接地网铝铜伪合金防腐蚀涂层及其喷涂方法.pdf

本发明公开了一种接地网铝铜伪合金防腐蚀涂层及其喷涂方法。根据本发明的一个方面，所述涂层由铜和铝两种有色金属均匀喷涂而成，且两这种金属的含量(重量)：铜为14％-21％，余量为铝，且涂层厚度为100μm～300μm涂层。根据本发明的另一个方面，所述以下步骤：清洁并粗化待喷涂碳钢表面；然后把铝丝和铜包铝丝作为电弧的两极使用电弧喷涂设备进行喷涂，至喷涂表面形成100μm～300μm涂层，该涂层含量(重量)铜为14％-21％，余量为铝。本发明提供了一种接地网铝铜伪合金防腐蚀涂层及其喷涂方法，使电力系统接地网导电性能和防腐蚀性能较好，且成本较低。

1.  一种接地网铝铜伪合金防腐蚀涂层，该涂层由铜和铝两种有色金属均匀喷涂而成，且两这种金属的含量(重量)：铜为14％-21％，余量为铝，且涂层厚度为100μm～300μm涂层。

2.  一种接地网铝铜伪合金防腐蚀涂层的方法，其包括以下步骤：
a)清洁并粗化待喷涂碳钢表面；
b)然后把铝丝和铜包铝丝作为电弧的两极使用电弧喷涂设备进行喷涂，至喷涂表面形成100μm～300μm涂层，该涂层含量(重量)铜为14％-21％，余量为铝。

