一种电气绝缘设备金属表面处理防止C5F10O气体腐蚀的方法与流程

本发明属于气体绝缘开关装置技术领域，具体涉及一种电气绝缘设备金属表面处理防止c5f10o气体腐蚀的方法。

背景技术：

在中压或高压电气设备中，电绝缘和可能的电弧熄灭通常由封闭在设备中壳体内的气体来实现，以往常用的六氟化硫(sf6)具有相对高的介电强度、良好的热导性以及低介电损耗，但其具有极强的温室效应，出于保护环境的考虑，需要寻找一种新型绝缘气体来替代sf6。其中，全氟正丙基乙烯基醚(c5f10o)由于良好的绝缘性能开始得到关注，c5f10o化学性质稳定，温室效应潜能指数(gwp)约为1，大气寿命仅为15天，对环境影响远远小于sf6，是一种良好的新型绝缘替代气体。

然而，c5f10o若要得到广泛的应用，还需与电气设备内部的金属材料具有良好的相容性，具体指c5f10o受金属材料的影响发生分解的程度与金属材料受c5f10o影响性能劣化的程度都在可接受的范围内。在正常运行条件下，电流的热效应会使载流母线和开关触点产生一定的温升。在温升和过热故障的情况下，c5f10o会分解出自由基，和金属晶体发生接触，在化学吸附的情况下腐蚀气体绝缘设备中的金属材料且生成有害物质。例如，相关研究表明，c5f10o与电气开关设备中常用的载流导体材料紫铜会在80℃时相互发生反应，造成紫铜的腐蚀，易出现金属触头接触不良等情况，进而导致局部过热，加速紫铜导体的腐蚀，损坏电气设备部件。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种电气绝缘设备金属表面处理防止c5f10o气体腐蚀的方法，在保持金属材料强度和良好导电性的同时，阻隔金属材料与c5f10o气体接触，避免金属材料在高温下被c5f10o腐蚀，延长电气绝缘设备使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种电气绝缘设备金属表面处理防止c5f10o气体腐蚀的方法，步骤如下：

5)对电气绝缘设备接触c5f10o气体的部件表面进行清洗，除去部件表面油污；

6)对部件进行活化处理，活化部件金属表面；

7)在部件表面镀铝；

8)对部件表面进行氧化处理，在部件表面形成一层致密的氧化铝薄膜。

按上述方案，步骤3)在部件表面镀铝，铝层厚度为30～40μm。

上述电气绝缘设备金属表面处理防止c5f10o气体腐蚀的方法具体步骤如下：

1)将电气绝缘设备接触c5f10o气体的部件浸泡于除油剂中，在80～90℃浸泡，随后用80～90℃热水冲洗金属部件除去部件表面油污，所用除油剂组分及质量百分配比为：3～5wt％naoh，3～5wt％na2co3，余量为水；

2)将步骤1)清洗后的部件放入90～100℃活化剂中浸泡，活化剂组分及质量百分配比为：5wt％na2b4o7，1～1.5wt％nh4cl，余量为水；

3)采用热浸镀铝法在步骤2)活化处理后的部件表面镀一层铝，热浸镀铝法所用浸镀液成分为：5～6wt％si，1～1.5wt％的re(稀土元素)，余量为al；

4)将步骤3)表面镀有铝层的部件置于氧气中进行氧化处理，氧化处理温度为400～500℃，待冷却后得到成品。

按上述方案，步骤1)所述电气绝缘设备接触c5f10o气体的部件材质选自铜，铜合金。

按上述方案，步骤1)部件浸泡于除油剂的时间为5～8min。

按上述方案，步骤1)热水冲洗金属部件的时间为5～10min。

按上述方案，步骤2)部件在活化剂中浸泡时间为2～4min。

按上述方案，步骤3)热浸镀铝的温度为540～550℃，浸镀时间为3～5min。

按上述方案，步骤4)所述氧气体积浓度为99.99％以上，氧化处理时间为2～4h。

本发明首先对电气绝缘设备接触c5f10o气体的部件表面进行清洗，然后对部件表面进行活化，再采用热浸镀铝法在金属部件表面镀一层铝，活化处理使部件表面所得铝层完整无孔隙，而通过在镀铝液中添加适当比例的si和re(稀土元素)能提高部件在常温或局部过热时的长期耐腐蚀性，提高镀层的的加工性，同时还能减小铝膜厚度，最后对部件进行氧化处理在部件表面形成一层致密的氧化铝薄膜，有效避免了c5f10o与金属材料的相互接触，防止在过热情况下发生反应导致c5f10o分解和金属材料的腐蚀。

