[发明专利]一种表面含Ni-P-植酸非晶镀层的耐腐蚀钢芯铝绞线的制备

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种表面含Ni-P-植酸非晶镀层的耐腐蚀钢芯铝绞线的制备。

背景技术

钢芯铝绞线是由芯部的镀锌钢丝或镀铝钢丝铰接成的钢芯，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GB1179-83，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，正因为这层天然的氧化膜，使得铝及其合金在常规的环境中性能稳定，不容易被腐蚀，能作为高压输电线路的主要导体材料。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的摆晃而产生微动磨损和微动疲劳；另一方面经受大气中水分、化学气体、尘埃和盐类物质等侵蚀性介质的作用影响，发生腐蚀，从沿海工业区、工业区、沿海地区和农村地区依次排列，腐蚀逐步减轻。微动和腐蚀往往会产生叠加效应（微动腐蚀），加剧导线的损伤造成断线、断股等输电事故。腐蚀破坏是钢芯铝绞线的主要破坏形式之一。导线的腐蚀形态有化学腐蚀和电化学腐蚀，并以电化学腐蚀为主，而且主要是外层腐蚀。当空气湿度较大时，导线表面水分会凝聚成水膜，大气的O₂、CO₂及其它气体如H₂S、NH₂、SO₂、NO₂、Cl₂、HCl等和盐类物质溶解于水膜中，形成电解液薄层。电解液薄层与金属氧化膜发生反应而产生孔蚀。在导线内部铝股与镀锌钢芯接触层，由于金属电极电位差异，也会产生接触腐蚀。铝股受腐蚀后表面会产生白色粉末，并布满麻点，铝股与钢芯接触层也会产生白色粉末状物，同时导线明显变脆，抗拉强度明显降低，严重时会造成断股、断线，大大地缩短了导线的使用寿命。特别在沿海一带，寿命特别低。如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，相对于钢芯铝绞线30-40年的使用寿命来说，寿命低很多。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。随着目前极端气候条件的增多，对钢芯铝绞线提出了更高的要求。

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、钢制品表面处理方法中成本较低且最有前景的工艺方法。

 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。以钢为基体的Ni-P镀技术已较成熟，并且取得广泛应用[李宁,袁国伟,黎德育.化学镀镍基合金理论与技术.哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2000]。但用于钢芯铝绞线的钢芯上却无报导。

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。钢芯铝绞线表面进行化学镀的理论和应用研究也未见报导。

发明内容