CN104109828B - 一种输电线路架空地线热浸镀锌合金镀层及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输电线路架空地线合金镀层及其制备工艺，其特点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3～8％、镍0.01～3％、稀土0.02～3％，余量为锌；通过酸性水洗处理、助镀处理、热浸镀并冷却制得的输电线路架空地线合金镀层可以有效提高输电线路架空地线热浸镀层的防腐寿命，可以保证在不提高镀层厚度的同时，使防腐寿命较工业热浸镀纯锌镀层提高2倍以上。

Description

一种输电线路架空地线热浸镀锌合金镀层及其制备工艺

【技术领域】

本发明涉及成一种热浸镀技术，具体讲涉及一种输电线路架空地线热浸镀锌合金镀层及其制备工艺。

【背景技术】

钢铁的腐蚀破坏所带来的损失是巨大的，有资料表明，仅以我国为例每年钢铁腐蚀损失约5000亿人民币，占国民生产总值的6％，由此可见，钢铁的腐蚀造成的材料及能源的浪费是极大的。而输电线路的架空地线长期暴露在大气环境中，容易受到诸如硫化物、氮氧化合物等工业废气等酸性强腐蚀气体的腐蚀，且更换输电线路架空地线还需停电，经济损失的严重性是不言而喻的。输电线路目前采用的防腐措施主要为热镀锌。这种办法能有效地提高钢铁的耐腐蚀性能和架空地线热镀锌的耐腐蚀性能，延长输电线路的服役年限，减少钢材损失，降低检修和运营成本。

但传统热镀锌法日益暴露锌消耗量大，剩余锌渣多等缺点，所以目前已采用锌液中添加合金元素的方法改进热浸镀工艺，在钢材表面沉积一层合金镀层来提高耐腐蚀性能的同时又可降低镀层厚度，对于提高热浸镀构件的防腐寿命，降低镀液消耗，节约资源和能耗，降低排放，具有非常好的经济效益和社会效益。已有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，这种措施虽在提高镀层防腐寿命方面取得一定成效，但由于成本过高，技术不仍不完善，所以没能得到大规模推广和应用。

因此，需要研发一种适用于输电线路架空地线的长效防腐、技术性和经济性更好的合金镀层。

【发明内容】

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种输电线路架空地线合金镀层，该合金镀层可以有效提高电力行业输电线路架空地线热浸镀层的防腐寿命，可以保证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2倍以上。

本发明的另一目的在于，提供一种输电线路架空地线合金镀层的制备工艺。

本发明提供了一种输电线路架空地线的合金镀层，合金镀层包括由按质量百分比计的下列组分制备的金属镀液和助镀液制得：

金属镀液包括：铝3～8％、镍0.01～3％、稀土0.02～3％，余量为锌；

助镀液为300～350克ZnCl₂、10～15克NaCl、20～25克NaF和1升水制备而成。

本发明提供的合金镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成：

铝5～8％、镍0.01～1％、稀土0.05～2％余量为锌。

本发明提供的合金镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成：

铝5～6％、镍0.02～2％、稀土0.2～3％，余量为锌。

本发明提供的合金镀层中稀土为从鑭、铈、钇、钆和钕中选出的任意一种或多种的组合，选用为镧和/或铈时较优。

本发明还提供了一种合金镀层的制备工艺，包括以下步骤：

1)酸性水洗镀件

用浓度为10～20％的盐酸镀件洗涤5～10分钟后水洗；

2)助镀处理

于30～90℃对步骤1)处理得到的镀件于助镀液中助镀10～30秒；

3)热浸镀

将本发明提供的合金镀层组分混合，于465～475℃下熔融制备金属镀液，将经步骤2)处理的镀件于120～150℃下烘10～30s至该镀件表面泛白后所述合金镀液中浸镀20～50s后从合金液提出冷却。

本发明提供的制备工艺中助镀液为320～350克ZnCl₂、10～15克NaCl、20～25克NaF和1升水制备而成。

本发明提供的制备工艺步骤2)中助镀温度为80℃，助镀时间为20s。

本发明提供的制备工艺中热浸镀的容器采用陶瓷锌锅。

本发明采用的各合金元素作用机理如下：

锌：合金镀层的主要合金成分，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；镁：微合金元素，镁元素在该含量范围内可提高镀层耐腐蚀性能。

