一種用于重腐蝕環(huán)境的長(zhǎng)壽命架空地線及其鍍層的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵材料表面鍍覆工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于重腐蝕環(huán)境的長(zhǎng)壽命架空地線及其鍍層。
【背景技術(shù)】
[0002]腐蝕是在鋼鐵材料和環(huán)境介質(zhì)在相界面反應(yīng)作用的結(jié)果，據(jù)估計(jì)全世界每年因腐蝕報(bào)廢的鋼鐵約占年產(chǎn)量的30%，每年生產(chǎn)的鋼鐵約10%完全成為廢物。
[0003]傳統(tǒng)架空地線鍍鋅防護(hù)層受到自然環(huán)境惡化和輸電線路電磁環(huán)境的影響，腐蝕速率日趨加快，大大縮短了其使用周期，在重腐蝕環(huán)境環(huán)境中(如沿海地區(qū)、酸雨地區(qū)、工業(yè)污染區(qū)等)，一般5?8年后發(fā)生明顯銹蝕，其使用壽命不足10年，不得不進(jìn)行整體更換，大大增加了維護(hù)成本，降低了電網(wǎng)安全性。尤其是在強(qiáng)電場(chǎng)、雷擊等電磁場(chǎng)環(huán)境中，電磁效應(yīng)會(huì)加劇鍍層的腐蝕。架空地線采用鋅鋁鎂稀土防護(hù)鍍層比純鋅防護(hù)鍍層擁有更優(yōu)異的耐蝕性能，成為目前研究熱點(diǎn)。在工業(yè)化生產(chǎn)過程中，鋁、鎂、稀土與架空地線鋼基體反應(yīng)要求高，不僅會(huì)影響到防護(hù)層的表面質(zhì)量，而且會(huì)造成防護(hù)層粘附性下降導(dǎo)致漏鍍。因此需要研究在雷擊、強(qiáng)電場(chǎng)等電磁場(chǎng)環(huán)境下架空地線新型的防腐蝕工藝。
[0004]Samuel R.Cross.等[Computat 1nal design and optimizat1n ofmultilayered and funct1nal Iy graded corros1n coatings.Corros1nScience.2013,77,297-307]研究了鋅鋁鎂合金鍍層耐腐蝕影響，指出Al、Mg、稀土元素對(duì)防護(hù)層表面影響和防護(hù)鍍層整體的耐蝕性能提升。S.Schiirz等[Chemistry of corros1nproducts on Zn-Al-Mg alloy coated steel.Corros1n Science.2010，52(10)，3271-3279]制備的高Al、Mg配比鋅鋁鎂鍍層，具有優(yōu)異的耐蝕性能，但同樣存在成分偏析導(dǎo)致的鍍層局部耐蝕性能差現(xiàn)象。中國(guó)專利《一種架空地線鋅鋁鎂稀土防腐鍍層及其制備方法》、申請(qǐng)?zhí)枮?01410789435.9公開了一種架空地線鋅鋁鎂稀土防腐鍍層，該防腐鍍層是由(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì))鋁25 % -55 %、鎂3 % -6 %、含鈾稀土 0.5%~2%,余量為鋅，但是出現(xiàn)銹點(diǎn)時(shí)間僅為700h，成本高，使用壽命較短，不具備在極端惡劣條件下使用的要求。中國(guó)專利《一種輸電線路架空地線熱浸鍍鋅合金鍍層及其制備工藝》、申請(qǐng)?zhí)枮?01410261130.0公開了一種輸電線路架空地線熱浸鍍鋅合金鍍層，該鍍層采用以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原料制成:鋁3?8%、鎳0.01?3 %、稀土0.02?3 %，余量為鋅。但是耐腐蝕性和耐磨性低，并且成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中架空地線在重腐蝕環(huán)境中使用壽命短、耐蝕性能差等不足與問題，本發(fā)明提供了一種適用于架空地線的鋁、鎂含量高、使用壽命長(zhǎng)、耐重腐蝕環(huán)境腐蝕、已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化試生產(chǎn)的架空地線及制備工藝。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種用于重腐蝕環(huán)境的長(zhǎng)壽命架空地線的鍍層，該鍍層是由金屬鍍液制備得到，該金屬鍍液由以下重量百分?jǐn)?shù)的各組分組成:鋁25%-65%、鎂I %-2.5%、含鈾稀土 0.2%-1.5%、鉬0.1-0.2%、釩0.05%-0.1%、余量為鋅。
[0008]優(yōu)選的，所述金屬合金液中各組分的重量百分為:鋁25?35%、鎂I?1.5%、含鈾稀土0.2?0.8 %、鉬0.1?0.15 %、釩0.05?0.08 %、余量為鋅。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析，上述配比量的金屬合金液使得架空地線的鍍層的性能較優(yōu)異。
