[發明專利]表面含Ni-P-植酸非晶鍍層的高耐蝕自潔鋼芯鋁絞線

有效

• 申請號: 201410399485.6
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104149412A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 邵艷群;賀沖;楊九霄;伊昭宇;林德源;陳云翔
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B32B15/02
• 分類號: B32B15/02;C23C18/36
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于電力工業領域，具體涉及一種表面含Ni-P-植酸非晶鍍層的高耐蝕鋼芯鋁絞線。

背景技術

鋼芯鋁絞線是由鍍鋅鋼絲或鍍鋅鋼絲鉸接成的鋼芯作為芯部，外面由一層或幾層鉸接的鋁絞線組成。鋁絞線使用的鋁純度要求很高，根據國標GB1179-83，鋁絞線中含硅不大于0.13%、鐵不大于0.16%、硅加鐵不大于0.26%、鈦釩錳鉻之和不大于0.01%，其表面會形成一層致密的鈍化膜，并且與鋁基體結合非常牢固，就是因為這層天然的氧化膜，使鋁及其合金在常規的環境中性能穩定，不容易腐蝕，是高壓輸電線路的主要導體材料。鋼芯鋁絞線一方面在風、冰凍以及其他惡劣環境因素影響下的擺晃而產生微動磨損和微動疲勞；另一方面經受大氣中水分、化學氣體、塵埃和鹽類物質等侵蝕性介質的作用發生腐蝕，從沿海工業區、工業區、沿海地區和農村地區依次排列，腐蝕逐步減輕。這兩者往往同時作用，產生疊加效應（微動腐蝕），加劇導線的損傷，造成斷線、斷股等輸電事故。

腐蝕破壞是鋼芯鋁絞線的主要破壞形式之一。導線的腐蝕形態有化學腐蝕和電化學腐蝕，并以電化學腐蝕為主，而且主要是外層腐蝕。當空氣濕度較大時，導線表面水分會凝聚成水膜，大氣的O₂、CO₂及其它氣體如H₂S、NH₂、SO₂、NO₂、Cl₂、HCl等和鹽類物質溶解于水膜中，形成電解液薄層。電解液薄層與金屬氧化膜發生反應而產生孔蝕。在導線內部鋁股與鍍鋅鋼芯的接觸層，由于金屬電極電位差異，也會產生接觸腐蝕。鋁股受腐蝕后表面會產生白色粉末，并布滿麻點，鋁股與鋼芯接觸層也會產生白色粉末狀物，同時導線明顯變脆，抗拉強度明顯降低，嚴重時會造成斷股、斷線，大大地縮短了導線的使用壽命，特別是在沿海一帶導線壽命特別低。如福建省某海島上一35KV鋼芯鋁絞線僅使用5年就出現斷線斷股，相對于鋼芯鋁絞線30-40年的使用壽命，低很多。這可能是由于海島上潮濕的海洋大氣、常年4級以上的風以及夏秋季的多臺風，導致濕潮的大氣腐蝕、小孔腐蝕和應力腐蝕。值得一提的是，從失效導線每層的腐蝕情況看，內層鋁絞線的腐蝕比外層鋁絞線的腐蝕更為嚴重，這可能還與表層鋁絞線存在縫隙有關，腐蝕介質通過表層縫隙進入內層表面，內層表面的腐蝕產物卻無法從縫隙排出，而產生更大的應力集中，使腐蝕更嚴重。因此對于鋼芯鋁絞線，若能實現在表面產生一層耐風動、結合力良好的耐蝕層，減少腐蝕介質侵入內層鋁絞線，無疑將大大延長導線的使用壽命。

化學鍍是一種在無外加電流的狀態下，利用鍍液中的還原劑在活化工件表面上自催化還原沉積，從而得到鍍層的方法。Ni-P化學鍍是以次磷酸鹽為還原劑將鍍液中的鎳離子還原成金屬鎳，沉積到零件表面上，直至達到所需要的厚度，然后將零件取出，反應就會停止。化學鍍鎳的同時，磷酸鹽本身也會被還原，共同沉積到金屬零件的表面上，因此，所得鍍層為鎳磷二元合金。通過調整P的含量，就可以獲得不同物相的Ni-P鍍層。一般對于二元Ni-P，P含量超過8%就可以獲得非晶鍍層。此外，化學鍍操作方便、工藝簡單，化學鍍鎳可以使鋁及鋁合金的耐蝕性和耐磨性有較大程度地提高，并且不受形狀的限制，是鋁及鋁合金、鋼制品表面處理方法中成本較低且最有前景的工藝方法。

20世紀70年代末，鋁及其合金化學鍍鎳在技術上己經有了突破，并且取得了廣泛應用，而到目前為止二次浸鋅工藝(又稱鋅酸鹽處理)仍被認為適用于大多數鋁及鋁合金的最可靠技術，化學鍍鎳磷合金的工藝流程為：預鍍件→除油→水洗→堿洗→水洗→酸洗→水洗→浸鋅→水洗→退鋅→水洗→二次浸鋅→水洗→堿性化學預鍍鎳→水洗→酸性化學鍍鎳。但由于鋁絞線的鋁表面具有致密的氧化膜，使其不能獲得結合良好的金屬鍍層。為了得到結合性良好的金屬鍍層，必須先除掉這層氧化膜，并保證在金屬鍍層鍍上之前不重新生成，這是鋁及其合金前處理的關鍵。因此，如何克服上述問題，在鋼芯鋁絞線表面進行化學鍍，從而實現鋼芯鋁絞線耐腐蝕、使用壽命延長，是一個新的研究熱點，目前還未有相關理論和應用研究的報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種表面含Ni-P-植酸非晶鍍層的高耐蝕鋼芯鋁絞線，通過在鋼芯和鋁絞線表面分別鍍上一層含Ni-P-植酸的非晶鍍層，在保持鋼芯鋁絞線的力學性能和電學性能不變的基礎上，利用該非晶鍍層優異的耐蝕耐候性能，使制備的鋼芯鋁絞線表面不出現縫隙，即使在強振動后仍能保持良好的耐蝕性，特別適合于沿海潮濕、冷雨等極端氣候環境下使用。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：