CN102268199B

CN102268199B - 一种用于延缓电力系统接地网腐蚀的涂层及其制备方法

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Publication number: CN102268199B
Application number: CN2011101461603A
Authority: CN
Inventors: 张华�; 孙阳盛; 李澄; 谢邦鹏; 胡孝昀; 王加余
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2031-06-01
Also published as: CN102268199A

Abstract

本发明公开了一种用于电力系统接地网防腐蚀的涂层，由以下各原料制成的溶胶：0.1~0.6mol含有烷氧基的金属有机化合物、1.0~4.0mol醇溶剂、0~0.0015mol酸度调节剂，占最终涂层总质量0.1~40%的固体微粒和0.001~0.005mol催化剂；所述的含有烷氧基的金属有机化合物为正硅酸乙酯、钛酸丁酯、四丁基锆、γ-氨丙基三乙氧基硅烷的一种或多种的任意比例混合，所述的醇溶剂为乙醇，所述的酸度调节剂为乙酸。该涂层为二氧化硅基的有机-无机复合涂层，可以有效提高接地网材料的耐环境腐蚀能力，维持材料表面的长期稳定性，延长接地网系统无故障运行周期，从而改进电力系统安全运行保障水平。经过模拟试件土壤掩埋加速试验证明，试件的表面状态基本稳定，能够满足使用要求。

Description

一种用于延缓电力系统接地网腐蚀的涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及电力系统接地网防腐蚀技术，具体涉及一种用于电力系统接地网防腐蚀的涂层及其制备方法。

背景技术

在发、变电系统中，接地网是重要的基础部分之一，其品质好坏直接关系到设备、人身和电网运行的安全。据分析，在电网安全事故中，因接地网材料腐蚀造成的事故占有相当比例，因此，有效控制接地网的腐蚀对于提高供电系统的安全具有重要意义。目前，常规防护接地网腐蚀的方法包括采用铜材、阴极保护、周边用含缓蚀剂的膨润土填充等方法，这几种方法均有技术复杂、保护区域不均匀或成本较高的问题。英、美等国家也有采用防腐导电涂料的做法，其主要组分包括镍粉、石墨粉等，但是从实践结果来看易出现导电性不稳定的问题。以纳米碳为填料以及应用导电聚合物也有尝试，但是聚合物的抗老化性能有待提高。总之，用于接地网的防护技术亟待解决。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种用于电力系统接地网防腐蚀的涂层，以实现有效提高接地网材料的耐环境腐蚀能力，延长接地网系统无故障运行周期，从而改进电力系统安全运行保障水平。

本发明的另一目的是提供上述用于电力系统接地网防腐蚀的涂层的制备方法。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于电力系统接地网防腐蚀的涂层，由以下各原料制成的溶胶：0.1~0.6mol含有烷氧基的金属有机化合物、1.0~4.0mol醇溶剂、0~0.0015mol酸度调节剂，占最终涂层总质量0.1~40%的固体微粒和0.001~0.005mol催化剂；所述的含有烷氧基的金属有机化合物为正硅酸乙酯、钛酸丁酯、四丁基锆、γ-氨丙基三乙氧基硅烷的一种或多种的任意比例混合，所述的醇溶剂为乙醇，所述的酸度调节剂为乙酸，所述的固体微粒为包括但不限于金属铝、金属锌、氧化锌或四氧化三铁；所述的催化剂为磷酸、硝酸或有机酸。常用的有机酸包括丙酸、乙二酸和丁酸等。

一种制备上述的用于电力系统接地网防腐蚀的涂层的方法：控温0~80℃，搅拌下，在容器中依次加入乙醇、含有烷氧基的金属有机化合物和催化剂，待含有烷氧基的金属有机化合物初步水解后，再缓缓加入固体微粒，待体系充分混合后，搅拌0.5~24h使混合物反应，停止搅拌继续反应1~24h，成为溶胶。

上述用于电力系统接地网防腐蚀的涂层的使用方法：将经过完全前处理的金属接地网型材浸入溶胶中，停留片刻，然后匀速将其平稳地从溶胶中提拉出来，溶胶在型材表面凝胶化而成膜；控温0~60℃，控相对湿度80%，空气中干燥10min~4h后，转移至加热炉中，在氮气氛保护下，控制升温速率为5℃/min，直至125℃，然后保温30min，随后自然冷却，即可。