[0009]優(yōu)選的，所述金屬合金液中各組分的重量百分為:鋁40?65%、鎂2?2.5%、含鈾稀土0.9?1.5 %、鉬0.16?0.2 %、釩0.085?0.1 %、余量為鋅。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析，上述配比量的金屬合金液使得架空地線的鍍層的性能較優(yōu)異。
[0010]優(yōu)選的，所述金屬合金液中各組分的重量百分為:鋁40%、鎂2%、含鈾稀土0.8%、鉬0.15%、釩0.1 %、余量為鋅。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析，上述配比量的金屬合金液使得架空地線的鍍層的性能更加優(yōu)異。
[0011]優(yōu)選的，上述鍍層采用金屬鍍液與助鍍劑共同制得，所述助鍍劑是由以下重量百分?jǐn)?shù)的各組分組成:45 ?65%ZnCl2，2?8%CaF，l?5%CeCl2，l?10%CaCl2，0.1?1%Η2θ2，0.1?0.3 %表面活性劑，余量為水。
[0012]其中，所述表面活性劑優(yōu)選為六甲基二硅氮烷和十二烷基磺酸鈉的混合物，六甲基一■娃氣燒和十一■燒基橫酸納的質(zhì)量比為I?3:1。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述助鍍劑是由以下重量百分?jǐn)?shù)的各組分組成:60%ZnCl2，2%CaF2,4.2% CeCl2,8.5% CaCl2，0.5% H2O2,0.2%表面活性劑(六甲基二硅氮烷和十二烷基磺酸鈉按照2.5:1的重量比例混合而成)，余量為水;經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析，上述特定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的助鍍液使得架空地線的鍍層的各項(xiàng)性能最好。
[0014]本發(fā)明還提供一種涂覆上述鍍層的用于重腐蝕環(huán)境的長(zhǎng)壽命架空地線，是通過以下制備方法制得的，包括以下步驟:
[0015](I)將經(jīng)脫脂、酸洗、堿洗后的架空地線鋼絲，進(jìn)入70?95 0C的助鍍劑中0.3?0.6min，干燥，得到助鍍鋼絲；
[0016](2)將助鍍鋼絲進(jìn)入熱浸鍍合金液中，在430?470°C浸鍍45?105s，干燥，干燥過程中進(jìn)行惰性氣體保護(hù)，即得。
[0017]步驟(I)中，優(yōu)選的，所述助鍍劑是由以下重量百分?jǐn)?shù)的各組分組成:45?65%211(:12，2?8%〇&?，1?5%06(:12，1?10%0&(:12，0.1?1%!1202，0.1?0.3%表面活性齊丨」，余量為水。
[0018]其中，所述表面活性劑優(yōu)選為六甲基二硅氮烷和十二烷基磺酸鈉的混合物，六甲基一■娃氣燒和十一■燒基橫酸納的質(zhì)量比為I?3:1。
[0019]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述助鍍劑是由以下重量百分?jǐn)?shù)的各組分組成:60%ZnCl2，2%CaF2,4.2% CeCl2,8.5% CaCl2，0.5% H2O2,0.2%表面活性劑(六甲基二硅氮烷和十二烷基磺酸鈉按照2.5:1的重量比例混合而成)，余量為水;經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析，上述特定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的助鍍液使得架空地線的鍍層的各項(xiàng)性能最好。
[0020]步驟(2)中，優(yōu)選的，將助鍍鋼絲以設(shè)定傾角浸入熱浸鍍合金液中，所述傾角為35°-65°，即鋼絲與熱浸鍍合金液液面的夾角為35°-65°。
[0021]步驟(2)中，所述惰性氣體保護(hù)的出氣量2-5L/min。
[0022]步驟(2)中，所述惰性氣體為Ar+C02的混合氣體。
[0023]優(yōu)選的，采用上述金屬鍍液和制備方法得到用于重腐蝕環(huán)境的長(zhǎng)壽命架空地線鍍層的厚度為50-165μπι。該架空地線的鍍層僅為50μπι，鍍層厚度較小，成本降低，但是其性能卻沒有降低。
[0024]熱浸鍍時(shí)，本發(fā)明優(yōu)選采用中國(guó)專利201410789435.9中裝置作為熱浸鍍裝置。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:
[0026](I)本發(fā)明的金屬鍍液采用鋅、鋁、鎂、含鈰稀土、鉬和釩制備得到架空地線的鍍層，其中，金屬鉬是一種銀白色金屬，熔點(diǎn)2610°C。沸點(diǎn)5560°C。鉬的硬度較大，摩氏硬度為5?5.5。鉬熔點(diǎn)很高，在自然界單質(zhì)中名列第六，被稱作難熔金屬。具有熔點(diǎn)高、硬度高、耐磨性好以及抗腐蝕、抗粘結(jié)和耐電弧侵蝕、耐熔融銅、鐵侵蝕等優(yōu)良性能，和因其具有的高導(dǎo)熱率和低膨脹系數(shù)產(chǎn)生的特別優(yōu)異的抗熱沖擊性能等特點(diǎn)，鉬是一種過渡元素，極易改變其氧化狀態(tài)。
[0027]金屬釩，銀灰色金屬，釩的熔點(diǎn)較高、有延展