專利名稱：一種輸電桿塔的長壽命防腐層及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料表面防腐蝕處理工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種輸電桿塔的長壽命
防腐層及其制作方法。
背景技術(shù)：
輸電桿塔是將電力從發(fā)電廠(站)輸送到變電站，再從各級變電站輸送到用戶的 專用設(shè)施。為了減少電能在長距離(如我國西電東送達(dá)幾千公里)輸送過程中的電能損失， 通常要先將發(fā)電廠(站)電能升壓到高壓或超高壓狀態(tài)。目前我國輸配電等級已達(dá)750kv， 1000kv超高壓輸配電技術(shù)也已試驗成功。隨著輸配電等級的提高，輸電桿塔變得越來越高、 越來越大，對其使用壽命的要求也越來越長。 輸電桿塔的使用壽命主要取決于使用的材質(zhì)、采用的結(jié)構(gòu)、焊接工藝及表面防腐 蝕處理工藝。輸電桿塔傳統(tǒng)的表面防腐蝕處理工藝是熱鍍鋅和熱噴鋅。熱鍍鋅是一種被廣 泛應(yīng)用的傳統(tǒng)防腐蝕工藝，防腐效果較好，但用于輸電鋼管桿塔會導(dǎo)致熱變形鋼管桿通常 是制作成錐形多棱中空柱體，受熱鍍鋅后易產(chǎn)生變形，由于外形不規(guī)則、上下不一樣，鋼管 桿產(chǎn)生變形后無法實行機(jī)械矯直，大多數(shù)采用火焰烘烤矯直，而這又破壞了鍍鋅層導(dǎo)致整 體防腐性能的降低；熱噴鋅層是一種多孔較疏松的結(jié)構(gòu)，水、空氣及各種電解質(zhì)能夠穿過空 隙進(jìn)入噴鋅層或接觸到基體，導(dǎo)致熱噴鋅層防腐功效降低。國內(nèi)外還有采用鋅鉻涂層、鋅鉻 復(fù)合涂層防腐工藝的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種輸電桿塔的長壽命防腐層及其制作方法，替代熱鍍鋅，
降低生產(chǎn)成本，節(jié)省能源，消除三廢污染。 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是 —種輸電桿塔的長壽命防腐層，是一種由金屬、非金屬及有機(jī)物組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)， 包括熱噴鋅底層、環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層、改性丙烯酸納米面層，主要由下述成分按重 量份比例組成，其中 1)熱噴鋅底層鋅或鋅合金絲Zn含量94 99. 99份、Al含量0. 01 6份；
2)環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層
環(huán)氧樹脂 10 20份； 鋅粉 60 80份； 固化劑t-31 :聚酰胺樹脂=1 :i 1 5份； 稀釋劑 二甲苯丁醇=8:2 10 20份； 3)改性丙烯酸納米面層 異氰酸酯加成物 3 15份； 改性丙烯酸樹脂 10 40份； 顏料+填料 5 20份；
固化齊U 0. 5 5份； 溶劑二甲苯乙酸丁酯=1 : i 10 45份。 所述的環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層使用的鋅粉為超細(xì)高活性鱗片狀鋅粉，鋅含量 為> 99. 99 % ，其細(xì)度超過500目。 所述的改性丙烯酸納米面層使用納米鋁粉漿作為顏料+填料，鋁粉片厚為10 100nm，片徑在1 10iim。 所述的一種輸電桿塔的長壽命防腐層的制作方法，步驟依次如下 1)熱噴鋅底層采用鋅或鋅合金絲電弧噴涂，噴涂層的厚度為100iim 150iim，與
基體結(jié)合力要求為劃格法無脫落，錘擊法無開裂； 2)環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層在步驟1)結(jié)束后立即實施，采用高壓無氣噴涂機(jī) 實施，壓力15 20Mps，粘度40 60秒，濕膜厚度30 40 y m，干膜厚度15 20 y m ;
