專利名稱：一種輸電線路鋼構件熱浸鍍鋅合金鍍層及其制備工藝的制作方法
一種輸電線路鋼構件熱浸鍍鋅合金鍍層及其制備工藝
技術領域：
本發明涉及電力行業輸電線路鋼構件的熱浸鍍技術，具體地講，涉及一種輸電線路鋼構件熱浸鍍鋅合金鍍層及其制備工藝。
背景技術：
目前，隨著世界范圍內工業的迅速發展，大量工業廢氣的排放使大氣中的硫化物、氮氧化合物等強腐蝕氣體含量大大增加，在酸性氣體環境下輸電線路桿塔腐蝕迅速，而形成的酸雨更是加快了腐蝕速度，尤其沿海地區的海洋環境下，輸電線路桿塔每兩年要進行一次防腐處理，不僅成本高，而且還需停電處理，經濟損失嚴重。而防腐技術在工業生產和國標中規定主要為熱鍍鋅，提高輸電桿塔熱鍍鋅的耐腐蝕性能，可有效延長輸電桿塔的服役年限，減少鋼材損失，降低檢修和運維成本。但傳統熱鍍鋅法因鋅消耗量大，剩余鋅渣多等缺點已無法滿足工業生產要求，目前多使用在鋅液中添加合金元素、稀土元素(RE)的方法改進熱浸鍍工藝。有鋅鋁合金鍍層，鋅鎳合金鍍層，鋅鈦合金鍍層等，雖在提高鍍層防腐壽命方面取得一定成效，但由于成本過高，技術不成熟等缺點都沒有得到大規模的推廣和應用。因此，研發適用于輸電線路桿塔長效防腐、技術性和經濟性較好的合金鍍層，對提高輸電線路桿塔的防腐壽命，降低輸電線路桿塔的防腐及運行成本具有十分重要的意義。專利號為200710179677.6，發明名稱為一種輸電線路桿塔長效防腐合金鍍層及其制備工藝中公開了一種輸電線路桿塔長效防腐合金鍍層及其制備工藝，其合金鍍層由32 55%的鋅，43 65%的鋁，0.5 8%的鎂，0.5 3%的稀土鎳，0.01 0.2%的鈦組成。其制備工藝為將鍍件放到防腐合金鍍層的合金配方的鍍液中，430°C 450°C下浸鍍3 10分鐘。但該專利合金鍍層配方中的Al含量過高，對目前普遍使用的輸電線路鋼構件熱鍍鋅生產設備(08F鋼制鋅鍋內壁)腐蝕嚴重，鋅鍋需頻繁更換。申請號為2007800 17638.4，發明名稱為制備覆有防腐蝕體系的扁鋼產品的方法中公開了一種金屬防腐蝕覆層及其制備方法，由0.15重量％至0.4重量％的A1、0.2重量％至3重量%的Mg、以及可任選的總量達0.8重量%的Pb、B1、Cd、T1、B、S1、Cu、N1、Co、Cr、Mn、Sn和稀土元素中的一種或多種元素、以及鋅和不可避免的雜質量組成。該申請專利的工藝復雜且生產成本較高，需將鋼基底在預熱爐內在惰性氣體氣氛下預熱至720至850°C，現有輸電線路鋼構件熱鍍鋅廠的生產工藝無法達到。

發明內容為克服上述缺陷，本發明提供了一種用于輸電線路角鋼塔材和鋼管塔材的表面熱鍍鋅防腐鍍層及其制備方法，鍍層制備方法完全適用現有的輸電線路鋼構件熱鍍鋅廠的生產工藝和生產設備。在不提高鍍層厚度，即不增加鋅消耗量的同時，使鍍層的防腐壽命較工業熱浸鍍純鋅提高I倍以上。為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:—種輸電線路鋼構件熱浸鍍鋅合金鍍層，其中，鋅合金鍍層由按重量百分比計的下列組分制備而成:A10.01 2%、Mg0.01 2%、RE0.05 3%,余量為 Zn。本發明的一種輸電線路鋼構件熱浸鍍鋅合金鍍層中，鋅合金鍍層由按重量百分比計的下列組分制備而成:A10.01 1.5%, Mg0.01 1.5%, RE0.05 2.5%，余量為 Zn。本發明的一種輸電線路鋼構件熱浸鍍鋅合金鍍層，其中鋅合金鍍層由按重量百分比計的下列組分制備而成:A10.02 1.4%、Mg0.02 1.4%,RE0.3 1.4%，余量為 Zn。稀土元素 RE 為 La 和
