接线板镀银防腐方案的研究

张宏军

接线板镀银防腐方案的研究

张宏军

（新东北电气集团高压开关有限公司， 辽宁 沈阳 110027）

在电气设备中接线板是设备与大线金具连接的桥梁， 高压开关的接线板为铝合金材质，铝板接触表面进行镀银处理。由于银和铝的电极电位相差较大，裸露在大气环境中形成原电池，在水汽、盐雾、高热的环境中接线板发生严重腐蚀。接线板表面电阻增大，接触不良，连接部位发热量增大，影响通流。通过分析产生腐蚀的原因，从零部件的设计和工艺角度出发，提出相应的防腐措施。通过实验对比，选用防腐能力好并且适合现场实际气候条件的防腐涂料制备能够在户外防腐蚀的接线板。在接线板与大线金具进行连接后应在连接面、螺栓、螺母缝隙处涂抹防水胶，可防止接线板导电面的银层腐蚀。

腐蚀； 接线板； 高压开关

接线板是电站开关、变压器设备与大线连接的桥梁，为了达到更好的连接效果，减少接触电阻，减少发热，电气设备厂家通常会对接线板的接触面进行镀银处理。电气设备早期导电零部件材质为铜，随着电力的发展，电气设备用量和电压等级逐渐提高，铜的使用量也日益增加。铝的导电性能虽然没有铜优良，但是铝的密度仅为铜密度的1/3，可使零部件更轻便。另外，从价格上来看，铝的价格为铜的1/3，铝制零部件材料成本仅为铜1/6～1/9。为了减轻设备重量，降低成本，铝合金材料更多地成为了制作零部件的原料。目前，导电零部件除动配合部位还使用铜外，其余静配合部件逐渐由铝合金材质来替代。

大多数金属及其制品经过加工后，热力学稳定性变差，受到环境中水分或污染物的影响，较易发生金属腐蚀[1]。腐蚀作用引起金属性能的变化，常常导致金属、环境或其构成的技术体系发生功能损害。在金属中，银的导电性最好，且有良好的导热性、延展性，因此，在电气设备中铝和铜材料用于制作零部件，通常在接触部位采用镀银处理，以便更好的发挥导电性能。目前，镀银层腐蚀的问题是国内外电镀行业尚未解决的难题。本文通过对铝镀银耐腐蚀的问题进行分析，从铝镀银零部件的设计和工艺角度出发，制备能够在户外防腐蚀的接线板。

1 银层腐蚀的成因

在具有腐蚀条件的环境下，随着时间的推移镀银层会从银白色逐渐变为花白、黄白、黄色、棕色、褐色等。当铝镀银件受潮腐蚀时，镀银层会出现粉状腐蚀产物或起皮开裂的情况[2]。例如，银裸露在外，与空气中的氧、硫发生化学反应，生成氧化银显黄色，生成硫化银显黑色[3]。不同地区的空气中硫的含量并不相同，硫在空气中主要以二氧化硫和硫化氢的形式存在。化学式如下：

Ag+O2→Ag2O（黄色）；

Ag+S→Ag2S（黑色）；

Ag+SO2→Ag2S（黑色）+O2；

Ag+H2S→Ag2S（黑色）+H2。

因为银的亲氧能力比亲硫能力弱，所以银层变黑主要是与硫化物反应生成硫化银。

2 腐蚀的机理

铝、铜和银的电极电位不同（Al3+/Al= -1.662 V、Cu2+/Cu= +0.340 2 V、 Ag+/Ag= +0.799 8 V），铝和银电位差较大，铝镀银零部件中铝基体易腐蚀。而铜和银电位差较小，且都是正的电极电位，铜镀银零部件中铜基体不易腐蚀[4-5]，如图1所示。

接线板为铝合金镀银板，在外观上光亮的银层并非完整连续，而是存在大量的针孔。铝活泼易与空气中的水、氧气等发生化学反应生成氧化铝，氧化铝会阻止铝的进一步氧化[6]。当铝镀银时，铝与银的电化学电位相差较大，铝和银形成原电池，裸露在湿热、多盐气候下会加速铝的腐蚀[7]。水分沿银层的针孔处进入，铝与水反应生成疏松的氢氧化铝，膨胀氢氧化铝将银层顶起，造成银层脱落，如图2所示。

