本發(fā)明涉及導(dǎo)電u型掛環(huán)，尤其是涉及一種具有抗蝕耐磨導(dǎo)電重熔層的u型掛環(huán)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在輸電鐵塔中，輸電導(dǎo)線是電能傳輸?shù)暮诵?，而直接支撐這些導(dǎo)線的u形掛環(huán)則是保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵組件，其抗腐蝕、耐磨和導(dǎo)電性能尤為重要。然而，輸電線路長(zhǎng)期暴露在大風(fēng)、鹽霧等惡劣環(huán)境中，外加載荷使得u形掛環(huán)容易發(fā)生疲勞磨損和電化學(xué)腐蝕。此外，高壓輸電線路運(yùn)行過(guò)程中，架空地線中的感應(yīng)電流通過(guò)金具泄入大地，荷載和振動(dòng)會(huì)加劇磨損并導(dǎo)致接觸電阻變化。這會(huì)引起u形掛環(huán)弧口處局部過(guò)熱，甚至出現(xiàn)電弧放電現(xiàn)象，進(jìn)一步加劇腐蝕和磨損，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致線路斷裂，影響整體電網(wǎng)的安全性。

2、專利cn201620145085.7公開了一種鍍鋅u形掛環(huán)，但在實(shí)際應(yīng)用中，掛環(huán)弧口處經(jīng)常出現(xiàn)局部磨損，且當(dāng)感應(yīng)電流通過(guò)時(shí)，容易出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，加劇磨損和腐蝕。對(duì)易蝕區(qū)域進(jìn)行局部表面強(qiáng)化可以有效降低成本，盡管熱噴涂和堆焊技術(shù)已被提出以增強(qiáng)材料的表面耐磨性，但它們各有不足。

3、專利cn201410520792.5公開了一種熱噴涂復(fù)合銅鋁合金涂層的制備方法，但熱噴涂涂層主要通過(guò)機(jī)械結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度低，容易剝落。

4、專利cn202310462618.9公開了一種堆焊耐磨板的制造方法，但堆焊則對(duì)基體的熱影響大，易導(dǎo)致掛環(huán)弧口處變形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：為了克服背景技術(shù)的不足，本發(fā)明第一目的是公開一種具有抗蝕耐磨導(dǎo)電重熔層的u型掛環(huán)；

2、第二目的是公開上述u型掛環(huán)的制備方法，本方法通過(guò)激光熔覆技術(shù)，在u型掛環(huán)的弧口區(qū)域制備一種抗蝕、耐磨、導(dǎo)電的熔覆層，實(shí)現(xiàn)熔覆層與基材的冶金結(jié)合，顯著提高結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)減少基材的熱影響，避免變形問(wèn)題，從而顯著提升u型掛環(huán)在惡劣環(huán)境下的服役壽命和性能。

3、技術(shù)方案：本發(fā)明所公開的具有抗蝕耐磨導(dǎo)電重熔層的u型掛環(huán)，所述u型掛環(huán)的基材采用q235鋼，熔覆材料采用cr、ni和cu。

4、進(jìn)一步的，熔覆材料采用如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的金屬粉末：15-25％?cr、25-35％ni、余量cu。

5、相對(duì)應(yīng)的，本發(fā)明所公開的具有抗蝕耐磨導(dǎo)電重熔層的u型掛環(huán)的制備方法，包括以下步驟：

6、s1、基材表面處理；

7、s2、稱取熔覆金屬粉末并混合；

8、s3、粉末干燥備用；

9、s4、基材表面預(yù)熱；

10、s5、將混合后的金屬粉末激光熔覆于基材表面形成銅基熔覆層；

11、s6、對(duì)熔覆后的基材進(jìn)行壓彎成形；

12、s7、對(duì)熔覆層進(jìn)行激光重熔處理。

13、進(jìn)一步的，s1中包括采用車床去除基材表面浮銹和氧化層，以避免對(duì)熔覆層產(chǎn)生不良影響，通過(guò)激光毛化增加表面粗糙度，以增強(qiáng)熔覆層與基材的結(jié)合性，采用無(wú)水乙醇清洗表面，并在基材兩端加工螺紋。

