一种耐酸性土壤接地网用材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐酸性土壤接地网用材料的制备方法，属于金属材料技术领域。本发明专利技术以铝为基体材料，并在铝基体中添加多种元素，制备适于接地网使用的合金丝，使表面形成稳定的铝铜合金腐蚀产物，减小与土壤的接触电阻，使材料兼具良好耐腐蚀和接地电气性能，同时可添加微量稀土元素，以达到细化晶粒，达到进一步提高耐腐蚀性能的目的，再在合金丝表面包覆一层具有极强的耐腐蚀性的石墨层，提高接地材料的强度和导电性能，同时利用合金丝作为增强材料提高接地材料的抗张强度，制备了柔性接地材料，本发明专利技术接地材料性能优良，能够大大降低因电力系统接地网腐蚀而更换接地体的成本和避免因接地网失效导致的电网跳闸具有较好的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
一种耐酸性土壤接地网用材料的制备方法
本专利技术涉及一种耐酸性土壤接地网用材料的制备方法，属于金属材料

技术介绍
输电线路是电力系统的基本组成部分，频繁的雷击跳闸事故一直是输电线路面临的最主要自然灾害故障。从输电线路所处的地形及气候环境来看，雷电作用下输电线路出现一定的雷击跳闸难以避免。实际运行经验表明，杆塔接地电阻偏大是引起线路反击跳闸的主要原因，“防雷在于接地”，低阻值、长期稳定的输电线路杆塔接地网是减少输电线路雷击事故、维护电力设备安全稳定运行的重要电力装置。长期以来，输电线路接地网通常采用扁钢、不锈钢、铜等金属类接地材料，以及含电镀金属层的镀锌钢、不锈钢包钢、铜包钢金属接地材料。除运输及施工难度大、易发生偷盗现象以外，金属接地材料最大的瓶颈问题是接地材料的腐蚀。近年来发展的不锈钢及不锈钢包钢虽然抗腐蚀性能有所改善，但由于价略高且中间芯棒容易出现点腐蚀并且随着土壤中氯离子的增加腐蚀加重，因此实际运行经验较少。铜的耐腐蚀能力是钢的3～4倍，过高的材料成本是限制其在输电线路杆塔接地网应用的主要原因。铜包钢接地材料防腐性能较好，一般在接地体端部容易出现点腐蚀，当铜包钢接地体因自然因素发生扭曲或弯折时，表面铜覆盖层易破裂进而加速内部钢材料的腐蚀速率，针对金属材料的输电线路杆塔接地网的腐蚀问题，一些非金属接地材料应运而生。一般选用石墨、炭黑、金属纤维、碳纤维、聚苯胺等制备树脂基或者水泥基导电涂料或者导电胶体：导电防腐涂料一般涂敷在金属接地体表面以隔绝金属与土壤电解液的电化学腐蚀路径，并且与电镀合金材料类似，为预防氧浓差腐蚀的扩大，对导电防腐层的涂敷均匀性有着严格要求。该方法适用于新接地网入地之前的涂敷，而对于运行中的接地网改造，该方法实际施工难度较大，并且对于导电防腐胶的长效性与抗老化能力，目前还缺少有说服力的实际运行经验数据。接地模块一般用导电水泥或其他胶体将扁钢、圆钢或者镀锌钢包裹在接地体中制备体积较大的圆柱形、方形、多边形接地模块，以期起到防腐和降阻作用，目前在一些输电线路上已有应用经验，作者在从事实际接地工程对某些型号的接地模块开挖发现，内部的金属材料仍存在腐蚀现象，一方面由于一些接地模块质地较松软，水分及空气可以渗入，另一方面，在金属材料端部存在氧浓差电化学腐蚀。目前接地材料普遍存在的问题，耐腐蚀性和柔性差、运输施工难度大、与土壤间隙大、易被偷盗以及高成本。所以制备一种耐腐蚀性较好的复合接地材料显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前接地材料耐腐蚀性差、柔性差的问题，提供了一种耐酸性土壤接地网用材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）取硅粉、锰粉、铜粉、铝粉、锌粉，加入电弧熔融炉中，在800～900℃、10～20MPa下，熔融反应2～3h，熔融完毕后进行热轧，制得直径3～5mm坯料，将坯料进行拉丝，控制拉丝次数3～5次，得合金丝，（2）取短切碳纤维加入丙烯酸乳液中，以3000～4000r/min搅拌分散30～40min，得分散液；（3）将膨胀石墨辊压成石墨纸，再辊涂分散液，涂布完毕后置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得复合石墨纸；（4）在复合石墨纸表面排布合金丝，合金丝间距为2cm，排布完毕后覆盖一层复合石墨纸，再在复合石墨纸表面排布合金丝，合金丝间距为2cm，排布完毕后覆盖一层复合石墨纸，并在18～20MPa下压合成型，得层叠石墨纸；（5）将层叠石墨纸通过分割机分切成宽度为2cm的石墨带，并将石墨带捻成直径为2.5～3.0mm的石墨线，得耐酸性土壤接地网用材料。步骤（1）所述合金丝中各物料重量份为20～30份硅粉、10～20份锰粉、20～50份铜粉、850～900份铝粉、10～20份锌粉。步骤（1）所述合金丝中物料还可以加入0.1～1.0g稀土元素。步骤（2）所述短切碳纤维与丙烯酸乳液的质量比为1：5～1：10。步骤（3）所述辊压压力为18～20MPa，速度为3～4m/min。步骤（3）所述石墨纸厚度为0.010～0.015mm，密度为1.0～1.2g/cm3。步骤（3）所述辊涂涂布量为5～8g/m2。步骤（5）所述捻制过程为将石墨带通过漏斗状卷纸装置卷成筒状，按20～30股/捻的方式捻成直径为2.5～3.0mm的石墨线。