图1 瓷瓶套管铜镀银接线板

图2 铝镀银接线座清理前后

3 防护工艺

3.1 试样准备

模拟现场的工艺操作过程，对端盖和导电板的铝材、镀银层及涂层进行盐雾试验。

试样及材料如表1。

表1 试样及材料

主要检测仪器如表2。

表2 主要检测仪器

试样铝板的工艺如表3。

表3 铝板工艺

接线板单面镀银，非镀银面涂漆，与架空线金具连接后，对比在缝隙处涂防水胶和不涂防水胶，进行耐蚀性试验。

3.2 性能检测

性能检测采用盐雾试验，并用SSX-550型扫描电镜观察镀银面。盐雾试验中NaCl溶液质量分数为5%，试验箱温度35 ℃，湿度大于95%。

4 结果与讨论

4.1 接线板工艺的选择

通过实验得知，铝在大气环境中表面生成氧化膜，不易腐蚀，但在湿热盐雾环境中会发生腐蚀。铝板上镀银后，会加速铝基体的腐蚀，通过去掉腐蚀后银层，铝基体上呈现不连续的孔洞，最深的可以深达1 mm。盐雾试验结果如表4所示。

表4 表面处理后铝板的盐雾试验

由于漆层的保护，铝板在镀银前后的耐腐蚀能力应该相同，但由表4可知，实际结果并非如此。从现场出现腐蚀来看，腐蚀的发生并不从正面开始，而是从侧面向内部开始腐蚀。涂漆层有局部破损的部位，在电位腐蚀作用下，直接从基材铝层开始向内腐蚀，镀银的铝板会加速腐蚀[8]，腐蚀后的产物将漆层顶起[9]。而未镀银的铝板，铝基体在空气中氧化生成氧化铝，即使漆层破损，但没有金属电位腐蚀，反而耐腐蚀效果更好。

4.2 接线板与架空线缝隙处涂防水胶的试验结果

在电站的高压开关设备中，只有瓷瓶套管顶部的接线板镀银裸露在大气中，接线板和架空大线连接，在大气环境中容易腐蚀[10]。图3为电站现场的接线板腐蚀（正面和侧面）图片，图4为缝隙处涂防水胶前后的变化。

图3 电站现场腐蚀的接线板

图4 缝隙涂胶前后变化

盐雾试验结果如表5所示。通过对比看到，涂防腐涂料并在缝隙处涂防水胶的银层没有受到腐蚀，其原因是防水胶防止水分从边缘进入到银层和漆层内部，可阻止腐蚀的发生。

表5 盐雾时间及结果

5 结 论

1）本试验解决了接线座银层腐蚀问题，并根据试验结果，确定了接线座的非导电面涂漆可有效防止腐蚀。

2）接线座与大线架空金具连接后应在连接面、螺栓、螺母缝隙处涂抹防水胶，可防止导电面的银层腐蚀。

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Research on the Anti-corrosion Scheme of Silver Plating on Terminal Panel

（New Northeast Electric Group Co., Ltd., Shenyang Liaoning 110027, China）

In the electrical equipment, the terminal plate is the bridge connecting the equipment and the large wire fittings. The terminal plate of the high voltage switch is made of aluminum alloy, and the contact surface of the aluminum plate is silvered. Because the electrode potential difference between silver and aluminum is large, the galvanic cell is formed in the exposed atmosphere, and the terminal plate is seriously corroded in the environment of water vapor, salt spray and high heat. The surface resistance of the junction board increases, the contact is bad, and the heat generated at the connecting part increases, which affects the flow. Through analyzing the cause of corrosion, the corresponding anti-corrosion measures were put forward from the point of view of parts design and process. Through experimental comparison, the anti-corrosion coating with good anti-corrosion ability and suitable for the actual climatic conditions of the site was used to prepare the anti-corrosion wiring board outdoors. After the connection between the junction board and the large wire fittings, waterproof glue should be applied to the gaps of the connection surface, bolts and nuts to prevent the silver layer corrosion of the conductive surface of the junction board.

Corrosion; Patch panel; High voltage switch

2020-08-01

张宏军（1978-），男，辽宁省沈阳市人，工程师，硕士， 2017年毕业于东北大学应用化学专业，研究方向：电镀技术。

TQ153.1+6

A

1004-0935（2021）03-0317-03