镍：微合金元素，在Zn浴中添加Ni能够抑制含Si钢的Fe/Zn反应，同时提高锌浴流动性及产品质量，同时合金镀层中的镍在潮湿空气中表面形成致密的氧化膜，不但能阻止合金镀层继续被氧化，而且能耐碱、盐溶液的腐蚀。

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、成形性大大提高和改善。

合金的耐腐蚀能力较纯锌更强，热浸镀工艺简单，现有的热镀锌设备完全可实现工业生产需求，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2倍；以盐雾试验失重作为合金镀层耐腐蚀考核标准，则在镀层厚度相同的条件下，本发明的合金镀层的耐腐蚀性较工业热镀纯锌镀层提高2倍。

与现有技术相比，本发明提供的一种输电线路架空地线合金镀层及其制备工艺具有以下优点：

1、合金镀层可以有效提高电力行业输电线路架空地线热浸镀层的防腐寿命；

2、且可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、可以保证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；

4、制备工艺简单，成本低。

本发明涉及一种输电线路架空地线合金镀层及其制备工艺，其特点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3～8％、镍0.01～3％、稀土0.02～3％，余量为锌；经酸性水洗处理、助镀处理、热浸镀制得。该合金镀层可以有效提高输电线路架空地线热浸镀层的防腐寿命，可以保证在不提高镀层厚度的同时，使防腐寿命较工业热浸镀纯锌镀层提高2倍以上。

【具体实施方式】

以下通过具体实施方式，对本发明提供的一种输电线路架空地线合金镀层及其制备工艺做进一步更详细的说明。

实施例1

本实施例的输电线路杆塔合金镀层，其中合金镀层由按重量百分比的下列合金制备而成：

铝5％、镍0.03％、镧和铈混合稀土0.15％，余量为锌。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，按此重量百分比的合金镀层耐腐蚀性较工业热浸镀纯锌提高2.6倍。

本实例的输电线路杆塔合金镀层的制备工艺，包含以下步骤：

1)酸洗水洗镀件：

采用浓度为10％的盐酸进行镀件热浸镀前的酸洗、酸洗时间为20分钟，酸洗后进行水洗：

2)助镀处理

将步骤1)得到的钢丝置于助镀液中，于70℃温度下进行助镀，助镀时间为45秒；

3)热浸镀

将上述按重量百分比计的组分混合，在465℃温度下熔融，得到合金镀液，将步骤2)得到的钢丝于130℃温度下烘干40s，待试样表面泛白后立即将镀件放入合金镀液中，控制合金镀液温度为470℃条件下，浸镀50s后，立即将试样提出合金液进行自然冷却。

其中，步骤2)助镀处理中助镀液的配制：将350克ZnCl₂，10克NaCl，25克NaF加入1升水溶剂中，搅拌混合均匀。

表1镀液的合金成分(wt％)。

Zn	Al	Ni	稀土元素
				余量	5	0.03	0.15

实施例2

本实施例的输电线路杆塔合金镀层，其中合金镀层由按重量百分比的下列合金制备而成：

铝6％、镍0.02％、镧和铈混合稀土0.1％，余量为锌。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，按此重量百分比的合金镀层耐腐蚀性较工业热浸镀纯锌提高2.8倍。

本实例的输电线路杆塔合金镀层的制备工艺，包含以下步骤：

1)酸洗水洗镀件：

采用浓度为15％的盐酸进行镀件热浸镀前的酸洗、酸洗时间为25分钟，酸洗后进行水洗：

2)助镀处理

将步骤1)得到的镀件置于助镀液中，于80℃温度下进行助镀，助镀时间为55秒；

3)热浸镀

将上述按重量百分比计的组分混合，在470℃温度下熔融，得到合金镀液，将步骤2)得到的镀件于140℃温度下烘干30s，待试样表面泛白后立即将镀件放入合金镀液中，控制合金镀液温度为465℃条件下，浸镀80s后，立即将试样提出合金液进行自然冷却。

其中，步骤2)助镀处理中助镀液的配制：将300克ZnCl₂，15克NaCl，20克NaF加入1升水溶剂中，搅拌混合均匀。

表2镀液的合金成分(wt％)。

Zn	Al	Ni	稀土元素
				余量	6	0.02	0.1

实施例3

本实施例的输电线路杆塔合金镀层，其中合金镀层由按重量百分比的下列合金制备而成：

铝3％、镍0.05％、镧和铈混合稀土0.2％，余量为锌。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，按此重量百分比的合金镀层耐腐蚀性较工业热浸镀纯锌提高2.3倍。

