防腐涂层、使用该涂层的隔离开关弹簧件及其制备方法

摘要

本发明公开了一种防腐涂层、使用该涂层的隔离开关弹簧件及其制备方法，该防腐涂层由底层和面层组成，所述底层为由达克罗涂料形成的达克罗层，所述面层为由聚酯氨基烤漆形成的烤漆层；使用该涂层的隔离开关弹簧件表面涂覆有防腐涂层，该防腐涂层由底层和面层组成，所述底层为由达克罗涂料形成的达克罗层，所述面层为由聚酯氨基烤漆形成的烤漆层。本发明的防腐涂层，具有优良的表面抗磕碰划伤性能和表面防锈蚀性能，防腐时间长，维护费用低。本发明的使用该涂层的隔离开关弹簧件，表面涂覆本发明的防腐涂层，具有优良的表面防腐性能、抗冲击性能、耐热性能和表面稳定性，延长了弹簧件的工作寿命，降低了隔离开关的维护费用。

说明书

技术领域

本发明属于电气设备防腐技术领域，具体涉及一种防腐涂层、使用该涂层的隔离开关 弹簧件及其制备方法。

背景技术

隔离开关是在电路中起隔离作用的，是电力系统中用量最多的一种输变电设备，它本 身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，它的运行情况对 电网的安全性有着重要的影响。隔离开关的主要作用为：分闸后，建立可靠的绝缘间隙， 将需要检修的设备或线路与电源用一个明显断开点隔开，以保证检修人员和设备的安全； 根据运行需要，换接线路；可用来分、合线路中的小电流，如套管、母线、连接头、短电 缆的充电电流，开关均压电容的电容电流，双母线换接时的环流以及电压互感器的励磁电 流等；根据不同结构类型的具体情况，可用来分、合一定容量变压器的空载励磁电流。高 压隔离开关按其安装方式的不同，可分为户外高压隔离开关与户内高压隔离开关。户外高 压隔离开关指能承受风、雨、雪、污秽、凝露、冰及浓霜等作用，适于安装在露台使用的 高压隔离开关。隔离开关在低压设备中主要适用于民宅、建筑等低压终端配电系统，主要 功能为带负荷分断和接通线路。

户外高压隔离开关是受环境和气候条件影响最大的一种电器设备，它的运行条件比较 恶劣，长年累月经受风吹、雨淋、日晒和冰雪、霜露、湿热的影响，加上沙尘、盐雾、污 秽和鸟虫的侵害，隔离开关中的弹簧件很容易出现磕碰划伤和锈蚀现象，影响产品外观， 造成弹簧件弹性减弱、疲劳变形、接触不良等问题，进而引起导电回路过热、触头烧损等 问题，严重影响产品性能和工作寿命，增大维护的工作量和维护费用，并威胁着电力系统 的安全运行。

现有技术中，隔离开关的弹簧件多采用油漆和电镀锌来防护，普通油漆不能承受严重 的大气腐蚀，其保护周期太短，每年需重刷一次；锌层在污染的工业大气中腐蚀速度达6～ 15μm/年，由于电镀锌层厚度有限，一般为18～30μm，长期直接暴露在潮湿大气中的电 镀锌件，锈蚀严重；近年来逐渐发展起来的达克罗、达克罗与丙烯酸聚氨酯面漆相结合的 工艺由于防腐周期短、维护费用高也不能满足隔离开关弹簧件的防腐要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种防腐涂层，具有优良的表面抗磕碰划伤性能和表面防锈蚀性 能，防腐时间长，维护费用低。

本发明的第二个目的是提供一种使用该涂层的隔离开关弹簧件。

本发明的第三个目的是提供一种隔离开关弹簧件的制备方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种防腐涂层，该防腐涂层由底层 和面层组成，所述底层为由达克罗涂料形成的达克罗层，所述面层为由聚酯氨基烤漆形成 的烤漆层。

所述达克罗涂料由以下原料组成：锌粉20～25g、铝粉3.5～5g、正丁醇25～30ml、 丙二醇甲醚醋酸酯35～45ml、铬酸盐45～55g、聚氨酯树脂20～25g、消泡剂3～4ml，上 述原料的量可以同比例进行调整。

