CN112226794B - 一种电气设备接头接触面的修复方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于接头发热处理技术领域。本申请提供了一种电气设备接头接触面的修复方法,基于刷镀的方法刷镀银、银‑石墨或银‑石墨烯镀层,能够有效改善电气连接的点接触现象,修复后的镀层具有优异的均匀性、附着力、厚度、导电性以及耐磨性能,能够维持接触电阻的长期稳定性,有效避免接触表面因接触不良引起运行中异常发热的问题,降低接触电阻,改善电气设备接头(固定接头)接触面接触状况。本申请的修复方法解决了现有电刷镀技术中,针对硬度和抗耐磨性能要求较高的镀层刷镀不平整、难以实现镀层均匀性的技术问题。
Description
技术领域
本申请属于接头发热处理技术领域,尤其涉及一种电气设备接头接触面的修复方法。
背景技术
输变电一次设备载流导体连接头在运行中异常发热,是电力系统常见的、主要的缺陷类型。设备接头发热根源是接触电阻增大,容易形成过热点,而发热又加重导体表面的氧化,使接触电阻越来越大,接触面温度越来越高,严重时可使连接金具表面有明显的灼烧、变形甚至烧熔,给设备运行带来很大安全隐患。
电气一次设备接头异常发热缺陷的处理,基本上都采用停电检修的模式,以接线掌等固定接触部分(固定接头)为典型,主要通过接头表面打磨平整来提高接触面的平整度、清洁表面、涂抹电力脂和压接紧固螺丝等措施,以提高导流能力,以及防止空气、水和杂质进入,消除连接部位接触电阻变大的隐患。从运行实践看,传统的电气一次设备接头异常发热缺陷的处理方法简单粗放,一次设备接头发热处理缺乏稳定性和长效性,导致接触表面接触不良。
发明内容
有鉴于此,本申请提供了一种电气设备接头接触面的修复方法,解决了针对接头表面接触不良的问题。
本申请的具体技术方案如下:
本申请提供一种电气设备接头接触面的修复方法,包括以下步骤:
S1:将设备接头的两个接触面打磨平整和碱性除油;
S2:在两个所述接触面上依次进行电净处理、活化处理、刷镀镀层以及钝化处理;
所述镀层选自银、银-石墨或银-石墨烯。
本申请中,基于刷镀的方法刷镀银、银-石墨或银-石墨烯镀层,能够有效改善电气连接的点接触现象,减少设备接头的接触表面之间的微观空隙,增强接头接触面与镀层之间的附着力和厚度,进而维持接触电阻的长期稳定性。根据电解原理,本申请的修复方法由于阴极与阳极之间有相对运动,因此允许使用较高的电流密度,能够在零件表面快速沉积金属形成镀层,具有沉积速度快的优点。同时,本申请的修复方法无需对供电设备进行解体,对不需要镀层的部位无需进行特殊防护,可以用于修复较复杂的局部接触面,且修复中的工艺条件易控制,完全满足现场应用要求。另外,利用本申请的刷镀方法刷镀银、银-石墨或银-石墨烯镀层,使得镀层能够呈现良好的面接触,不但有良好的导电性,也具备更高的耐磨性能。
本申请中,通过碱性除油、电净处理、活化处理、刷镀镀层以及钝化处理的工艺,使得本申请的银、银-石墨或银-石墨烯镀层也具有优异的均匀性,解决了现有电刷镀技术中,针对硬度和抗耐磨性能要求较高的镀层刷镀不平整、难以实现镀层均匀性的技术问题。
优选的,所述石墨在所述银-石墨镀层中的含量为5~40g/L;
所述石墨烯在所述银-石墨烯镀层中的含量为0.5~5.0g/L。
优选的,所述刷镀的电压为2.2-3.0V,时间为6-10min。
优选的,所述刷镀的阳极为包裹脱脂棉布的石墨电极,所述脱脂棉布的层数为3~6层;
所述刷镀的阴极为蘸取镀液的工件,所述蘸取的时间为3~6s。
优选的,所述银-石墨或银-石墨烯层的厚度为5~30微米。
优选的,所述刷镀的银镀液的溶质为:硝酸银40-60g/L、焦亚硫酸钾50-200g/L、硫代硫酸钠40-300g/L、硫酸钠40-300g/L和硼酸20-40g/L,溶剂为水;
所述刷镀的银-石墨镀液的溶质为:硝酸银40-60g/L、焦亚硫酸钾50-200g/L、硫代硫酸钠40-300g/L、硫酸钠40-300g/L、硼酸20-40g/L、石墨5~40g/L和分散剂0.5-4g/L,溶剂为水;
所述刷镀的银-石墨烯镀液的溶质为:硝酸银40-60g/L、焦亚硫酸钾50-200g/L、硫代硫酸钠40-300g/L、硫酸钠10-30g/L、硼酸20-40g/L、石墨烯0.5~5g/L和分散剂15-25g/L,溶剂为水。