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术以铝为基体材料，并在铝基体中添加多种元素，以热熔融拉丝成型工艺制备了适于接地网使用的合金丝，使表面形成稳定的铝铜合金腐蚀产物，减小与土壤的接触电阻，降低单一水合氧化铝对点蚀的敏感性，使材料兼具良好耐腐蚀和接地电气性能，同时可添加微量稀土元素，以达到细化晶粒，改善材料表面各微区电负性，稳定保护膜层的作用，达到进一步提高耐腐蚀性能的目的，再在合金丝表面包覆一层具有极强的耐腐蚀性的石墨层，提高接地材料的强度和导电性能，同时利用合金丝作为增强材料提高接地材料的抗张强度，制备了柔性接地材料，在导电性、抗张强度和冲击电流耐受性上都有不错的表现，这对于开发高耐腐蚀性接地材料，延长接地网使用寿命，保障电网安全，降低接地网建设和维护成本具有重要意义；（2）本专利技术接地材料性能优良，可长期耐受酸碱性的腐蚀环境，确保在不同土壤环境下，接地材料长期有效工作，能够大大降低因电力系统接地网腐蚀而更换接地体的成本和避免因接地网失效导致的电网跳闸，经济效益和社会效益显著，具有较好的市场前景。具体实施方式取20～30g硅粉、10～20g锰粉、20～50g铜粉、850～900g铝粉、10～20g锌粉，加入电弧熔融炉中，在800～900℃、10～20MPa下，熔融反应2～3h，熔融完毕后进行热轧，制得直径3～5mm坯料，将坯料进行拉丝，控制拉丝次数3～5次，得合金丝，取150～200g短切碳纤维，加入1000～1500g丙烯酸乳液中，以3000～4000r/min搅拌分散30～40min，得分散液，将膨胀石墨辊压成石墨纸，控制压力为18～20MPa，速度为3～4m/min，石墨纸厚度为0.010～0.015mm，密度为1.0～1.2g/cm3，再按5～8g/m2的涂布量辊涂分散液，涂布完毕后置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得复合石墨纸，在复合石墨纸表面排布合金丝，合金丝间距为2cm，排布完毕后覆盖一层复合石墨纸，再在复合石墨纸表面排布合金丝，合金丝间距为2cm，排布完毕后覆盖一层复合石墨纸，并在18～20MPa下压合成型，得层叠石墨纸，将层叠石墨纸通过分割机分切成宽度为2cm的石墨带，并将石墨带通过漏斗状卷纸装置卷成筒状，按20～30股/捻的方式捻成直径为2.5～3.0mm的石墨线，得耐酸性土壤接地网用材料。实例1取20g硅粉、10g锰粉、20g铜粉、850g铝粉、10g锌粉，加入电弧熔融炉中，在800℃、10MPa下，熔融反应2h，熔融完毕后进行热轧，制得直径3mm坯料，将坯料进行拉丝，控制拉丝次数3次，得合金丝，取150g短切碳纤维，加入1000g丙烯酸乳液中，以3000r/min搅拌分散30min，得分散液，将膨胀石墨辊压成石墨纸，控制压力为18MPa，速度为3m/min，石墨纸厚度为0.010mm，密度为1.0g/cm3，再按5g/m2的涂布量辊涂分散液，涂布完毕后置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐酸性土壤接地网用材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）取硅粉、锰粉、铜粉、铝粉、锌粉，加入电弧熔融炉中，在800～900℃、10～20MPa下，熔融反应2～3h，熔融完毕后进行热轧，制得直径3～5mm坯料，将坯料进行拉丝，控制拉丝次数3～5次，得合金丝，（2）取短切碳纤维加入丙烯酸乳液中，以3000～4000r/min搅拌分散30～40min，得分散液；（3）将膨胀石墨辊压成石墨纸，再辊涂分散液，涂布完毕后置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得复合石墨纸；（4）在复合石墨纸表面排布合金丝，合金丝间距为2cm，排布完毕后覆盖一层复合石墨纸，再在复合石墨纸表面排布合金丝，合金丝间距为2cm，排布完毕后覆盖一层复合石墨纸，并在18～20MPa下压合成型，得层叠石墨纸；（5）将层叠石墨纸通过分割机分切成宽度为2cm的石墨带，并将石墨带捻成直径为2.5～3.0mm的石墨线，得耐酸性土壤接地网用材料。

【技术特征摘要】
1.一种耐酸性土壤接地网用材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）取硅粉、锰粉、铜粉、铝粉、锌粉，加入电弧熔融炉中，在800～900℃、10～20MPa下，熔融反应2～3h，熔融完毕后进行热轧，制得直径3～5mm坯料，将坯料进行拉丝，控制拉丝次数3～5次，得合金丝，（2）取短切碳纤维加入丙烯酸乳液中，以3000～4000r/min搅拌分散30～40min，得分散液；（3）将膨胀石墨辊压成石墨纸，再辊涂分散液，涂布完毕后置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得复合石墨纸；（4）在复合石墨纸表面排布合金丝，合金丝间距为2cm，排布完毕后覆盖一层复合石墨纸，再在复合石墨纸表面排布合金丝，合金丝间距为2cm，排布完毕后覆盖一层复合石墨纸，并在18～20MPa下压合成型，得层叠石墨纸；（5）将层叠石墨纸通过分割机分切成宽度为2cm的石墨带，并将石墨带捻成直径为2.5～3.0mm的石墨线，得耐酸性土壤接地网用材料。2.如权利要求1所述的一种耐酸性土壤接地网用材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述合金丝中各物料重量份为20～30份硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：裘友玖，张桂芳，李静，
申请(专利权)人：佛山陵朝新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44