着于所述管状带钢内外管壁表面上；钝化膜层，附着于所述镀锌层表面上；以及无机封闭层，附着于所述钝化膜层表面上。本发明实施例提供的电工导管通过三层防护膜层保护，可以有效地提高电工导管的耐腐蚀性能，相比于市售普通JDG电工导管，耐腐蚀性能得到了极大地增强，此外，还满足了电工导管的电学性能，具有很强得得应用价值。

Description

一种电工导管及其制备方法
技术领域
本发明属于材料加工技术领域，尤其涉及一种电工导管及其制备方法。
背景技术
电工导管是一种电气线路保护用导管，在建筑领域中有较广泛的应用。目前，电工导管一般采用JDG管(套接紧定式镀锌钢导管)，JDG管相比于传统的PVC管(聚氯乙烯管)和SC管(普通焊接钢管)，在克服了普通金属导管的施工复杂，施工损耗大的缺点的同时，也解决了PVC管耐火性差、接地困难等问题。
然而，现有市场上销售的JDG管普遍以热镀锌预制带钢作为原材料，采用高频焊接工艺制造JDG热镀锌电工导管，以热镀锌层以及锌层表面的自然氧化膜作为导管的防护层，这样制备出来的JDG管的耐腐蚀性能差，在夏季炎热潮湿空气中不足一个月就会出现生锈迹象，尤其是在沿海地区，由于空气中的氯离子浓度更高，锈蚀时间还将大大缩短，难以满足高质量建筑项目的施工保质要求。目前，技术人员通常是通过增加JDG管表面的镀锌层厚度来延长JDG管的腐蚀时间，然而这样的方法不仅成本高昂，而且治标不治本。
可见，现有的JDG管还存在着耐腐蚀性能差，导致难以满足建筑施工要求的技术问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种电工导管，旨在解决上述背景技术中提到的现有的JDG管还存在的耐腐蚀性能差，导致难以满足建筑施工要求的技术问题。
本发明实施例是这样实现的，一种电工导管，包括：
管状带钢；
镀锌层，附着于所述管状带钢内外管壁表面上；
钝化膜层，附着于所述镀锌层表面上；以及
无机封闭层，附着于所述钝化膜层表面上。
本发明实施例的另一目的在于提供一种电工导管的制备方法，包括：
将轧制成型的管状带钢使用20％～30％浓度的盐酸浸泡5～10分钟进行清洗；
将清洗后的管状带钢浸入到水温为50～60℃，浓度为10％～20％的NaOH溶液中脱脂；
将脱脂后的管状带钢进行镀锌处理；
将镀锌后的管状带钢浸入到铬酸盐溶液中钝化30秒形成钝化膜层；
将钝化处理后的管状带钢浸入到无机封闭剂中浸泡1～3分钟后，取出并在50℃～80℃环境烘干2～3分钟，形成无机封闭层。
本发明实施例提供的电工导管，在管状带钢的内外管壁表面上附有镀锌层，在镀锌层外进一步附有钝化膜层，在钝化膜层外附有无机封闭层。本发明实施例提供的电工导管中，所形成的致密的钝化膜层可以对内部的镀锌层起到保护作用，进一步的，无机封闭层能够对钝化膜层以及镀锌层起到保护作用，多层封闭保护层可以有效地延缓电工导管的腐蚀。此外，无机封闭层将钝化膜以及镀锌层粘合起来，使得电工导管在提高腐蚀性能要求的同时，还能满足电学要求，导管的屏蔽接地性能符合国家标准。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种电工导管的剖面图；
图2为本发明实施例提供的另一种电工导管的剖面图；
图3为本发明实施例提供的又一种电工导管的剖面图；
图4为本发明实施例提供的试验取样点的示意图；
图5为本发明实施例提供的样品A的测试结果的示意图；
图6为本发明实施例提供的样品B的测试结果的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的电工导管在管状带钢的内外管壁表面上依次附有镀锌层、钝化膜层和无机封闭层，有效地提高了电工导管的耐腐蚀性能，同时也满足了电学性能的标准。
如图1所示，作为本发明的一个实施例，所述电工导管包括管状带钢1、附着于所述管状带钢1内外壁的热镀锌层2、附着于所述热镀锌层2的电镀锌层3、附着于所述电镀锌层3的钝化膜层4以及附着于所述钝化膜层4的无机封闭层5。
在本发明实施例中，所述管状带钢可以是热轧带钢，也可以是冷轧带钢，优选的，选用市面上常用的热轧带钢即可。
