变压器用片式散热器热镀锌工艺

王伟行

（保定多田冷却设备有限公司，河北保定071000）

1 片式散热器的运行原理及涂装工艺

1.1 运行原理

油浸式变压器的片式散热器主要由进出油管，连接进出油管的散热片，用以连接变压器油箱的法兰、起吊的吊耳以及固定用的连接板等部分组成。散热器安装于变压器油箱两侧，变压器油从散热器上管进入，在散热片中与空气（自冷或风冷）进行热交换后从下管流回变压器油箱[1]。

1.2 涂装工艺

1.2.1 喷漆、喷塑

鉴于变压器片式散热器的运行原理及变压器所处的野外复杂环境，传统的涂料防腐由于其涂料本身寿命较短，屏蔽保护的原理难以达到在恶劣环境下对于散热器的有效防腐保护，防护周期的短暂构成维护费用的提升，直接影响到供电的质量、稳定性和经济性，从而无法适应当下变压器散热运行对高质喷涂工艺的发展要求。散热器表面需要在经过预处理后采用静电喷塑工艺，漆膜表面应平整光滑无气泡，底漆厚度需要大于15μm，漆膜厚度需要大于60μm，漆膜附着力应达到GB 1720—1979《漆膜附着力测定法》规定的1～3级要求，并且表面涂刷材料应该无毒无味，在高温下不能产生有害气体，也不能降低自身物理性能。

1.2.2 热镀锌和冷镀锌

热镀锌是在高温下把锌锭融化，并按照一定的配比加入辅助材料，然后把金属结构件侵入镀锌槽中，使金属构件上附着一层锌层，从而达到屏蔽保护和阴极保护的双重防护，具有很高的防腐能力、抗油污渗透能力和耐盐雾性，因此，逐渐成为变电器散热运行的主要涂装材料和实施工艺。

冷镀锌需要把锌盐溶液通过电解，使铁离子和锌离子进行置换发应，与热镀锌同属于屏蔽保护和阴极保护的双重防护原理，而且工艺较热镀锌更为精细与简便，但是由于其一般来说不用加热，上锌量比热镀锌要少很多，因此，在遇到油污、潮湿等恶劣环境时耐腐性就会有所丧失，不适合变压器片式散热器的防腐。

2 热镀锌工艺的实施方法和步骤

由于热镀锌工艺是对覆盖金属进行必要的除污除油过程之后，将锌进行高温融化至液体状态，通过将钢基体浸入镀锌槽中，经过复杂的物理及化学变化，使钢基体均匀镀上较厚锌层，并形成一层具有极强耐蚀性的锌一铁合金层，从而增强了钢基体本身的强度及稳定特性，因此，特别适合在各种强酸、碱雾气等强腐蚀环境中达到对金属构件的强势防护，总的来说，其工艺过程及方法主要分为以下几个步骤。

2.1 热镀锌前准备

1）脱脂：鉴于散热片再生产加工时会沾染上一定的油脂和污垢，就需要在浸镀前根据油渍的不同，进行针对性而全面的脱脂处理，工艺上大多采用有碱脱脂（热碱溶液为100～150g/L，温度为60～80℃）和水基金属脱脂剂进行脱脂。

2）酸洗：采用 15%H2SO4，0.1%硫脲，40～60℃或用 25%HCl，乌洛托品 3～5g/L，20～40℃进行酸洗，酸洗溶剂的质量分数影响到酸洗的质量和时间长短。因此，在注重酸洗溶剂配比的同时，还要在清洗过程中对盐铁比例进行追踪，当盐铁达到150～200g/L时，就需要重新配比溶液进行酸洗。

