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1、(10)申请公布号 CN 104109828 A (43)申请公布日 2014.10.22 CN 104109828 A (21)申请号 201410261130.0 (22)申请日 2014.06.12 C23C 2/06(2006.01) C23C 2/38(2006.01) C22C 18/04(2006.01) (71)申请人 国家电网公司 地址 100031 北京市西城区西长安街 86 号 申请人 国网智能电网研究院 国网山东省电力公司 中国电力科学研究院 (72)发明人 孙亮 陈新 韩钰 马光 陈川 陈云 胡俊鹏 (74)专利代理机构 北京安博达知识产权代理有 限公司 11271 。
2、代理人 徐国文 (54) 发明名称 一种输电线路架空地线热浸镀锌合金镀层及 其制备工艺 (57) 摘要 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。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 (19)中华人民共和国国家知。
3、识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 (10)申请公布号 CN 104109828 A CN 104109828 A 1/1 页 2 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 ： 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。 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。
4、 ： 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。 4. 根据权利要求 1 或 2 或 3 所述的合金镀层， 其特征在于所述稀土为从鑭、 铈、 钇、 钆 和钕中选出的任意一种或多种组合。 5. 根据权利要求 4 所述的合金镀层， 其特征在于所述稀土为镧和 / 或铈。 6. 一种根据权利要求 1 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的盐酸镀件洗涤 5 10。
5、 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 将权利要求14的任一项权利要求中的金属层的组分混合， 于465475下熔融制 备金属镀液， 将经步骤2)处理的镀件于120150下烘1030s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。 7. 根据权利要求 5 所述的制备工艺， 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。 8. 根据权利要求 5 所述的制备工艺， 其特征在于所述步骤 2) 中助镀温度为。
6、 80， 助镀 时间为 20s。 9. 根据权利要求 5 所述的制备工艺， 其特征在于所述热浸镀的容器为陶瓷锌锅。 权 利 要 求 书 CN 104109828 A 2 1/5 页 3 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】 0001 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】 0002 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。
7、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。 0003 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。
8、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。 0004 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】 0005 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。 0006 本发明的另一目的在。
9、于， 提供一种输电线路架空地线合金镀层的制备工艺。 0007 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 ： 0008 金属镀液包括 ： 铝 3 8、 镍 0.01 3、 稀土 0.02 3， 余量为锌 ； 0009 助镀液为 300 350 克 ZnCl2、 10 15 克 NaCl、 20 25 克 NaF 和 1 升水制备而 成。 0010 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 ： 0011 铝 5 8、 镍 0.01 1、 稀土 0.05 2余量为锌。 0012 本发明提供的合金镀层由按重量百分比计。
10、的下列组分制备而成 ： 0013 铝 5 6、 镍 0.02 2、 稀土 0.2 3， 余量为锌。 0014 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 说 明 书 CN 104109828 A 3 2/5 页 4 组合， 选用为镧和 / 或铈时较优。 0015 本发明还提供了一种合金镀层的制备工艺， 包括以下步骤 ： 0016 1) 酸性水洗镀件 0017 用浓度为 10 20的盐酸镀件洗涤 5 10 分钟后水洗 ； 0018 2) 助镀处理 0019 于 30 90对步骤 1) 处理得到的镀件于助镀液中助镀 10 30 秒 ； 0020 3) 热浸镀 0。
11、021 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。 0022 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。 0023 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。 0024 本发明提供的制备工艺中热浸镀的容器采用陶瓷锌锅。 0025 本发明采用的各合金元素作用机理如下 ： 0026 锌 ： 合金镀层的主。
12、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。 0027 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，。
13、 而且能耐碱、 盐溶液的腐蚀。 0028 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。 0029 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。
14、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。 0030 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 ： 0031 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 ； 0032 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 ； 0033 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 ； 0034 4、 制备工艺简单， 成本低。 0035 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。
15、述合金 说 明 书 CN 104109828 A 4 3/5 页 5 镀层由按重量百分比计的下列组分制备而成 ： 铝38、 镍0.013、 稀土0.023， 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】 0036 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。 0037 实施例 1 0038 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 。
16、备而成 ： 0039 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。 0040 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 ： 0041 1) 酸洗水洗镀件 ： 0042 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 ： 0043 2) 助镀处理 0044 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 ； 0045 3) 热浸镀 0046 。
17、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。 0047 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。 0048 表 1 镀液的合金成分 (wt )。 0049 ZnAl Ni稀土元素 余量 50.03 0.15 0050 实施例 2 0051 本实施例的输电线路杆。
18、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 ： 0052 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。 0053 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 ： 0054 1) 酸洗水洗镀件 ： 0055 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 ： 说 明 书 CN 104109828 A 5 4/5 页 6 0056 2) 助镀处理 0057 将步骤 1) 得。
19、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 ； 0058 3) 热浸镀 0059 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。 0060 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。 0061 表 2 镀液的合金成分 (wt )。 00。
20、62 ZnAl Ni稀土元素 余量 60.02 0.1 0063 实施例 3 0064 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 ： 0065 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。 0066 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 ： 0067 1) 酸洗水洗镀件 ： 0068 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 ： 006。
21、9 2) 助镀处理 0070 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 ； 0071 3) 热浸镀 0072 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。 0073 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。 007。
22、4 表 3 镀液的合金成分 (wt )。 0075 ZnAl Ni稀土元素 余量 30.05 0.2 0076 实施例 4 0077 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 ： 0078 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。 说 明 书 CN 104109828 A 6 5/5 页 7 0079 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 ： 0080 1) 酸洗水洗镀件 ： 00。
23、81 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 ： 0082 2) 助镀处理 0083 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 ； 0084 3) 热浸镀 0085 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。 0086 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。 0087 表 4 镀液的合金成分 (wt )。 0088 ZnAl Ni稀土元素 余量 80.05 0.2 0089 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。 说 明 书 CN 104109828 A 7 。