在本发明实施例中，一般而言，镀锌层越厚，耐腐蚀性能越高，但相应的用锌量也越高，成本增加，此外镀锌层也会影响到导管的电学性能，因此所述热镀锌层的厚度控制在5μm～10μm之间，优选为8μm，电镀锌层的厚度控制在10μm～18μm之间，优选为15μm。
在本发明实施例中，所述钝化膜层的厚度为0.1μm～1μm之间，优选为0.5μm，钝化膜的耐腐蚀性能与膜的表面密度有关，表面密度越大，说明钝化膜层越致密，此时膜层的耐腐蚀性能越好，一般钝化膜的表面密度介于0.5～1.5g/m2之间。
在本发明实施例中，所述无机封闭层通过浸入无机封闭剂形成，在对内部管状带钢、镀锌层以及钝化膜层起到保护作用的同时，保证了电工导管的电学性能。
作为本发明的另一个实施例，如图2所示，所述电工导管包括管状带钢1、附着于所述管状带钢1内外壁的电镀锌层2、附着于所述电镀锌层2的钝化膜层3以及附着于所述钝化膜层3的无机封闭层4，与图1示出的一种电工导管的不同之处在于不包括热镀锌层。
在本发明实施例中，所述管状带钢、钝化膜层、无机封闭层与图1示出的一种电工导管中的管状带钢、钝化膜层、无机封闭层没有区别，具体请参阅前述图1的解释说明，在此不再赘述。
在本发明实施例中，考虑到耐腐蚀性、成本以及电学性能三方因素，所述电镀锌层的厚度控制在10μm～18μm，优选为15μm。
作为本发明的又一个实施例，如图3所示，所述电工导管包括管状带钢1、附着于所述管状带钢1内外壁的热镀锌层2、附着于所述热镀锌层2的钝化膜层3以及附着于所述钝化膜层3的无机封闭层4，与图1示出的一种电工导管的不同之处在于不包括电镀锌层。
在本发明实施例中，所述管状带钢、钝化膜层、无机封闭层与图1示出的一种电工导管中的管状带钢、钝化膜层、无机封闭层没有区别，具体请参阅前述图1的解释说明，在此不再赘述。
在本发明实施例中，考虑到耐腐蚀性、成本以及电学性能三方因素，所述热镀锌层的厚度控制在5μm～10μm，优选为8μm。
此外，应当知晓，图1～图3仅仅示出了各膜层之间的相对位置关系，图中示出的各膜层的厚度的关系不应当视作实际各膜层厚度的关系。
进一步的，为更好的解释说明本发明各实施例提供的电工导管的参数与性能，下面将以不同的制备方法制备出的不同参数与性能的电工导管为例进行解释说明。
实施例1：
将轧制成型的管状热轧带钢使用20％浓度的盐酸浸泡10分钟进行清洗；
将清洗后的管状热轧带钢浸入到水温为60℃，浓度为10％的NaOH溶液中脱脂；
将脱脂后的管状热轧带钢浸入到熔融锌液中30秒，取出后冷却形成热镀锌层；
将热镀锌处理完的管状热轧带钢浸入到pH为4.5的电镀液中电镀5分钟形成电镀锌层，其中所述电镀液为氯化钾酸性电镀锌溶液，包括40％浓度的氯化锌、30％浓度的氯化钾以及30％浓度的硼酸，电镀过程中控制阳极电流密度为1A/dm2，阴极电流密度为1A/dm2；
将电镀锌处理后的管状热轧带钢浸入到高铬酸钾溶液中钝化30秒形成钝化膜层；
将钝化处理后的管状热轧带钢浸入到市售无机封闭剂中浸泡3分钟后，取出并在50℃环境烘干3分钟，形成无机封闭层。
在本发明实施例中，需要注意的时，为提高封闭的效果，需要使封闭层快速干燥，因此在将管状热轧带钢从市售无机封闭剂中取出后，应立刻置于高温环境进行烘干，否则会影响到封闭效果，导致耐腐蚀性变弱。
经测试，由实施例1制备出的电工导管中，热镀锌层的厚度约5.3μm，电镀锌层的厚度约18.4μm，钝化膜层的厚度约0.3μm，表面密度约0.6g/cm2。
实施例2：
将轧制成型的管状热轧带钢使用30％浓度的盐酸浸泡5分钟进行清洗；
将清洗后的管状热轧带钢浸入到水温为50℃，浓度为20％的NaOH溶液中脱脂；
将脱脂后的管状热轧带钢浸入到熔融锌液中60秒，取出后冷却形成热镀锌层；
将热镀锌处理完的管状热轧带钢浸入到pH为5.5的电镀液中电镀3分钟形成电镀锌层，其中所述电镀液为氯化钾酸性电镀锌溶液，包括50％浓度的氯化锌、25％浓度的氯化钾以及25％浓度的硼酸，电镀过程中控制阳极电流密度为3.2A/dm2，阴极电流密度为5A/dm2；
将电镀锌处理后的管状热轧带钢浸入到铬酸钾溶液中钝化30秒形成钝化膜层；