一种使用上述涂层的隔离开关弹簧件，所述弹簧件表面涂覆有防腐涂层，该防腐涂层 由底层和面层组成，所述底层为由达克罗涂料形成的达克罗层，所述面层为由聚酯氨基烤 漆形成的烤漆层。

所述达克罗层的厚度为5～10μm，所述烤漆层的厚度为20～30μm。

上述隔离开关弹簧件的制备方法，包括下列步骤：

1）清洗：使用有机溶剂清洗弹簧件，去除弹簧件表面的油污；

2）抛丸：使用抛丸处理去除弹簧件表面的锈蚀物；

3）涂覆达克罗涂料：将经过抛丸处理的弹簧件冷却至室温后，浸渍涂覆达克罗涂料 形成达克罗层，达克罗涂料的温度为室温，浸渍时间为0.5～2.0min；

4）甩干：将涂覆有达克罗层的弹簧件放入离心机中进行离心甩干；

5）固化：将甩干后的弹簧件放入固化炉中进行固化处理，固化处理分为两个阶段， 第一阶段为涂层预热，温度为60～80℃，时间为10～15min，第二阶段为高温固化，温度 为290～310℃，时间为30～60min；

6）冷却：将经过固化处理的弹簧件在常温下自然冷却，冷却时间为3～4h；

7）喷涂聚酯氨基烤漆：将冷却后的弹簧件表面的达克罗层上均匀喷涂聚酯氨基烤漆 形成烤漆层，流平时间为10～20min；

8）烘干：将喷涂有烤漆层的弹簧件进行烘干，即得。

步骤1）中所述有机溶剂为汽油。

步骤2）中所述抛丸处理，所用钢丸直径为0.5～0.6mm，抛丸机转速2900r/min，抛 丸处理时间为10min。

步骤4）中所述离心甩干，离心机转速为200～300r/min，离心甩干的时间为0.2～ 0.5min。

步骤6）中冷却方法也可以采用风冷，风冷时间为1～2h。

步骤8）中所述烘干的温度为140℃，烘干时间为30min。

本发明的隔离开关弹簧件的制备方法，步骤2）中经抛丸处理的工件温度比较高，待 降到室温方可进行下道工序。步骤3）中达克罗涂料在浸液槽的配制过程中，浸液槽中溶 液的温度不宜过高，应为室温，防止溶液自身发生反应。步骤4）中离心甩干的作用是除 去多余的涂层，使涂层均匀。步骤5）中固化的作用是使达克罗层固化成膜；涂层预热阶 段，工件吸热升温，稍微预热，注意升温不可过急，应让工件缓缓吸热，让涂层中的水分 逐渐逸出，避免涂层起泡，产生缺陷；高温固化阶段，固化炉中的温度应控制在工艺要求 的范围内，不可过高或过低，其决定了涂层在工件上的最终性能。步骤6）中可根据环境 温湿度选择自然冷却或风冷，采用风冷可提高冷却速度。步骤7）中喷涂烤漆层，提高防 腐涂层的耐蚀性及耐磨性。步骤8）中烘干使工件表面烤漆层固化致密。

本发明的防腐涂层，将达克罗涂料形成的达克罗层和聚酯氨基烤漆形成的烤漆层结合 在一起，弥补了两种涂层各自的缺陷，即达克罗层弥补了直接涂装造成的狭缝内及内腔涂 装不均匀的缺陷，而较硬的烤漆层弥补了达克罗涂层较软容易磕碰划伤的缺陷；具有优良 的表面抗磕碰划伤性能和表面防锈蚀性能。使用该涂层的隔离开关弹簧件，采用“达克罗 +聚酯氨基烤漆”相结合的新表面处理工艺，大大提升了隔离开关产品防腐能力，具有以 下显著的特点：