Ce混合稀土。一種制備本發明的一種輸電線路鋼構件熱浸鍍鋅合金鍍層的方法，包括下述步驟:I)酸性 水洗:采用濃度為10 20%鹽酸洗滌鍍件5 30min后水洗；采用酸洗去除鋼材工件表面的氧化層，并減少酸洗的鐵損，水洗則洗去鋼材工件表面殘余的酸、鐵鹽及殘渣。2)助鍍:于30 100°C下將步驟I)得到的鍍件于助鍍液中助鍍40 60s ；3)熱浸鍍:在440 450°C下熔融按重量百分比計的上述各組分，得到合金鍍液；將步驟2)得到的鍍件于120 150°C下烘干20 40s，待試樣表面泛白后立即將鍍件放入所述合金鍍液中，440 450°C下，浸鍍10 IOOs后，將鍍件提出合金鍍液，自然冷卻即得。使鍍層充分凝固。助鍍液的配方為:300 350g ZnCl2，10 15g NaCl，20 25g NaF，溶劑I升。本發明的制備工藝中助鍍溫度為80°C，助鍍時間為60s。本發明采用的鋅鍍層合金元素的作用如下:鋅:合金鍍層的主要合金成分，在腐蝕的過程中作為腐蝕陽極，通過犧牲自身以保護輸電線路桿塔基體金屬；鋁:微合金化元素，鋁元素在該含量范圍內可與鋅形成金屬間化合物，形成粘附鍍層的媒介質，使鍍層的附著力增強，且在合金鍍層晶體生長過程中，可在鍍層表面形成氧化鋁薄膜保護合金鍍層，提高整體鍍層的耐腐蝕壽命；鎂:微合金元素，鎂元素在該含量范圍內可提高鍍層耐腐蝕性能。稀土 RE (La和Ce混合稀土):微合金元素，由于稀土具有突出的化學活性和很強的親和力，使鋅鋁熔液粘度大為降低，提高鋅液流動性，降低鋅液潤濕角和表面張力，提高鍍層均勻性。且鍍液中的雜質得到凈化，從而改善了對鋼基體的浸潤性。使合金鍍層形成光亮完整的鍍層，表面耐腐蝕性、成形性大大提高和改善。本發明合金的耐腐蝕能力較純鋅更強，熱浸鍍工藝簡單，現有的熱鍍鋅設備完全可實現工業生產需求，以黃銹出現時間作為合金鍍層失效標準，在鍍層厚度相同的條件下，本發明合金鍍層的耐腐蝕性較熱鍍純鋅鍍層提高I倍；以鹽霧試驗失重作為合金鍍層耐腐蝕考核標準，則在鍍層厚度相同的條件下，本發明的合金鍍層的耐腐蝕性較工業熱鍍純鋅鍍層提高I倍。與現有技術相比，本發明提供的一種輸電線路桿塔合金鍍層及其制備工藝具有以下優點:1.省去了添加Ni，Ti，Co等元素，因而大大的削減了成本；
2.工藝簡單，操作簡便，生產成本降低；3.在傳統工藝設備的基礎上，無需進行改造就可以進行生產，具有推廣應用價值和較好的經濟效益；4.可以保證在不提高鍍層厚度的同時，在復雜腐蝕環境條件下使防腐壽命較工業熱浸鍍純鋅提高I倍以上。
具體實施方式
以下通過具體實施方式
，對本發明提供的一種輸電線路桿塔合金鍍層及其制備工藝做進一步更詳細的說明。實施例1本實施例的輸電線路桿塔合金鍍層，其中合金鍍層由按重量百分比的下列合金制備而成:A10.02%、Mg0.03%、鑭和鈰混合 Re0.2%,余量為 Zn。本實例的輸電線路桿塔合金鍍層的制備工藝，包含以下步驟:I)酸洗水洗鍍件:采用濃度為10%的鹽酸進行鍍件熱浸鍍前的酸洗、酸洗時間為15分鐘，酸洗后進行水洗；2)助鍍處理將步驟I)得到的鍍件置于助鍍液中，于60°C溫度下進行助鍍，助鍍時間為45秒；3)熱浸鍍將上述按重量百分比計的組分混合，在440°C溫度下熔融，得到合金鍍液，將步驟2)得到的鍍件于120°C溫度下烘干20s，待試樣表面泛白后立即將鍍件放入合金鍍液中，控制合金鍍液溫度為440°C條件下，浸鍍30s后，立即將試樣提出合金液進行自然冷卻。其中，步驟2)助鍍處理中助鍍液的配制:將300克ZnCl2,10克NaCl，20克NaF加入I升水溶劑中，攪拌混合均勻。防腐壽命較工業熱浸鍍純鋅提高1.2倍。實施例2本實施例的輸電線路桿塔合金鍍層，其中合金鍍層由按重量百分比的下列合金制備而成:A10.03%、Mg0.02%、鑭和鈰混合 Re0.1%，余量為 Zn。本實例的輸電線路桿塔合金鍍層的制備工藝，包含以下步驟:I)酸洗水洗鍍件:采用濃度為15%的鹽酸進行鍍件熱浸鍍前的酸洗、酸洗時間為20分鐘，酸洗后進行水洗:2)助鍍處理將步驟I)得到 的鍍件置于助鍍液中，于80°C溫度下進行助鍍，助鍍時間為50秒；3)熱浸鍍將上述按重量百分比計的組分混合，在450°C溫度下熔融，得到合金鍍液，將步驟2)得到的鍍件于130°C溫度下烘干30s，待試樣表面泛白后立即將鍍件放入合金鍍液中，控制合金鍍液溫度為450°C條件下，浸鍍40s后，立即將試樣提出合金液進行自然冷卻。