3)改性丙烯酸納米面層涂敷在環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層上，濕膜厚度30 40 ii m，干膜厚度15 20 ii m，涂敷方法采用高壓無氣噴涂或刷、滾、噴等常規(guī)方法。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是采用環(huán)氧富鋅重防腐中間層替代鉻酸鹽 對噴鋅層進(jìn)行封閉，防腐性能優(yōu)異，耐銅加速醋酸鹽霧腐蝕試驗達(dá)1000h以上(大約相當(dāng)于 中性鹽霧試驗8000h)，抗碰撞沖擊性能好，該技術(shù)可替代熱鍍鋅，降低生產(chǎn)成本，節(jié)省能源， 消除三廢污染，一次處理的使用壽命達(dá)50年以上，可用于電力、交通、化工等領(lǐng)域，有顯著 的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的作進(jìn)一步說明 本發(fā)明的一種輸電桿塔的長壽命防腐層，是一種由金屬、非金屬及有機(jī)物組成的 復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括熱噴鋅底層、環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層、改性丙烯酸納米面層。直接與鋼 結(jié)構(gòu)接觸和結(jié)合的底層為熱噴鋅底層熱噴涂的熱源可以是電弧，不推薦乙炔-氧火焰，進(jìn) 行電弧噴涂，最好是等離子弧噴涂。熱噴涂層的厚度要達(dá)到lOOym以上，與基體結(jié)合力要 求達(dá)到劃格法無脫落，錘擊法無開裂。 熱噴涂前對鋼結(jié)構(gòu)基體表面質(zhì)量的要求鋼板要經(jīng)過拋丸法除銹，達(dá)到表面無油 跡、無灰塵、無銹跡，潔凈度達(dá)到Sa2^ ，粗糙度Rz30 80 ii m。 熱噴涂作業(yè)時對環(huán)境的要求大氣溫度> 5t:或基體金屬溫度高于大氣露點3°C， 空氣濕度《80%。 噴涂間隔的要求鋼板拋丸處理后立即進(jìn)行噴涂，需要間隔的，晴好天氣《8h，陰 雨天氣《2h。 本發(fā)明的環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層起到封閉作用，噴鋅層利用自身的電化學(xué)保 護(hù)作用，犧牲自己以保護(hù)鋼鐵基體免受腐蝕，但噴鋅層本身是一種多孔的由金屬鋅的微小 顆粒疊加而成的較為疏松的結(jié)構(gòu)，存在水、空氣、電解質(zhì)通過空隙透過它而侵害鋼基體的可 能性，必須進(jìn)行封閉。采用該種封閉層的作用有二 a.封閉作用在有效封閉層的厚度內(nèi)(濕膜40iim，干膜20iim)，由于使用鱗片狀 鋅粉可以實現(xiàn)更多層的鋅片重疊，封閉效果更好。
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b.自身具有優(yōu)良防腐效果環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層中鋅粉含量達(dá)75 80%， 而且均勻地分散在環(huán)氧樹脂中并被樹脂包裹起來，也能起到電化學(xué)保護(hù)作用，而且使這種 犧牲自己保護(hù)基體的過程由于樹脂的包裹而變得緩慢而持久。本發(fā)明采用超細(xì)高活性鱗片 狀鋅粉作為主要成分，使用鱗片狀鋅粉的另一個優(yōu)點是涂料中的鋅粉不易沉淀，使用時好 攪拌。 環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層要在噴鋅結(jié)束后立即實施，其原理一是在噴鋅層未完 全冷卻，水、空氣、電解質(zhì)未及到達(dá)基體前就實施了封閉；二是利用工件噴鋅后的余熱可使 封閉涂層盡快固化，而固化是涂料起作用的必要前提。 本發(fā)明的改性丙烯酸納米面層的作用是進(jìn)一步提高防護(hù)層耐腐蝕性能和防止防 護(hù)層老化和黃變。環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層的一個弱點是耐老化性較差環(huán)氧樹脂中含 有醚鍵，樹脂分子在太陽光紫外線照射下易降解斷鏈，涂層易失光和粉化。納米鋁粉漿具有 特殊光學(xué)性能即有對紫外線的屏蔽作用和對紅外線的反射作用，使防腐涂層在長期使用后 仍能保持不粉化、不褪色、不龜裂、不脫落。 