1）环保性：工艺流程的无污染和无公害，在生产加工及工件涂覆的整个过程中，不 会产生对环境有污染的废水、废气，不用三废治理，降低了处理成本；

2）高抗冲击性：传统工艺的弹簧件表面容易造成抗磕碰划伤，经过烤漆处理后，表 面涂层硬度可达4H；

3）高耐热性：表面可耐高温腐蚀，耐热温度可达300℃以上，大大超越了隔离 开关产品的实际运行工况要求；

4）无氢脆性：由于工艺流程的特点，可保证零件无氢脆现象，减少了零件加工后的 除氢工序处理；

5）良好的渗透性：针对零件中的深孔、狭缝、内壁等不易涂覆部位，均可形成 保护层；

6）高耐蚀性：零件表面形成涂层厚度为25～30μm，盐雾试验1000h以上无红锈 产生，用在隔离产品上可保证在户外防锈时间达20年～25年；

7）表面稳定性：依据《GB/T 9286-1998色漆和清漆漆膜的划格试验》进行了结 合力检测分析，结合力能够达到1级；

8）经济性：节省了因锈蚀造成的质量问题和更换零部件的费用，延长了弹簧件的使 用寿命，每年可节约费用10万。

本发明的使用该涂层的隔离开关弹簧件，表面涂覆本发明的防腐涂层，具有优良的表 面防腐性能，工作寿命长，维护费用低。本发明的隔离开关弹簧件的制备方法，工艺简单， 适合大规模工业化生产。

附图说明

图1为实验例2中抗冲击试验示意图，其中a为实施例1的防腐涂层，b为达克罗+ 丙烯酸聚氨酯面漆；

图2为实验例2中实施例1～3的防腐涂层的结合力试验示意图，其中c为实施例1 的防腐涂层，d为实施例2的防腐涂层，c为实施例3的防腐涂层；

图3为实验例2中达克罗+丙烯酸聚氨酯面漆的结合力试验示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例1

本实施例的防腐涂层由底层和面层组成，所述底层为由达克罗涂料形成的达克罗层， 所述面层为由聚酯氨基烤漆形成的烤漆层。所述达克罗涂料由以下原料组成：锌粉20g、 铝粉3.5g、正丁醇27ml、丙二醇甲醚醋酸酯45ml、铬酸盐50g、聚氨酯树脂25g、消泡剂 4ml，上述原料的量可以同比例进行调整。所述聚酯氨基烤漆是市售商品（牌号JAT-01， 郑州拓立涂料有限公司）。

本实施例的使用上述涂层的隔离开关弹簧件表面涂覆有防腐涂层，该防腐涂层由底层 和面层组成，所述底层为由达克罗涂料形成的达克罗层，所述面层为由聚酯氨基烤漆形成 的烤漆层。所述达克罗层的厚度为5μm，所述烤漆层的厚度为25μm。

本实施例的隔离开关弹簧件的制备方法，包括下列步骤：

1）清洗：使用汽油清洗弹簧件，去除弹簧件表面的油污；

2）抛丸：使用抛丸处理去除弹簧件表面的锈蚀物，抛丸处理中所用钢丸直径为0.5～ 0.6mm，抛丸机转速2900r/min，抛丸处理时间为10min；

3）涂覆达克罗涂料：将经过抛丸处理的弹簧件冷却至室温后，浸渍涂覆达克罗涂料 形成达克罗涂层，达克罗涂料的温度为室温，浸渍时间为0.5min；

4）甩干：将涂覆有达克罗涂层的弹簧件放入离心机中进行离心甩干，离心甩干中离 心机转速为250r/min，离心甩干的时间为0.4min；

5）固化：将甩干后的弹簧件放入固化炉中进行固化处理，固化处理分为两个阶段， 第一阶段为涂层预热，温度为60℃，时间为10min，第二阶段为高温固化，温度为300℃， 时间为45min；

6）冷却：将经过固化处理的弹簧件在常温下自然冷却，冷却时间为4h；

7）喷涂聚酯氨基烤漆：将冷却后的弹簧件表面均匀喷涂聚酯氨基烤漆形成烤漆层， 流平时间为10min，烤漆层厚度为20μm；

8）烘干：将喷涂有聚酯氨基烤漆的弹簧件进行烘干，烘干温度为140℃，烘干时间为 30min，即得。

实施例2

本实施例的防腐涂层由底层和面层组成，所述底层为由达克罗涂料形成的达克罗层， 所述面层为由聚酯氨基烤漆形成的烤漆层。所述达克罗涂料由以下原料组成：锌粉23g、 铝粉5g、正丁醇25ml、丙二醇甲醚醋酸酯40ml、铬酸盐55g、聚氨酯树脂22g、消泡剂 3ml，上述原料的量可以同比例进行调整。所述聚酯氨基烤漆是市售商品（牌号JAT-01， 郑州拓立涂料有限公司）。