3）溶剂助镀：在溶剂助镀之前，对基件进行彻底的水洗，以防基件表面的氧化铁和酸洗残液进入助镀剂，导致助镀剂pH值的升高以及后期热镀过程中过多锌渣的产生。水洗之后，就可以将基件浸于NH4Cl（100～150g/L），ZnC（l250～80g/L），pH值在4～5范围内的助镀溶液之中，助镀温度控制在70～80℃，持续1～2min，从而在基件上形成一层薄的氧化锌氨盐膜，以达到避免基件氧化、活化基件的表面，提高镀锌质量的目的。

4）烘干预热：助镀过后，将基件进行倾斜，角度大于30°，以让助镀溶剂流尽，然后放入80～140℃的烘干炕上，进行彻底的烘干预热。

2.2 热镀锌层形成

1）热浸：锌锅热浸的最佳温度一般控制在440～460℃，温度太低，锌的流动性会降低，从而导致镀层过厚，锌件粗糙；而温度高于470℃，浸镀多产生的锌渣会大大增加，不仅不利于合金层的形成，还会导致镀锌成本增加并对锌锅构成一定的损害。

2）打灰：主要是在基件从锌锅中提出时对镀锌表面的锌灰进行去除，从而提高热镀锌光滑与平整。

3）提升：基件从锌锅中提出的速度不应太快，应保证锌液能够回流至容器中，形成均匀的锌层，不出现毛刺、锌瘤等现象。

2.3 冷却、钝化和整理

1）冷却：将镀件摆放至45°的角度进行控锌，需要在镀层没有发生灰暗反应时尽快下入水中，水温需控制在30～60℃。

2）钝化：由于变压器片状散热器运行工作的环境多数是在室外，因此，为了减少散热器被大气腐蚀而产生的白锈，就需要用铬酸盐对基件进行钝化浸泡处理，从而形成一层铬盐膜以防止大气腐蚀引起的白锈。

3）整理与检修：主要是对镀层的外观进行必要的去瘤、去流挂处理，并对镀层的厚度、强度和性能进行科学地检验，保证镀层厚度符合GB/T 13912—2002《金属覆盖层 钢铁制件热矜镀锌层技术要求及试验方法》的要求，同时在90°～180°的弯曲试验中，没有出现裂纹及镀层脱落，耐腐性、耐盐雾性以及抗渗性能够适应变压器片式散热器的运行环境。

3 片状热镀锌散热器工艺的优化

3.1 消除锌液面的结块渣滓

配备固定的人手与设备，在基件浸入锌液面前对锌灰进行搅拌，并预留出基件提出的出口，在基件提出前快速对出口处进行锌液的搅拌，直至大块的、漂浮与锌液表面的渣滓变成黄褐色的锌灰，然后再进行之后的打灰处理，从而防止大块的锌渣附着于基件的表面。

3.2 减低助镀剂中的二价铁离子

可以根据助镀工艺的发展需要，在助镀剂中定时投放锌块，是助镀剂中的二价铁变为三价铁，而且可以有效将pH值稳定在4～5的范围之内，但是需将三价铁离子的浓度控制在0.3～1.0g/L，由于三价铁离子便于通过过滤机进行过滤，因此，能够有效降低助镀剂中的铁离子，从而减少助镀和热镀过程中锌渣的产生。

3.3 无铬钝化处理技术的运用

传统的镀层钝化都是采用铬酸盐溶液进行钝化，但是这种溶液为剧毒物质，不仅威胁操作人员的生命与健康，而且会对环境构成损害，因此，为了进一步普及片状热镀锌散热器在变压器散热运行上的应用，就应该适时采用无铬钝化处理技术。

4 结语

变压器的散热性能是其安全稳定运行的重要因素，而提高变压器片式散热器在辅助散热功能实施的耐久性和可靠性，就要不断优化其防腐覆盖材料及工艺的技术性和经济性。热镀锌工艺是目前较为符合变压器片式散热器发生原理和运行环境的覆盖工艺，为了达到热镀锌工艺操作的规范性和安全性，就要适时提升工艺的技术标准，强化各个步骤的操作规范，从而达到片式热镀锌散热器性能的不断优化。