优选的,所述碱性除油的试剂中溶质为:NaOH 5-15g/L、Na2CO3 40-60g/L以及Na3PO4·12H2O 40-60g/L,溶剂为水;
所述碱性除油的温度为20-70℃,时间为5-10min。
优选的,所述电净处理的试剂中溶质为:Na3PO4·12H2O 40-60g/L、NaOH 15-35g/L、Na2CO3 10-30g/L以及NaCl 1-10g/L,溶剂为水;
所述电净处理的电压为5-10V,时间为10~30s。
优选的,所述活化处理的试剂中溶质为:Na3C6H5O7·2H2O 50-200g/L、C6H8O7 50-200g/L以及NiCl2 10-30g/L,溶剂为水;
所述活化处理的电压为5-10V,时间为10~30s。
优选的,所述钝化处理的试剂中溶质为:Al(OH)3 0.5-1g/L以及K2Cr2O7 20-50g/L,溶剂为水;
所述钝化处理的电压为6-12V,时间为5-6min。
本申请中,通过优化刷镀工艺,改善镀层的均匀性、厚度、附着力(结合强度)、导电性和耐磨性,解决了现有电刷镀技术中,针对硬度和抗耐磨性能要求较高的镀层刷镀不平整、难以实现镀层均匀性的技术问题。
综上所述,本申请提供了一种电气设备接头接触面的修复方法,基于刷镀的方法刷镀银、银-石墨或银-石墨烯镀层,能够有效改善电气连接的点接触现象,修复后的镀层具有优异的均匀性、附着力、厚度、导电性以及耐磨性能,能够维持接触电阻的长期稳定性,有效避免接触表面因接触不良引起运行中异常发热的问题,降低接触电阻,改善电气设备接头(固定接头)接触面接触状况。本申请的修复方法解决了现有电刷镀技术中,针对硬度和抗耐磨性能要求较高的镀层刷镀不平整、难以实现镀层均匀性的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请提供的一种电气设备接头接触面的修复方法的应用场景示意图;
图2为本申请实施例1提供的一种电气设备接头接触面的修复方法得到的镀层表面的扫描电镜图谱;
图3为本申请实施例1提供的一种电气设备接头接触面的修复方法得到的镀层横截面的扫描电镜图谱。
具体实施方式
为使得本申请的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而非全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
以下实施例所用原料或试剂均为市售或自制。
实施例1
基于本申请提供的修复方法刷镀银镀层,具体操作方法如下:
(1)现场对待处理的一次设备接头进行接触面打磨平整,用水进行表面清洁处理。
(2)碱性除油除去刷镀前接触面表面的油污,碱性除油的试剂配方为:
NaOH 10g/L、Na2CO3 50g/L以及Na3PO4·12H2O 50g/L,溶剂为水。
碱性除油的温度为70℃,浸泡时间为5min。
(3)电净处理接触面表面的油迹,直到接触面表面不挂水珠,对水的润湿良好,电净处理的试剂配方如下:
Na3PO4·12H2O 50g/L、NaOH 25g/L、Na2CO3 20g/L以及NaCl 3g/L,溶剂为水。
将接触面的工件接负极,镀笔接正极,电净处理的电压为10V,时间为20s。
(4)活化处理,活化处理的试剂配方为:Na3C6H5O7·2H2O 150g/L、C6H8O7 100g/L以及NiCl2 20g/L,溶剂为水。
将接触面的工件接负极,镀笔接正极,活化处理的电压为10V,时间为20s。
(5)银镀液配制:银镀液配方为硝酸银50g/L、焦亚硫酸钾200g/L、硫代硫酸钠40g/L、硫酸钠20g/L和硼酸30g/L,溶剂为水。
(6)刷镀银镀层,在处理过的两个接触面上刷镀银镀层,以石墨电极加三层绒布的镀笔作为阳极,接触面的工件作为阴极。刷镀的电压为2.2V,时间为8min。
(7)钝化处理,钝化处理的试剂配方为:Al(OH)3 1g/L以及K2Cr2O7 35g/L,溶剂为水。
将接触面的工件接负极,镀笔接正极,钝化处理的电压为10V,时间为5min。
图2和图3为本申请实施例1提供的一种电气设备接头接触面的修复方法得到的镀层表面以及横截面的扫描电镜图谱,可以看出,本申请实施例得到的刷镀层表面连续完整,均匀致密,镀层呈色泽光亮的银白色,无任何可见缺陷,如气泡、砂眼、裂纹或漏镀。