本实施例的使用上述涂层的隔离开关弹簧件表面涂覆有防腐涂层，该防腐涂层由底层 和面层组成，所述底层为由达克罗涂料形成的达克罗层，所述面层为由聚酯氨基烤漆形成 的烤漆层。所述达克罗层的厚度为10μm，所述烤漆层的厚度为20μm。

本实施例的隔离开关弹簧件的制备方法，包括下列步骤：

1）清洗：使用汽油清洗弹簧件，去除弹簧件表面的油污；

2）抛丸：使用抛丸处理去除弹簧件表面的锈蚀物，抛丸处理中所用钢丸直径为0.5～ 0.6mm，抛丸机转速2900r/min，抛丸处理时间为10min；

3）涂覆达克罗涂料：将经过抛丸处理的弹簧件冷却至室温后，浸渍涂覆达克罗涂料 形成达克罗涂层，达克罗涂料的温度为室温，浸渍时间为1.0min；

4）甩干：将涂覆有达克罗涂层的弹簧件放入离心机中进行离心甩干，离心甩干中离 心机转速为200r/min，离心甩干的时间为0.5min；

5）固化：将甩干后的弹簧件放入固化炉中进行固化处理，固化处理分为两个阶段， 第一阶段为涂层预热，温度为80℃，时间为15min，第二阶段为高温固化，温度为290℃， 时间为30min；

6）冷却：将经过固化处理的弹簧件进行风冷，风冷时间为2h；

7）喷涂聚酯氨基烤漆：将冷却后的弹簧件表面均匀喷涂聚酯氨基烤漆形成烤漆层， 流平时间为20min，烤漆层厚度为20μm；

8）烘干：将喷涂有聚酯氨基烤漆的弹簧件进行烘干，烘干温度为140℃，烘干时间为 30min，即得。

实施例3

本实施例的防腐涂层由底层和面层组成，所述底层为由达克罗涂料形成的达克罗层， 所述面层为由聚酯氨基烤漆形成的烤漆层。所述达克罗涂料由以下原料组成：锌粉25g、 铝粉4.2g、正丁醇30ml、丙二醇甲醚醋酸酯35ml、铬酸盐45g、聚氨酯树脂20g、消泡剂 3.5ml，上述原料的量可以同比例进行调整。所述聚酯氨基烤漆是市售商品（牌号JAT-01， 郑州拓立涂料有限公司）。

本实施例的使用上述涂层的隔离开关弹簧件表面涂覆有防腐涂层，该防腐涂层由底层 和面层组成，所述底层为由达克罗涂料形成的达克罗层，所述面层为由聚酯氨基烤漆形成 的烤漆层。所述达克罗层的厚度为7μm，所述烤漆层的厚度为30μm。

本实施例的隔离开关弹簧件的制备方法，包括下列步骤：

1）清洗：使用汽油清洗弹簧件，去除弹簧件表面的油污；

2）抛丸：使用抛丸处理去除弹簧件表面的锈蚀物，抛丸处理中所用钢丸直径为0.5～ 0.6mm，抛丸机转速2900r/min，抛丸处理时间为10min；

3）涂覆达克罗涂料：将经过抛丸处理的弹簧件冷却至室温后，浸渍涂覆达克罗涂料 形成达克罗涂层，达克罗涂料的温度为室温，浸渍时间为2.0min；

4）甩干：将涂覆有达克罗涂层的弹簧件放入离心机中进行离心甩干，离心甩干中离 心机转速为300r/min，离心甩干的时间为0.2min；

5）固化：将甩干后的弹簧件放入固化炉中进行固化处理，固化处理分为两个阶段， 第一阶段为涂层预热，温度为70℃，时间为13min，第二阶段为高温固化，温度为310℃， 时间为60min；