本实例的输电线路杆塔合金镀层的制备工艺，包含以下步骤：

1)酸洗水洗镀件：

采用浓度为15％的盐酸进行镀件热浸镀前的酸洗、酸洗时间为30分钟，酸洗后进行水洗：

2)助镀处理

将步骤1)得到的镀件置于助镀液中，于90℃温度下进行助镀，助镀时间为55秒；

3)热浸镀

将上述按重量百分比计的组分混合，在470℃温度下熔融，得到合金镀液，将步骤2)得到的镀件于140℃温度下烘干35s，待试样表面泛白后立即将镀件放入合金镀液中，控制合金镀液温度为470℃条件下，浸镀60s后，立即将试样提出合金液进行自然冷却。

其中，步骤2)助镀处理中助镀液的配制：将320克ZnCl₂，12克NaCl，22克NaF加入1升水溶剂中，搅拌混合均匀。

表3镀液的合金成分(wt％)。

Zn	Al	Ni	稀土元素
				余量	3	0.05	0.2

实施例4

本实施例的输电线路杆塔合金镀层，其中合金镀层由按重量百分比的下列合金制备而成：

铝8％、镍0.05％、镧和铈混合稀土0.2％，余量为锌。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，按此重量百分比的合金镀层耐腐蚀性较工业热浸镀纯锌提高2.4倍。

本实例的输电线路杆塔合金镀层的制备工艺，包含以下步骤：

1)酸洗水洗镀件：

采用浓度为20％的盐酸进行镀件热浸镀前的酸洗、酸洗时间为15分钟，酸洗后进行水洗：

2)助镀处理

将步骤1)得到的镀件置于助镀液中，于40℃温度下进行助镀，助镀时间为45秒；

3)热浸镀

将上述按重量百分比计的组分混合，在470℃温度下熔融，得到合金镀液，将步骤2)得到的镀件于125℃温度下烘干25s，待试样表面泛白后立即将镀件放入合金镀液中，控制合金 镀液温度为468℃条件下，浸镀20s后，立即将试样提出合金液进行自然冷却。

其中，步骤2)助镀处理中助镀液的配制：将330克ZnCl₂，11克NaCl，22克NaF加入1升水溶剂中，搅拌混合均匀。

表4镀液的合金成分(wt％)。

Zn	Al	Ni	稀土元素
				余量	8	0.05	0.2

尽管结合优选实施例对本发明进行了说明，但本发明并不局限于上述实施例当中，应该理解，在本发明构思的引导下，本领域技术人员可进行各种修改和改进，所附权利要求概括了本发明的范围。

Claims (7)

1.一种输电线路架空地线的合金镀层，其特征在于所述合金镀层由包括按质量百分比计的下列组分制备的金属镀液和助镀液制得：

所述金属镀液包括：铝3～8％、镍0.01～3％、稀土0.02～3％，余量为锌；

所述助镀液为300～350克ZnCl₂、10～15克NaCl、20～25克NaF和1升水制备而成；

所述稀土为从镧、铈、钇、钆和钕中选出的任意一种或多种组合；

所述的合金镀层的制备工艺，包括以下步骤：

1)酸性水洗镀件

用浓度为10～20％的盐酸对镀件洗涤5～10分钟后水洗；

2)助镀处理

对步骤1)处理得到的镀件于助镀液中于30～90℃助镀10～30秒；

3)热浸镀

将合金镀层的组分混合，于465～475℃下熔融制备金属镀液，将经步骤2)处理的镀件于120～150℃下烘10～30s至该镀件表面泛白后在所述金属镀液中浸镀20～50s后从金属镀液提出冷却。

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5～8％、镍0.01～1％、稀土0.05～2％，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5～6％、镍0.02～2％、稀土0.2～3％，余量为锌；

所述稀土为从镧、铈、钇、钆和钕中选出的任意一种或多种组合。

4.根据权利要求1所述的合金镀层，其特征在于所述稀土为镧和/或铈。

5.根据权利要求1所述的合金镀层，其特征在于所述助镀液为320～350克ZnCl₂、10～15克NaCl、20～25克NaF和1升水制备而成。

6.根据权利要求1所述的合金镀层，其特征在于所述步骤2)中助镀温度为80℃，助镀时间为20s。

7.根据权利要求1所述的合金镀层，其特征在于所述热浸镀的容器为陶瓷锌锅。