将钝化处理后的管状热轧带钢浸入到市售无机封闭剂中浸泡1分钟后，取出并在80℃环境烘干2分钟，形成无机封闭层。
经测试，由实施例2制备出的电工导管中，热镀锌层的厚度约9.8μm，电镀锌层的厚度约11.4μm，钝化膜层的厚度约0.8μm，表面密度约1.3g/cm2。
实施例3：
将轧制成型的管状热轧带钢使用25％浓度的盐酸浸泡7.5分钟进行清洗；
将清洗后的管状热轧带钢浸入到水温为55℃，浓度为15％的NaOH溶液中脱脂；
将脱脂后的管状热轧带钢浸入到熔融锌液中45s，取出后冷却形成热镀锌层；
将热镀锌处理完的管状热轧带钢浸入到pH为5的电镀液中电镀4分钟形成电镀锌层，其中所述电镀液为氯化钾酸性电镀锌溶液，包括45％浓度的氯化锌、25％浓度的氯化钾以及30％浓度的硼酸，电镀过程中控制阳极电流密度为2A/dm2，阴极电流密度为3A/dm2；
将电镀锌处理后的管状热轧带钢浸入到高铬酸钾溶液中钝化30秒形成钝化膜层；
将钝化处理后的管状热轧带钢浸入到市售无机封闭剂中浸泡2分钟后，取出并在65℃环境烘干2.5分钟，形成无机封闭层。
经测试，由实施例3制备出的电工导管中，热镀锌层的厚度约7.8μm，电镀锌层的厚度约14.5μm，钝化膜层的厚度约0.6μm，表面密度约1g/cm2。
实施例4：
除不包括“将热镀锌处理完的管状热轧带钢浸入到pH为4.5的电镀液中电镀5分钟形成电镀锌层，其中所述电镀液为氯化钾酸性电镀锌溶液，包括40％浓度的氯化锌、30％浓度的氯化钾以及30％浓度的硼酸，电镀过程中控制阳极电流密度为1A/dm2，阴极电流密度为1A/dm2”步骤外，其他步骤与实施例1相同。
经测试，由实施例4制备出的电工导管中，热镀锌层的厚度约5.6μm，钝化膜层的厚度约0.2μm，表面密度约0.5g/cm2。
实施例5：
除不包括“将热镀锌处理完的管状热轧带钢浸入到pH为5.5的电镀液中电镀3分钟形成电镀锌层，其中所述电镀液为氯化钾酸性电镀锌溶液，包括50％浓度的氯化锌、25％浓度的氯化钾以及25％浓度的硼酸，电镀过程中控制阳极电流密度为3.2A/dm2，阴极电流密度为5A/dm2”步骤外，其他步骤与实施例2相同。
经测试，由实施例5制备出的电工导管中，热镀锌层的厚度约10.2μm，钝化膜层的厚度约0.7μm，表面密度约1.1g/cm2。
实施例6：
除不包括“将热镀锌处理完的管状热轧带钢浸入到pH为5的电镀液中电镀4分钟形成电镀锌层，其中所述电镀液为氯化钾酸性电镀锌溶液，包括45％浓度的氯化锌、25％浓度的氯化钾以及30％浓度的硼酸，电镀过程中控制阳极电流密度为2A/dm2，阴极电流密度为3A/dm2”步骤外，其他步骤与实施例3相同。
经测试，由实施例6制备出的电工导管中，热镀锌层的厚度约7.9μm，钝化膜层的厚度约0.5μm，表面密度约1.1g/cm2。
实施例7：
除不包括“将脱脂后的管状热轧带钢浸入到熔融锌液中30s，取出后冷却形成热镀锌层”步骤外，其他步骤与实施例1相同。
经测试，由实施例7制备出的电工导管中，电镀锌层的厚度约17.7μm，钝化膜层的厚度约0.3μm，表面密度约0.5g/cm2。
实施例8：
除不包括“将脱脂后的管状热轧带钢浸入到熔融锌液中60s，取出后冷却形成热镀锌层”步骤外，其他步骤与实施例2相同。
经测试，由实施例8制备出的电工导管中，电镀锌层的厚度约11.6μm，钝化膜层的厚度约0.8μm，表面密度约1.2g/cm2。
实施例9：
除不包括“将脱脂后的管状热轧带钢浸入到熔融锌液中45s，取出后冷却形成热镀锌层”步骤外，其他步骤与实施例3相同。
经测试，由实施例9制备出的电工导管中，电镀锌层的厚度约14.7μm，钝化膜层的厚度约0.6μm，表面密度约0.9g/cm2。
对通过上述各方法制备出来的电工导管根据GB/T 10125-2012《人造气氛腐蚀试验》标准中提供的测试方法进行盐雾抗腐蚀性性能试验，为便于分析，现将各制备方法制备出来的电工导管的参数以及测试性能结果整理如下表：