本发明的有益效果在于：本方法可以有效地防止气体绝缘介质c5f10o在较高温度时腐蚀电气绝缘设备内部的金属材料，延长电气绝缘设备使用寿命，同时，防止c5f10o与金属材料反应分解，保证绝缘气体的电气绝缘水平，避免影响电气设备的正常工作运行，防止产生毒性气体，并且操作流程简单，具有很好的工程应用价值。

附图说明

图1为未经处理的紫铜材料在不同温度下与c5f10o接触8小时后表面照片；

图2为实施例1表面处理后所得样品在不同温度下与c5f10o接触8小时后表面照片；

图3为未经处理的紫铜材料在250℃下与c5f10o接触8小时后表面的sem图；

图4为实施例1表面处理后所得样品在250℃下与c5f10o接触8小时后表面的sem图；

图5为c5f10o在不同温度下与未经处理的紫铜材料接触后的分解图；

图6为c5f10o在不同温度下与实施例1表面处理后所得样品接触后的分解图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1

一种电气绝缘设备金属部件(材质为紫铜)表面处理防止c5f10o气体腐蚀的方法，具体步骤如下：

1)对紫铜部件进行清洗：将紫铜部件浸泡于85℃的除油剂中，所用除油剂组分及质量百分配比为：5wt％naoh，3wt％na2co3，余量为h2o，浸泡时间为5min，随后取出擦拭金属部件表面，除去部件表面油污，然后用90℃热水冲洗脱脂后的金属部件5分钟除去部件表面油污；

2)活化处理：将紫铜部件放入95℃活化剂中浸泡3分钟，活化剂组分及质量百分配比为：5wt％na2b4o7，1wt％nh4cl，余量为水；

4)采用热浸镀铝法在金属部件表面镀铝：将活化处理后的金属部件浸泡在720～730℃浸镀液(5wt％si、1.2wt％的re、余量为al)中浸镀5分钟，在紫铜部件表面形成平整无孔隙的铝层，铝层厚度为30～40μm；

5)将表面镀有铝层的部件置于氧气中进行氧化处理：将镀铝后的金属部件常温冷却3h后在体积浓度为99.99％的氧气中于400℃下高温氧化处理2h，使得紫铜部件表面形成致密的氧化铝薄膜，取出自然冷却后即为成品。

如图1所示为未经处理的紫铜材料在在不同温度下与c5f10o接触8小时后表面照片，其中a为150℃，b为200℃，c为250℃，图2为本实施例表面处理后所得样品在不同温度下与c5f10o接触8小时后表面照片，a)为150℃，b)为200℃，c)为250℃。由图1与图2对比可以看出，随着温度增加，未经处理的紫铜材料表面颜色由紫红色逐渐变深，250℃时呈棕红色，而表面处理后所得样品表面颜色未随温度升高发生明显变化，说明采用本实施例方法处理紫铜表面后，其抗氧化性能明显增加。

图3为未经处理的紫铜材料在250℃下与c5f10o接触8小时后表面的sem图，图4为本实施例表面处理后所得样品在250℃下与c5f10o接触8小时后表面的sem图，在紫铜表面出现规则的立方晶体，且覆盖面广，紫铜表面开始变得粗糙，而表面处理后的样品表面由于存在致密的氧化铝薄膜，表面形貌仍紧致完整，视野内无腐蚀点。

图5为c5f10o在不同温度下与未经处理的紫铜材料接触后的分解情况，图6为c5f10o在不同温度下与本实施例表面处理后所得样品接触后的分解情况，纵坐标表示气体组分的浓度。由图5与图6对比可以看出，在相同温度下，本实施例表面处理后所得样品接触c5f10o时，与直接接触紫铜相比，分解组分明显减少。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。