对实施例1的修复方法得到的镀层进行镀层厚度、附着力、导电性以及耐磨性能测试,测试结果见表1。
实施例2
基于本申请提供的修复方法刷镀银-石墨镀层,具体操作方法如下:
(1)现场对待处理的一次设备接头进行接触面打磨平整,用水进行表面清洁处理。
(2)碱性除油除去刷镀前接触面表面的油污,碱性除油的试剂配方如下:
NaOH 10g/L、Na2CO3 50g/L以及Na3PO4·12H2O 50g/L,溶剂为水。
碱性除油的温度为70℃,浸泡时间为10min。
(3)电净处理接触面表面的油迹,直到接触面表面不挂水珠,对水的润湿良好,电净处理的试剂配方为:Na3PO4·12H2O 50g/L、NaOH 25g/L、Na2CO3 20g/L以及NaCl 3g/L,溶剂为水。
将接触面的工件接负极,镀笔接正极,电净处理的电压为10V,时间为20s。
(4)活化处理,活化处理的试剂配方为:Na3C6H5O7·2H2O 150g/L、C6H8O7 100g/L以及NiCl2 20g/L,溶剂为水。
将接触面的工件接负极,镀笔接正极,活化处理的电压为10V,时间为20s。
(5)银-石墨镀液配制:银-石墨镀液配方为硝酸银50g/L、焦亚硫酸钾200g/L、硫代硫酸钠40g/L、硫酸钠20g/L、硼酸30g/L、石墨10g/L和吐温-80 2g/L,溶剂为水。
(6)刷镀银镀层,在处理过的两个接触面上刷镀银镀层,以石墨电极加三层绒布的镀笔作为阳极,接触面的工件作为阴极。刷镀的电压为2.2V,时间为8min。
(7)钝化处理,钝化处理的试剂配方为:Al(OH)3 1g/L以及K2Cr2O7 35g/L,溶剂为水。
将接触面的工件接负极,镀笔接正极,钝化处理的电压为10V,时间为5min。
本申请实施例得到的刷镀层表面连续完整,均匀致密,镀层呈色泽光亮的银白色。对实施例2的修复方法得到的镀层进行镀层厚度、附着力、导电性以及耐磨性能测试,测试结果表1。
实施例3
基于本申请提供的修复方法刷镀银-石墨烯镀层,具体操作方法如下:
(1)现场对待处理的一次设备接头进行接触面打磨平整,用水进行表面清洁处理。
(2)碱性除油除去刷镀前接触面表面的油污,碱性除油的试剂配方为:NaOH 10g/L、Na2CO3 50g/L以及Na3PO4·12H2O 50g/L,溶剂为水。
碱性除油的温度为70℃,浸泡时间为10min。
(3)电净处理接触面表面的油迹,直到接触面表面不挂水珠,对水的润湿良好,电净处理的试剂配方为:Na3PO4·12H2O 50g/L、NaOH 25g/L、Na2CO3 20g/L以及NaCl 3g/L,溶剂为水。
将接触面的工件接负极,镀笔接正极,电净处理的电压为10V,时间为20s。
(4)活化处理,活化处理的试剂配方为:Na3C6H5O7·2H2O 150g/L、C6H8O7 100g/L以及NiCl2 20g/L,溶剂为水。
将接触面的工件接负极,镀笔接正极,活化处理的电压为10V,时间为20s。
(5)银-石墨烯镀液配制:银-石墨烯镀液配方为硝酸银50g/L、焦亚硫酸钾200g/L、硫代硫酸钠40g/L、硫酸钠20g/L、硼酸30g/L、石墨烯1g/L和美国路博润27000超分散剂(solsperse(TM)27000)20g/L,溶剂为水。
(6)刷镀银镀层,在处理过的两个接触面上刷镀银镀层,以石墨电极加三层绒布的镀笔作为阳极,接触面的工件作为阴极。刷镀的电压为2.2V,时间为8min。
(7)钝化处理,钝化处理的试剂配方为:Al(OH)3 1g/L以及K2Cr2O7 35g/L,溶剂为水。
将接触面的工件接负极,镀笔接正极,钝化处理的电压为10V,时间为5min。
本申请实施例得到的刷镀层表面连续完整,均匀致密,镀层呈色泽光亮的银白色。对实施例3的修复方法得到的镀层进行镀层厚度、附着力、导电性以及耐磨性能测试,测试结果表1。
表1
对比例1
在实施例1修复方法的基础上刷镀镀层,区别仅在于省去步骤(7)的钝化处理。
得到的刷镀层颜色发黄,长时间使用后镀层发黄的程度较严重,镀层的耐蚀性差。对得到的镀层进行导电性以及耐磨性能测试,50N下接触电阻为25微欧,平均摩擦系数为0.679,平均磨痕宽度为0.59mm。
对比例2
在实施例1修复方法的基础上刷镀镀层,区别仅在于改变步骤(6)的刷镀镀层工艺为:刷镀的电压为10V,时间为1min。
