[发明专利]一种表面镀有高耐蚀Ni‑P非晶涂层的钢芯铝绞线

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面镀有高耐蚀Ni-P非晶涂层的钢芯铝绞线。

背景技术

钢芯铝绞线是由心部的镀锌钢丝或镀锌钢丝铰接成的钢芯，外面由一层或几层铰接的铝绞线组成。铝绞线使用的铝纯度很高，根据国标GB1179-2008，铝股线中含硅不大于0.13%、铁不大于0.16%、硅加铁不大于0.26%、钛钒锰铬之和不大于0.01%，表面会形成一层致密的钝化膜，并且与铝基体结合非常牢固，就是因为这层天然的氧化膜，使铝及其合金在常规的环境中性能稳定，不容易腐蚀。钢芯铝绞线一方面在风、冰冻以及其他恶劣环境因素影响下会摆晃，产生微动磨损和微动疲劳；另一方面在大气中受水分、化学气体、尘埃和盐类物质等侵蚀性介质的作用发生腐蚀，导致导线明显变脆，抗拉强度大幅降低，从而影响输电效果，更严重的会发生断裂，造成严重的事故。为了保证输电线路能安全稳定的运送电流，有必要采取一定的防护措施，来减少事故的发生，因而，需要进行导线耐腐蚀涂层的研究。目前用来改善钢芯铝绞线表面状况的涂料存在以下的问题：涂料抗老化性能差，相对于钢芯铝绞线30-40年的使用寿命，一般涂料在外界的光、水分等环境条件作用下使用寿命为3-5年。与导线本体使用寿命相比很短，使得使用涂料来改善导线表面状况，进而提高导线使用寿命的这一技术路径受到很大的限制。在沿海一带，钢芯铝绞线的寿命更低，福建省某海岛上一35KV钢芯铝绞线仅使用5年就出现断线断股，这可能与海岛上潮湿的海洋大气和常年4级以上的风以及夏秋季的多台风有关，导致潮的大气腐蚀、小孔腐蚀和应力腐蚀。值得一提的是，从失效导线每层的腐蚀情况看，内层铝股线的腐蚀比外层铝股线的腐蚀更为严重，这可能还与表层铝股线的缝隙有关，使腐蚀介质通过表层进入内层表面，内层表面的腐蚀产物无法从缝隙排出，产生更大的应力集中，腐蚀更严重。因此对于钢芯铝绞线，必须在表面产生一层耐风动的结合力良好的耐蚀层，减少腐蚀介质侵入内层铝股线。

化学镀是一种在无外加电流的状态下，利用镀液中的还原剂在活化工件表面上自催化还原沉积，从而得到镀层的方法。Ni-P化学镀是以次磷酸盐为还原剂将镀液中的镍离子还原成金属镍，沉积到零件表面上，直至达到所需要的厚度，将零件取出，反应就会停止。化学镀镍的同时，磷酸盐本身也会被还原，共同沉积到金属零件的表面上，所得镀层为镍磷二元合金。通过调整P的含量，就可以获得不同物相的Ni-P镀层。一般对于二元Ni-P，P含量超过8%就可以获得非晶镀层。化学镀操作方便、工艺简单，化学镀镍可以使铝及铝合金的耐蚀性和耐磨性有较大程度地提高，并且不受形状的限制，是铝及铝合金表面处理方法中成本较低且最有前景的工艺方法。

20世纪70年代末，铝及其合金化学镀镍在技术上己经有了突破，并且取得了广泛应用。在该技术中，最重要的是有了比较可靠的、重复性好的前处理技术。到目前为止二次浸锌工艺(又称锌酸盐处理)仍被认为适用于大多数铝及铝合金的最可靠技术。但铝表面致密的氧化膜上不能获得结合良好的金属镀层。为了能够得到结合性良好的金属镀层，必须先除掉这层氧化膜，并保证在金属镀层镀上之前不重新生成。这是铝及其合金前处理的关键。

目前成熟可靠的铝及铝合金前处理工艺为二次浸锌工艺，其化学镀镍磷合金的工艺流程为：预镀件→除油→水洗→碱洗→水洗→酸洗→水洗→浸锌→水洗→退锌→水洗→二次浸锌→水洗→碱性化学预镀镍→水洗→酸性化学镀镍。二次浸锌工艺无疑增加了生产成本。

化学镀Ni-P非晶涂层的方式很多，配方也很多，既有二元的Ni-P，也可以增加Co，W，Al，SiC甚至PTFE等改善其耐蚀性和机械性能。

化学复合镀Ni-P-PTFE（聚四氟乙烯）是将PTFE颗粒分散于Ni-P镀层中。由于PTFE微粒的化学稳定性好，摩擦系数极低（仅为0.05），表面能也低且具有不粘性等特点，因而Ni-P-PTFE镀层在机械、纺织、化工等许多工业部门得到广泛应用。复合镀液中添加阳离子型表面活性剂可使PTFE粒子带正电荷，在静电吸附下能使更多的PTFE粒子沉积在金属表面，则镀层中复合粒子含量会增加。采用FC4和非离子FCl0表面活性剂混合可获得粒子分布均匀而且含量较高的复合镀层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面镀有高耐蚀Ni-P非晶涂层的钢芯铝绞线，在经喷砂或喷丸处理的钢芯铝绞线表面采用化学镀技术增加含Ni-P非晶涂层，所制备的铝绞线可以达到很好的耐蚀效果，整个操作过程简单。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：