14、進(jìn)一步的，s2中采用如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的熔覆金屬粉末：25-35％ni、15-25％cr、余量cu；cu粉末平均粒度為100μm，ni粉末平均粒度為100μm，cr粉末平均粒度為150μm，所有粉末純度均大于99.5％；

15、在球磨儀中混合，球磨時(shí)采用氧化鋯磨球，球料比為1:5，球磨轉(zhuǎn)速設(shè)置為300-400r/min，球磨時(shí)間為3h，其中順時(shí)針1.5h，逆時(shí)針1.5h，中間停10min。

16、進(jìn)一步的，s3中將混合均勻的粉末在150℃下干燥1h，使用管徑為1.5mm的漏斗進(jìn)行流動(dòng)性測(cè)試，合格的粉末裝入送粉器中備用。

17、進(jìn)一步的，s4中基材裝夾在工作臺(tái)上，預(yù)熱時(shí)激光功率設(shè)置為400-600w，預(yù)熱時(shí)間為5-10min，使基體溫度達(dá)到200-300℃。

18、進(jìn)一步的，s5中采用同軸送粉的超高速激光熔覆技術(shù)，送粉時(shí)加入氬氣作為保護(hù)氣，掃描速度1.6mm/s，送粉率13.5g/min，激光功率為2500-3000w，光斑直徑為1mm，熔覆層厚度大于等于1.5mm。

19、進(jìn)一步的，s6中選擇壓彎模具并安裝在壓彎?rùn)C(jī)上，確保固定牢固，將冷卻后的基材放置在模具中，預(yù)熱至250℃，以減少應(yīng)力集中，對(duì)準(zhǔn)壓彎位置，用固定夾具穩(wěn)固，確保在壓彎過(guò)程中不移位；

20、設(shè)置壓彎?rùn)C(jī)參數(shù)：壓彎角度90度，壓力600mpa，速度40mm/min，逐漸增加壓力，將基材鋼棒壓彎成u型，壓彎完成后，將u型掛環(huán)從模具中取出，自然冷卻至室溫。

21、進(jìn)一步的，s7為在s6中基材溫度自然降至150-200℃時(shí)進(jìn)行激光重熔；

22、激光功率為1100-1500w，掃描速度為1.6mm/s，光斑直徑為1mm，在重熔過(guò)程中，激光掃描方向與熔覆時(shí)的方向保持一致。

23、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為：

24、(1)采用的銅-鎳-鉻熔覆層顯著增強(qiáng)了u型掛環(huán)的抗腐蝕性能；

25、鉻與氧氣反應(yīng)生成的氧化鉻具有極強(qiáng)的附著力和穩(wěn)定性，能夠在金屬表面形成一層致密的保護(hù)膜，阻隔金屬與腐蝕介質(zhì)的直接接觸。在電化學(xué)環(huán)境中，鉻和鎳與電解質(zhì)溶液中的離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，進(jìn)一步增強(qiáng)氧化膜的穩(wěn)定性，形成不溶性氧化物，提升保護(hù)效果。

26、(2)具有極高的硬度，鉻作為增強(qiáng)相顯著提高了熔覆層的耐磨性。鎳和鉻的加入進(jìn)一步增強(qiáng)了合金的整體強(qiáng)度和耐磨性能，減少摩擦引起的磨損，延長(zhǎng)了u型掛環(huán)的使用壽命。

27、(3)銅作為基體材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，有效降低弧口處的接觸電阻，減少局部過(guò)熱現(xiàn)象。

28、(4)激光熔覆技術(shù)相比傳統(tǒng)的堆焊技術(shù)，具有熱輸入可控、熱影響區(qū)小的優(yōu)點(diǎn)，使熔覆層與q235鋼基材之間實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度更高，不易剝落，確保熔覆層長(zhǎng)期穩(wěn)定和耐用。(

29、(5)激光重熔過(guò)程相當(dāng)于退火，可以再一次對(duì)重熔層進(jìn)行加熱，降低激光熔覆導(dǎo)致的內(nèi)部氣孔和裂紋等缺陷，減小表面粗糙度，細(xì)化組織，減少應(yīng)力集中。

30、(6)本方法制作成本低，工藝簡(jiǎn)單，制備的重熔層u型掛環(huán)具有優(yōu)異的導(dǎo)電、耐磨、抗蝕性能，解決了u型掛環(huán)長(zhǎng)壽命服役的需求。此外，該方法還可以對(duì)已磨損的u型掛環(huán)進(jìn)行修復(fù)再利用，進(jìn)一步節(jié)約成本，符合綠色低碳的理念。