本申請人于2006年底提出申請并于2009年2月11日獲得授權(quán)的專利《II型鋅 鉻復(fù)合涂層防腐技術(shù)》(專利號ZL200610134432. 7)公開了一種金屬結(jié)構(gòu)件的腐蝕防護(hù)技 術(shù)，本專利與上述專利本質(zhì)的區(qū)別在于 1.采用了完全不同的封閉工藝采用環(huán)氧富鋅重防腐涂層替代鉻酸鹽對噴鋅層 進(jìn)行封閉。其優(yōu)點有二 a.前者比后者不僅封閉效果好，而且封閉層本身還具有電化學(xué)保護(hù)作用； b.采用環(huán)氧富鋅重防腐涂層封閉可以不受季節(jié)、氣溫的限制實施，而鉻酸鹽封閉
在冬季實施不易干燥，甚至?xí)Y(jié)冰。
2.面層不同原專利納米涂層成膜材料是環(huán)氧改性聚氨酯樹脂，本發(fā)明的納米涂
層成膜材料是改性丙烯酸樹脂和異氰酸酯加成物。
本發(fā)明經(jīng)過實驗室腐蝕試驗可達(dá)到以下效果 銅加速醋酸鹽霧腐蝕試驗1000h以上； 二氧化硫氣體腐蝕試驗500h以上； 干濕交替腐蝕試驗300h以上；預(yù)計實際使用壽命在50年以上。
實施例1 輸電塔桿經(jīng)下料、拋丸除銹、壓制成型、內(nèi)噴鋅、合縫成型、焊接、打磨、二次打砂 后，按以下步驟作防腐處理 1)熱噴鋅底層采用純鋅絲電弧噴涂，鋅含量99.99%;噴鋅層厚度為100 y m，與基 體結(jié)合力要求為劃格法無脫落，錘擊法無開裂； 2)環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層在步驟1)結(jié)束后立即實施，涂料組成環(huán)氧樹脂 15%，超細(xì)高活性鱗片狀鋅粉70%，固化劑3%，溶劑12%。采用高壓無氣噴涂機(jī)實施，壓力 20Mps，粘度60秒，濕膜厚度40 ii m，干膜厚度20 y m ; 3)改性丙烯酸納米面層涂敷在環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層上，涂料組成
異氰酸酯加成物改性丙烯酸樹脂納米鋁粉漿固化劑溶劑的重量組分比為
12 : 33 : 15 : 2 : 38。溶劑為二甲苯和乙酸丁酯(l : 1)。涂敷厚度濕膜40iim，干膜 20iim;涂敷方法采用噴涂。
實施例2 輸電塔桿經(jīng)下料、拋丸除銹、壓制成型、內(nèi)噴鋅、合縫成型、焊接、打磨、二次打砂 后，按以下步驟作防腐處理 1)熱噴鋅底層采用鋅合金絲電弧噴涂，鋅含量95%、鋁含量5% ;噴鋅層厚度為 130iim，與基體結(jié)合力要求為劃格法無脫落，錘擊法無開裂； 2)環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層在步驟1)結(jié)束后立即實施，涂料組成環(huán)氧樹脂 14% ，超細(xì)高活性鱗片狀鋅粉71 % ，固化劑5% ，溶劑10% 。采用高壓無氣噴涂機(jī)實施，壓力 15Mps，粘度55秒，濕膜厚度30 ii m，干膜厚度15 y m ; 3)改性丙烯酸納米面層涂敷在環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層上，涂料組成
異氰酸酯加成物改性丙烯酸樹脂納米鋁粉漿固化劑溶劑的重量組分比為 io : 40 : 20 : 5 : 45。溶劑為二甲苯和乙酸丁酯(i : i)。涂敷厚度濕膜30iim，干膜
15 ii m ;涂敷方法采用高壓無氣噴涂。
實施例3 輸電塔桿經(jīng)下料、拋丸除銹、壓制成型、內(nèi)噴鋅、合縫成型、焊接、打磨、二次打砂 后，按以下步驟作防腐處理 1)熱噴鋅底層采用鋅合金絲電弧噴涂，鋅含量97%、鋁含量3% ;噴鋅層厚度為 130iim，與基體結(jié)合力要求為劃格法無脫落，錘擊法無開裂； 2)環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層在步驟1)結(jié)束后立即實施，涂料組成環(huán)氧樹脂 15%，超細(xì)高活性鱗片狀鋅粉73%，固化劑2%，溶劑10%。采用高壓無氣噴涂機(jī)實施，壓力 18Mps，粘度50秒，濕膜厚度35 ii m，干膜厚度18 y m ; 3)改性丙烯酸納米面層涂敷在環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層上，涂料組成