由上表可知，制备出的各电工导管的各膜层的厚度与各膜层的制备工艺流程相关，同时也影响到最终制备出的电工导管的耐腐蚀性能。一般而言，热镀锌工艺流程中液态锌浸入的时间越长，热镀锌层越厚，耐腐蚀性能越好，但此时用锌量增加，成本也相应提高。同样的，电镀锌层的厚度与电镀液的浸入时间、电流密度相关，电镀锌层越厚，耐腐蚀性能越好，但用锌量增加，成本提高。此外，相比于单独镀热镀锌层或电镀锌层，同时镀上热镀锌层以及电镀锌层的电工导管的耐腐蚀性能进一步得到了提升。
由上表可知，经过上述制备方法制备出的各电工导管在72h的标准观察时间内均未出现红锈，部分包括电镀锌层以及热镀锌层的红锈出现时间已经超过120h，而市售普通JDG管的腐蚀时间为48h，可见本发明提供的电工导管制备方法制备出来的电工导管的耐腐蚀性能优异。
为进一步体现本发明提供的电工导管的优异耐腐蚀性能，将耐腐蚀性能表现较佳的实施例3的电工导管以及市售普通JDG管送检至SGS检验机构进行盐雾试验检验(SGS检验报告编号：TJIN1811016165MR_CN)，检验相关内容提取如下：
试样A：市售JDG热镀锌电工套管
试样B：由实施例3提供的方法制备出的JDG耐腐蚀镀锌电工套管
试样A以及试样B的规格相同，均为Dn20mm ·En1.5mm ·L130mm。
测试项目：中性盐雾(NSS)试验
测试方法：GB/T 10125-2012
测试条件：
沉降盐液浓度：(50±5)g/L NaCl
试验箱温度：(35±2)℃
盐雾沉降率：(1.0～2.0)mL/(80cm2·h)
沉降盐液pH(25±2)℃：6.5～7.2
暴露时间：96h
其中测试结果见下表：
其中，评价部位1与评价部位2的取样点请参阅图4，样品A的测试结果图请参阅组图5，样品B的测试结果图请参阅图6。
由上图4～6以及表格的实验数据结果可以看出，本发明提供的电工导管的制备方法所制备出来的电工导管相对于市场上现售的电工导管，耐腐蚀性能优异。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电工导管，其特征在于，包括：
管状带钢；
镀锌层，附着于所述管状带钢内外管壁表面上；
钝化膜层，附着于所述镀锌层表面上；以及
无机封闭层，附着于所述钝化膜层表面上。
2.根据权利要求1所述的电工导管，其特征在于，所述管状带钢为管状热轧带钢。
3.根据权利要求1所述的电工导管，其特征在于，所述镀锌层包括热镀锌层和/或电镀锌层。
4.根据权利要求1所述的电工导管，其特征在于，所述镀锌层厚度为10μm～50μm。
5.根据权利要求1所述的电工导管，其特征在于，所述钝化膜层厚度为0.1μm～1μm，所述钝化膜表面密度为0.5g～1.5g/m2。
6.一种电工导管的制备方法，其特征在于，包括：
将轧制成型的管状带钢使用20％～30％浓度的盐酸浸泡5～10分钟进行清洗；
将清洗后的管状带钢浸入到水温为50～60℃，浓度为10％～20％的NaOH溶液中脱脂；
将脱脂后的管状带钢进行镀锌处理；
将镀锌后的管状带钢浸入到铬酸盐溶液中钝化30秒形成钝化膜层；
将钝化处理后的管状带钢浸入到无机封闭剂中浸泡1～3分钟后，取出并在50℃～80℃环境烘干2～3分钟，形成无机封闭层。
7.根据权利要求6所述的电工导管的制备方法，其特征在于，所述镀锌处理包括热镀锌处理和/或电镀锌处理；
所述热镀锌处理的工艺流程为：将处理后的管状带钢浸入到熔融锌液中30s～60秒，取出后冷却形成热镀锌层；
所述电镀锌处理的工艺流程为：将处理后的管状带钢浸入到电镀液内进行电镀形成电镀锌层，所述电镀过程中电镀液的pH值在4.5～5.5之间，电镀时间为3～5分钟。
8.根据权利要求7所述的电工导管的制备方法，其特征在于，所述电镀液采用氯化钾酸性电镀锌溶液，所述氯化钾酸性电镀锌溶液包括40～50％浓度的氯化锌、20～30％浓度的氯化钾、25～35％浓度的硼酸。
9.根据权利要求7所述的电工导管的制备方法，其特征在于，所述电镀过程中阳极电流密度在1A～3.2A/dm2之间，阴极电流密度在1A～5A/dm2之间。
10.根据权利要求6所述的电工导管的制备方法，其特征在于，所述铬酸盐选用高铬酸钾。
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