技術(shù)特征：

1.一種具有抗蝕耐磨導(dǎo)電重熔層的u型掛環(huán)，其特征在于：所述u型掛環(huán)的基材采用q235鋼，熔覆材料采用cr、ni和cu。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有抗蝕耐磨導(dǎo)電重熔層的u型掛環(huán)，其特征在于：熔覆材料采用如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的金屬粉末：15-25％cr、25-35％ni、余量cu。

3.權(quán)利要求1所述的具有抗蝕耐磨導(dǎo)電重熔層的u型掛環(huán)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有抗蝕耐磨導(dǎo)電重熔層的u型掛環(huán)的制備方法，其特征在于：s1中包括采用車床去除基材表面浮銹和氧化層，通過(guò)激光毛化增加表面粗糙度，采用無(wú)水乙醇清洗表面，并在基材兩端加工螺紋。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有抗蝕耐磨導(dǎo)電重熔層的u型掛環(huán)的制備方法，其特征在于：s2中采用如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的熔覆金屬粉末：25-35％ni、15-25％cr、余量cu；cu粉末平均粒度為100μm，ni粉末平均粒度為100μm，cr粉末平均粒度為150μm，所有粉末純度均大于99.5％；

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有抗蝕耐磨導(dǎo)電重熔層的u型掛環(huán)的制備方法，其特征在于：s3中將混合均勻的粉末在150℃下干燥1h，使用管徑為1.5mm的漏斗進(jìn)行流動(dòng)性測(cè)試，合格的粉末裝入送粉器中備用。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有抗蝕耐磨導(dǎo)電重熔層的u型掛環(huán)的制備方法，其特征在于：s4中基材裝夾在工作臺(tái)上，預(yù)熱時(shí)激光功率設(shè)置為400-600w，預(yù)熱時(shí)間為5-10min，使基體溫度達(dá)到200-300℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有抗蝕耐磨導(dǎo)電重熔層的u型掛環(huán)的制備方法，其特征在于：s5中采用同軸送粉的超高速激光熔覆技術(shù)，送粉時(shí)加入氬氣作為保護(hù)氣，掃描速度1.6mm/s，送粉率13.5g/min，激光功率為2500-3000w，光斑直徑為1mm，熔覆層厚度大于等于1.5mm。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有抗蝕耐磨導(dǎo)電重熔層的u型掛環(huán)的制備方法，其特征在于：s6中選擇壓彎模具并安裝在壓彎?rùn)C(jī)上，確保固定牢固，將冷卻后的基材放置在模具中，預(yù)熱至250℃，對(duì)準(zhǔn)壓彎位置，用固定夾具穩(wěn)固；

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有抗蝕耐磨導(dǎo)電重熔層的u型掛環(huán)的制備方法，其特征在于：s7為在s6中基材溫度自然降至150-200℃時(shí)進(jìn)行激光重熔；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種具有抗蝕耐磨導(dǎo)電重熔層的U型掛環(huán)，所述U型掛環(huán)的基材采用Q235鋼，熔覆材料采用Cu、Ni和Cr。相對(duì)應(yīng)的，還公開了上述U型掛環(huán)的制備方法，包括以下步驟：基材表面處理；稱取熔覆金屬粉末并混合；粉末干燥備用；基材表面預(yù)熱；將混合后的金屬粉末激光熔覆于基材表面形成銅基熔覆層；對(duì)熔覆后的基材進(jìn)行壓彎成形；對(duì)熔覆層進(jìn)行激光重熔處理。本方法通過(guò)激光熔覆技術(shù)，在U型掛環(huán)的弧口區(qū)域制備一種抗蝕、耐磨、導(dǎo)電的熔覆層，實(shí)現(xiàn)熔覆層與基材的冶金結(jié)合，顯著提高結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)減少基材的熱影響，避免變形問(wèn)題，從而顯著提升U型掛環(huán)在惡劣環(huán)境下的服役壽命和性能。

技術(shù)研發(fā)人員：左雪,文達(dá),周元?jiǎng)P,吳恒恒,丁宇,王崎宇,王劍橋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8