異氰酸酯加成物改性丙烯酸樹脂納米鋁粉漿固化劑溶劑的重量組分比為 3 : io : 5 : 0.5 : io。溶劑為二甲苯和乙酸丁酯(i : i)。涂敷厚度濕膜35ym，干膜
厚度18 ii m ;涂敷方法采用滾涂。
權(quán)利要求
一種輸電桿塔的長壽命防腐層，其特征在于，是一種由金屬、非金屬及有機(jī)物組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括熱噴鋅底層、環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層、改性丙烯酸納米面層，主要由下述成分按重量份比例組成，其中1)熱噴鋅底層鋅或鋅合金Zn含量94～99.99份、Al含量0.01～6份；2)環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層環(huán)氧樹脂10～20份；鋅粉60～80份；固化劑 T-31∶聚酰胺樹脂＝1∶11～5份；稀釋劑 二甲苯∶丁醇＝8∶210～20份；3)改性丙烯酸納米面層異氰酸酯加成物3～15份；改性丙烯酸樹脂10～40份；顏料+填料 5～20份；固化劑0.5～5份；溶劑 二甲苯∶乙酸丁酯＝1∶1 10～45份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸電桿塔的長壽命防腐層，其特征在于，所述的環(huán)氧富 鋅重防腐封閉中間層使用的鋅粉為超細(xì)高活性鱗片狀鋅粉，鋅含量^ 99. 99%，其細(xì)度超過 500目。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸電桿塔的長壽命防腐層，其特征在于，所述的改性丙 烯酸納米面層使用納米鋁粉漿作為顏料+填料，鋁粉片厚為10 100nm，片徑在1 10 ii m。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸電桿塔的長壽命防腐層的制作方法，其特征在于，制 作步驟依次如下 1) 熱噴鋅底層采用鋅或鋅合金絲電弧噴涂，噴涂層的厚度為100 ii m 150 ii m，與基體 結(jié)合力要求為劃格法無脫落，錘擊法無開裂；2) 環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層在步驟l)結(jié)束后立即實施，采用高壓無氣噴涂機(jī)實施， 壓力15 20Mps，粘度40 60秒，濕膜厚度30 40 y m，干膜厚度15 20 y m ;3) 改性丙烯酸納米面層涂敷在環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層上，濕膜厚度30 40 ii m， 干膜厚度15 20ym ;涂敷方法采用高壓無氣噴涂或刷、滾、噴等常規(guī)方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輸電桿塔的長壽命防腐層及其制作方法，是一種由金屬、非金屬及有機(jī)物組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中熱噴鋅底層采用鋅合金絲電弧噴涂，環(huán)氧富鋅重防腐封閉中間層包括環(huán)氧樹脂、鋅粉、固化劑、稀釋劑，采用高壓無氣噴涂機(jī)實施；改性丙烯酸納米面層包括異氰酸酯加成物、改性丙烯酸樹脂、顏料+填料、固化劑、溶劑，涂敷方法采用刷、滾、噴等常規(guī)方法。本發(fā)明的有益效果是采用環(huán)氧富鋅重防腐中間層替代鉻酸鹽對噴鋅層進(jìn)行封閉，防腐性能優(yōu)異，該技術(shù)可替代熱鍍鋅，降低生產(chǎn)成本，節(jié)省能源，消除三廢污染，一次處理的使用壽命達(dá)50年以上，可用于電力、交通、化工等領(lǐng)域，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
文檔編號C09D163/00GK101725268SQ20091022000
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者任萍, 姚光任, 孫洪濤, 張影 申請人:遼寧萬事達(dá)電力制造安裝有限公司