6）冷却：将经过固化处理的弹簧件在常温下自然冷却，冷却时间为3h；

7）喷涂聚酯氨基烤漆：将冷却后的弹簧件表面均匀喷涂聚酯氨基烤漆形成烤漆层， 流平时间为15min，烤漆层厚度为20μm；

8）烘干：将喷涂有聚酯氨基烤漆的弹簧件进行烘干，烘干温度为140℃，烘干时间为 30min，即得。

实验例1

本实验例对实施例1～3的弹簧件进行盐雾耐蚀试验，试验方法依据标准《GB／T 1771 —2007色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》，试验周期为1058h，喷雾方式为连续喷雾。 试验结果如表1所示：

表1 盐雾耐蚀试验结果

从表1可以看出，对比例中，使用达克罗与丙烯酸聚氨酯面漆的弹簧件在552h出现 大面积的红锈，并最终导致锈蚀面积的扩大；而实施例1～3的具有达克罗层与聚酯氨基 烤漆层的弹簧件，盐雾试验可达1000h以上，说明其具有更优良的防腐性能。

实验例2

本实验例对涂覆有实施例1～3的防腐涂层的工件进行机械性能检测，其中硬度检测 试验的方法依据《GB/T 6739-2006色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》，耐冲击性检测试 验的方法依据《GB/T 20624.2-2006色漆和清漆快速变形（耐冲击性）试验第2部分： 落锤试验（小面积冲头）》，结合力检测试验的方法依据《GB/T9286-1998色漆和清漆漆膜 的划格试验》。检测试验结果如表2所示：

表2 机械性能检测结果

项目 防腐工艺 硬度 耐冲击性 结合力 实施例1 达克罗+聚酯氨基烤漆 5H 冲击处脱落，周围凸出面没有产生裂纹 1级 实施例2 达克罗+聚酯氨基烤漆 5H 冲击处脱落，周围凸出面没有产生裂纹 1级 实施例3 达克罗+聚酯氨基烤漆 5H 冲击处脱落，周围凸出面没有产生裂纹 1级

对比例 达克罗+丙烯酸聚氨酯面漆 2H 冲击凸出部分脱落，且周围凸出面产生裂纹 3级

从表2和图1可以看出，实施例1～3的防腐涂层的硬度和耐冲击性均优于达克罗+丙 烯酸聚氨酯面漆的涂层；从表2和图2、3可以看出，达克罗+丙烯酸聚氨酯面漆的涂层的 结合力为3级，不能满足隔离开关弹簧件的使用要求，而实施例1～3的防腐涂层的结合 力为1级，满足隔离开关弹簧件的使用要求。

实验例3

本实验例对实施例1～3所得的具有防腐涂层的弹簧件进行性能测试，并与现有技术 的弹簧件防腐工艺进行对比，结果如表3所示：

表3 隔离开关弹簧件防腐工艺性能测试结果

从表3可以看出，实施例1～3的隔离开关弹簧件，与采用电镀锌防腐工艺的弹簧件 相比，大大提高了耐蚀性、耐热性、渗透性，并且具有无氢脆性的特点；与单独采用达克 罗工艺的弹簧件相比，提高了耐蚀性和硬度；与采用达克罗+环氧底漆+丙烯酸聚氨酯面漆 的防腐工艺相比，减少了涂层的层数，缩短了工艺流程，节省了劳动时间，并且提高了表 面稳定性和硬度。

实验例4

本实验例依据隔离开关弹簧件的生产流程和现场运行情况，按照隔离开关弹簧件一年 期限内的锈蚀和维护情况，计算出产品维护费用，实施例1～3所得隔离开关弹簧件与现 有技术的环保经济性对比如表4所示：

表4 实施例1～3所得隔离开关弹簧件与现有技术的环保经济性对比

从表4可以看出，实施例1～3的隔离开关弹簧件，相对于采用电镀锌防腐工艺、单 独达克罗工艺、达克罗+环氧底漆+丙烯酸聚氨酯面漆的防腐工艺，防腐年限大大增加，极 大地延长了隔离开关弹簧件的工作寿命，减少维护的工作量，降低了维护费用。