其中，步驟2)助鍍處理中助鍍液的配制:將310克ZnCl2,12克NaCl，22克NaF加入I升水溶劑中，攪拌混合均勻。防腐壽命較工業熱浸鍍純鋅提高1.4倍。實施例3本實施例的輸電線路桿塔合金鍍層，其中合金鍍層由按重量百分比的下列合金制備而成:A10.05%、Mg0.031%、鑭和鈰混合 Re0.05%,余量為 Zn。本實例的輸電線路桿塔合金鍍層的制備工藝，包含以下步驟:I)酸洗水洗鍍件:采用濃度為20%的鹽酸進行鍍件熱浸鍍前的酸洗、酸洗時間為25分鐘，酸洗后進行水洗:2)助鍍處理將步驟I)得到的鍍件置于助鍍液中，于70°C溫度下進行助鍍，助鍍時間為55秒；3)熱浸鍍將上述按重量百分比計的組分混合，在445°C溫度下熔融，得到合金鍍液，將步驟
2)得到的鍍件于135°C溫度下烘干35s，待試樣表面泛白后立即將鍍件放入合金鍍液中，控制合金鍍液溫度為445°C條件下，浸鍍50s后，立即將試樣提出合金液進行自然冷卻。其中，步驟2) 助鍍處理中助鍍液的配制:將330克ZnCl2,13克NaCl，25克NaF加入I升水溶劑中，攪拌混合均勻。防腐壽命較工業熱浸鍍純鋅提高1.3倍。
權利要求
1.一種輸電線路鋼構件熱浸鍍鋅合金鍍層，其特征在于所述鋅合金鍍層由按重量百分比計的下列組分制備而成:Al0.01 2%, Mg0.01 2%、RE0.05 3%，余量為 Zn。
2.如權利要求1所述的一種輸電線路鋼構件熱浸鍍鋅合金鍍層，其特征在于所述鋅合金鍍層由按重量百分比計的下列組分制備而成:A10.01 1.5%, Mg0.01 1.5%, RE0.05 2.5%，余量為 Zn。
3.如權利要求1所述的一種輸電線路鋼構件熱浸鍍鋅合金鍍層，其特征在于所述鋅合金鍍層由按重量百分比計的下列組分制備而成:A10.02 1.4%、Mg0.02 1.4%、RE0.3 1.4%,余量為 Zn。
4.如權利要求1 3任一所述的一種輸電線路鋼構件熱浸鍍鋅合金鍍層，其特征在于所述RE為La和Ce混合稀土。
5.一種制備如權利要求1所述的一種輸電線路鋼構件熱浸鍍鋅合金鍍層的方法，包括下述步驟: 1)酸性水洗:采用濃度為10 20%鹽酸洗滌鍍件5 30min后水洗； 2)助鍍:于30 100°C下將步驟I)得到的鍍件于助鍍液中助鍍40 60s； 3)熱浸鍍:在440 450°C下熔融按重量百分比計的上述各組分，得到合金鍍液； 將步驟2)得到的鍍件于120 150°C下烘干20 40s，待試樣表面泛白后立即將鍍件放入所述合金鍍液中，440 450°C下，浸鍍10 IOOs后，將鍍件提出合金鍍液，自然冷卻即得。
6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述步驟2)中的助鍍液的配方為:300 350g ZnCl2,10 15g NaCl，20 25g NaF，溶劑 I 升。
7.根據權利要求5所述的制備工藝，其特征在于所述步驟2)中助鍍溫度為80°C，助鍍時間為60s。
全文摘要
本發明涉及一種輸電線路鋼構件合金鍍層及其制備工藝，其特點在于所述合金鍍層由按重量百分比計的下列組分制備而成Al0.01~2%、Mg0.01~3%、Re0.02~3%，余量為Zn，按通過酸性水洗鍍件、助鍍處理、熱浸鍍工藝流程，自然冷卻得到。該合金鍍層可以有效提高輸電線路鋼構件的熱浸鍍層的防腐壽命，可以保證在不提高鍍層厚度的同時，使防腐壽命較工業熱浸鍍純鋅提高1倍以上。
文檔編號C23C2/06GK103160765SQ201310054100
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月20日 優先權日2013年2月20日
發明者陳新, 胡俊鵬, 韓鈺, 孫亮, 馬光 申請人:國網智能電網研究院, 國家電網公司