3.  根据权利要求2所述的接地网铝铜伪合金防腐蚀涂层的方法，其特征在于：采用喷砂预处理工艺清洁并粗化待喷涂碳钢表面。

4.  根据权利要求2所述的接地网铝铜伪合金防腐蚀涂层的方法，其特征在于：在所述喷涂过程中，需将熔化的金属雾加速到超音速，喷向工件而形成涂层。

接地网铝铜伪合金防腐蚀涂层及其喷涂方法
(一)技术领域
本发明涉及一种接地网铝铜伪合金防腐蚀涂层及其喷涂方法，具体是涉及一种电力系统接地网铝铜伪合金防腐蚀涂层及其喷涂方法。
(二)背景技术
接地网是发电、变电和输电系统安全运行的重要保障之一。目前接地网存在的主要问题是接地电阻值超标、接地电阻值不稳定和接地体的腐蚀，且前两个问题往往与后一问题有很大关系。接地网被埋在地下，由于土壤成分及结构的复杂性，接地网极易腐蚀，一般接地网10年腐烂，快的3～4年已腐烂。接地网腐蚀导致接地电阻升高，不能满足接地网设计要求，在遭受雷电或短路时引起事故，造成巨大的经济损失。由于地网工程的隐蔽性，原则上对于接地网设计一般变电所年限不应小于30年，重要枢纽变电站的地网寿命应按50年考虑。因此研究接地网的腐蚀与防护技术成为国际学术界十分活跃的课题。
目前国内常用的接地材料一般是热镀锌钢和铜。其中热镀锌钢由于镀锌层厚度有限，耐蚀性不是很好，一般运行8～10年就会出现严重的锈蚀；并且热镀锌容易产生ZnOx尘雾，影响工人的健康。而铜虽是良好的接地导电材料，耐土壤腐蚀能力强，铜接地网的寿命能保证可靠运行25～30年；但铜属于重金属，易污染土壤，我国土壤环境质量标准GB15618-1995中规定土壤中铜的最高含量要低于400mg/kg，而且铜的价格高，其接地网造价是镀锌钢的5～6倍。此外，加大接地体截面是解决接地网腐蚀的有效手段之一，但加大接地体截面增加了钢材的消耗量，并且增加了施工难度。
(三)发明内容
因此，本发明为了克服现有技术的上述缺陷，提供了一种接地网铝铜伪合金防腐蚀涂层及其喷涂方法，使电力系统接地网导电性能和防腐蚀性能较好，且成本较低。
根据本发明的一个方面，即一种接地网铝铜伪合金防腐蚀涂层，该涂层由铜和铝两种有色金属均匀喷涂而成，且两这种金属的含量(重量)：铜为14％-21％，余量为铝，且涂层厚度为100μm～300μm涂层。
根据本发明的另一个方面，一种接地网铝铜伪合金防腐蚀涂层的方法，其包括以下步骤：
a)清洁并粗化待喷涂碳钢表面；
b)然后把铝丝和铜包铝丝作为电弧的两极使用电弧喷涂设备进行喷涂，至喷涂表面形成100μm～300μm涂层，该涂层含量(重量)铜为14％-21％，余量为铝。
根据本发明技术方案，由于铝在土壤中易氧化生成三氧化二铝氧化膜，氧化膜具有很好的耐腐蚀性。而铜在土壤中具有良好的导电性和耐土壤腐蚀性，原因是铜在土壤中生成铜的水合氧化物和硫酸盐具有较好的导电性，同时具有较慢的生长速率，对基体有保护作用。铝的氧化物不导电，少量铜元素的加入增加了涂层的导电性，能保证电力系统可靠接地，并能满足GB15618-1995中对铜含量的要求。采用电弧喷涂的方法获得的铝铜伪合金涂层具有很好的热稳定性，且金相结构均匀。
本发明的铝铜伪合金涂层在高温、高速下与基体结合为一体，可以满足接地网耐腐蚀、导电和热稳定性的要求，工艺简单，价格便宜，降低了电力系统接地网的成本。并经检验，喷铝铜伪合金涂层的材料耐腐蚀性和导电性均好于镀锌钢。
上述接地网铝铜伪合金防腐蚀涂层的方法，采用喷砂预处理工艺清洁并粗化待喷涂碳钢表面。
在所述喷涂过程中，需将熔化的金属雾加速到超音速，喷向工件而形成涂层。
(四)具体实施方式
下面对本发明的技术方案作示例性说明：
实施例1：Cu 14％，余量为Al(重量百分比)。
按照实施例设计的组份配比，将Φ2.05铜包铝丝与Φ3铝丝配合，采用TLAS-III型高性能电弧喷涂设备进行喷涂。Φ2.05铜包铝丝和Φ3铝丝作为电弧喷涂的两极均匀送进丝材，引弧后，均匀送进的丝材在电弧作用下熔化，压缩空气经拉伐尔喷嘴加速后把熔化的金属雾化，并将雾化的熔滴加速到超音速，喷向经喷砂处理过的碳钢表面形成厚度为100μm～300μm涂层。这里的喷涂厚度为允许公差范围，在该范围内，可以有效起到防腐蚀作用，并节约成本。
采用上述制备方法，制备出Cu 14％，余量为Al(重量百分比)的铝铜伪合金涂层试样。将喷铝铜伪合金试样与镀锌试样放在土壤加速腐蚀试验箱内进行加速试验。经过289小时的高温、高含水量加速试验，观察试样的表面，镀锌试样已腐蚀起皮，并有大面积脱落，铝铜伪合金涂层试样局部有轻微腐蚀斑点，耐腐蚀性明显好于镀锌试样。试验中，同时对两种试样与土壤的接触电阻进行动态测量。喷铝铜伪合金涂层的试样与土壤的接触电阻始终低于镀锌试样的接触电阻，阻值稳定。在腐蚀时间为289小时，土壤温度为51.3℃，土壤含水量为10％时，镀锌试样与土壤的接触电阻为173.2Ω，铝铜伪合金涂层试样与土壤的接触电阻为120.9Ω。
实施例2
Cu 21％，余量为Al(重量百分比)。
按照实施例设计的组份配比，将Φ2.05铜包铝丝与Φ2铝丝配合，采用TLAS-III型高性能电弧喷涂设备进行喷涂。Φ2.05铜包铝丝和Φ2铝丝作为电弧喷涂的两极均匀送进丝材，引弧后，均匀送进的丝材在电弧作用下熔化，压缩空气经拉伐尔喷嘴加速后把熔化的金属雾化，并将雾化的熔滴加速到超音速，喷向经喷砂处理的碳钢形成厚度为100μm～300μm涂层。
采用上述制备方法，制备出Cu 21％，余量为Al(重量百分比)的铝铜伪合金涂层试样。将喷铝铜伪合金的试样与镀锌试样放在土壤加速腐蚀试验箱内进行加速试验。经过289小时的高温、高含水量加速试验，观察试样表面，镀锌试样已腐蚀起皮，并有大面积脱落，铝铜伪合金涂层试样局部有轻微腐蚀斑点，耐腐蚀性明显好于镀锌试样。试验中，同时对2种试样与土壤的接触电阻进行动态测量。喷铝铜伪合金涂层的试样与土壤的接触电阻始终低于镀锌试样的接触电阻，阻值稳定。在腐蚀时间为289小时，土壤温度为51.3℃，土壤含水量为10％时，镀锌试样与土壤的接触电阻为173.2Ω，铝铜伪合金涂层试样与土壤的接触电阻为118.8Ω。