得到的刷镀层颜色发黑,污点多,镀层均匀性差,易脱落。
对比例3
在实施例1修复方法的基础上刷镀镀层,区别仅在于改变步骤(5)的镀液为铜镀液,铜镀液配方为CuSO4·5H2O 250~280g/L和H2SO4 40~60mL/L,溶剂为水。
得到的刷镀层呈光亮的红色。对得到的镀层进行导电性和耐磨性能测试,50N下接触电阻为30微欧,平均摩擦系数为0.815,平均磨痕宽度为1.24mm。
对比实施例1~3和对比例1~3可知,在经过钝化处理后刷镀银镀层颜色光亮,长时间使用后镀层发黄的程度较轻,镀层的耐蚀性较好。在刷镀镀层电压为2.2V,时间为8min时,镀层呈现更优异的表面均匀性和附着力性能。采用本申请的修复方法刷镀银、银-石墨或银-石墨烯镀层,平均摩擦系数和平均磨痕宽度更低,具有更优导电性和耐磨性能。
综上所述,本申请的修复方法得到的镀层具有优异的均匀性、附着力、厚度、导电性以及耐磨性能,能够有效避免镀层在运行中老化、变硬结块导致接触电阻增大,长效性较好,更加精准地对接触表面接触不良这个接头发热的痛点进行治理,达到增加接头接触面的接触紧密程度的目的。本申请的修复方法更有针对性,而且易于现场实施,满足电气一次设备连接处安全稳定长期运行的要求。
以上所述,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种电气设备接头接触面的修复方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将设备接头的两个接触面打磨平整和碱性除油;
S2:在两个所述接触面上依次进行电净处理、活化处理、刷镀镀层以及钝化处理;
所述镀层选自银、银-石墨或银-石墨烯;
所述碱性除油的试剂中溶质为:NaOH 5-15g/L、Na2CO3 40-60g/L以及Na3PO4·12H2O40-60g/L,溶剂为水;
所述碱性除油的温度为20-70℃,时间为5-10min;
所述钝化处理的试剂配方为:Al(OH)3 1g/L以及K2Cr2O7 35g/L,溶剂为水;
所述钝化处理的步骤包括:接触面的表面刷上所述试剂配方,然后将接触面的工件接负极,镀笔接正极,钝化处理的电压为10V,时间为5min;
所述刷镀的电压为2.2-3.0V,时间为6-10min。
2.根据权利要求1所述的修复方法,其特征在于,所述石墨在所述银-石墨镀层中的含量为5~40g/L;
所述石墨烯在所述银-石墨烯镀层中的含量为0.5~5.0g/L。
3.根据权利要求1所述的修复方法,其特征在于,所述刷镀的阳极为包裹脱脂棉布的石墨电极,所述脱脂棉布的层数为3~6层;
所述刷镀的阴极为蘸取镀液的工件,所述蘸取的时间为3~6s。
4.根据权利要求1所述的修复方法,其特征在于,所述银-石墨或银-石墨烯层的厚度为5~30微米。
5.根据权利要求1所述的修复方法,其特征在于,所述刷镀的银镀液的溶质为:硝酸银40-60g/L、焦亚硫酸钾50-200g/L、硫代硫酸钠40-300g/L、硫酸钠40-300g/L和硼酸20-40g/L,溶剂为水;
所述刷镀的银-石墨镀液的溶质为:硝酸银40-60g/L、焦亚硫酸钾50-200g/L、硫代硫酸钠40-300g/L、硫酸钠40-300g/L、硼酸20-40g/L、石墨5~40g/L和分散剂0.5-4g/L,溶剂为水;
所述刷镀的银-石墨烯镀液的溶质为:硝酸银40-60g/L、焦亚硫酸钾50-200g/L、硫代硫酸钠40-300g/L、硫酸钠10-30g/L、硼酸20-40g/L、石墨烯0.5~5g/L和分散剂15-25g/L,溶剂为水。
6.根据权利要求1所述的修复方法,其特征在于,所述电净处理的试剂中溶质为:Na3PO4·12H2O 40-60g/L、NaOH 15-35g/L、Na2CO3 10-30g/L以及NaCl 1-10g/L,溶剂为水;
所述电净处理的电压为5-10V,时间为10~30s。
7.根据权利要求1所述的修复方法,其特征在于,所述活化处理的试剂中溶质为:Na3C6H5O7·2H2O 50-200g/L、C6H8O7 50-200g/L以及NiCl210-30g/L,溶剂为水;
所述活化处理的电压为5-10V,时间为10~30s。
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