所述的匀速为1～20cm/min。

涂层的涂覆方式为浸涂、喷涂、旋涂或刷涂。

本发明的涂层为采用溶胶-凝胶法制备有机-无机杂化材料，控制要素包括以下几方面：有机/无机摩尔比、溶剂/固体份摩尔比、体系的酸度、催化剂的种类和用量、水解时间、所选醇溶剂的种类、温度以及湿度等因素。主要原料为至少一种含有烷氧基的金属有机化合物，如正硅酸乙酯、钛酸丁酯、四丁基锆、γ-氨丙基三乙氧基硅烷等，并加入固体微粒，通过水解缩聚反应生成杂化溶胶。用该溶胶制备涂层，基本工艺流程为：基体表面处理→涂覆→干燥→必要的后处理。涂覆方式包括浸涂、喷涂、旋涂、刷涂或其它合适的技术。涂层的厚度由溶胶粘度和涂覆次数来控制。

有益效果：与现有的防腐技术相比，本发明的用于电力系统接地网防腐蚀的涂层具有的突出优点包括：该涂层为二氧化硅基的有机-无机复合涂层，可以有效提高接地网材料的耐环境腐蚀能力，维持材料表面的长期稳定性，延长接地网系统无故障运行周期，从而改进电力系统安全运行保障水平。同时，涂层的使用不会显著影响接地网组件的整体电阻，可以满足电网系统的日常运行要求，对制造和运行成本没有显著影响，具有良好的适用性。经过模拟试件土壤掩埋加速试验证明，试件的表面状态基本稳定，能够满足使用要求。

附图说明

图1是实施例1的各溶胶的原料组成和使用量图；

图2是实施例4的评级标准（腐蚀率-耐蚀性类别）图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的解释。

实施例1

控温0~80℃，100~1000rpm搅拌下，在容器中依次加入设计量的乙醇、正硅酸乙酯（TEOS）以及催化剂，待TEOS初步水解后，再缓缓加入一定量的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，以及设计品种和设计量的固体微粒，待体系充分混合后，搅拌0.5~24h使混合物反应，之后停止搅拌，令混合物继续反应1~24h，成为溶胶。具体各溶胶的原料组成和使用量入图1所示。

实施例2

将经过完全前处理的金属接地网型材浸入实施例1中的任一溶胶中，停留片刻（约1~60min），然后以精确控制的均匀速度，例如1～20cm/min，将其平稳地从溶胶中提拉出来，随着溶剂挥发，溶胶在型材表面凝胶化而成膜。将其置于0~60℃、相对湿度80%的空气中充分干燥10min~4h后，转移至加热炉中，在氮气氛保护下，控制升温速率为5℃/min，直至125℃，并保温30min，随后自然冷却，即可。

型材前处理的目的在于彻底清除其表面附着的污物和氧化物，并使之活化。主要处理方式包括溶剂除油、必要的酸洗以及清洁步骤，一般可以按照金属零件表面前处理的通行方法进行。

实施例3

涂覆方式也可以采用喷涂、旋涂和刷涂的方式实现。涂覆方式的选择取决于型材的结构。

喷涂适用于无法移动的结构，实施喷涂时将实施例1中的任一溶胶置于喷枪中，以压力为0.2~1.0MPa的压缩空气为载气，用与常规涂料喷涂施工的相近要领将溶胶喷涂于经过完全前处理的结构件表面，空气中干燥10~20min后视需要喷涂第二层并重复3~4遍，然后置于0~60℃、相对湿度80%的空气中经过10min~4h充分干燥后，用局部加热装置使工件在在氮气氛保护下，控制升温速率为5℃/min，直至125℃，并保温30min，随后自然冷却。

旋涂适用于平板型材，实施旋涂时将经过完全前处理的工件水平固定于旋转装置上，保持转速30~200rpm，令实施例1中的任一溶胶以1.0~30.0ml/min的速率垂直滴于工件平面的几何中心，使之均匀向工件外缘分布。旋涂结束后的后续处理同喷涂方式。

刷涂适用于固定结构以及复杂外形的工件，刷涂的施工方式类似于普通涂料的刷涂施工。将实施例1中的任一溶胶刷涂于经过完全前处理的工件表面，初步干燥后视需要重复刷涂若干层。刷涂结束后的后续处理同喷涂方式。

实施例4模拟试件土壤掩埋加速试验

（1）基质土选取：上海浦东地区典型土壤（有机质 <3%），pH4.5~6.5，含水率（wt%）20~30，电阻率（Ω·cm）5~15。

（2）方法：任选实施例2或3涂层处理后的金属接地网型材，埋深0.5m，温度30℃，进行土壤掩埋加速试验0.3~2.4y。

（3）评级标准：评级标准如图2和表1所示。

表1评级标准（腐蚀率-评价）

腐蚀率，mm/a	评价
		＜0.05	优良
0.05～0.5	良好
		0.5～1.5	可用，但腐蚀较重
＞1.5	不适用，腐蚀严重

其中，腐蚀率是依据试验前后试样的质量减重折算为单位时间段所对应的材料厚度变化；为了准确获得质量减重数据，腐蚀试验结束后，一般应除去试样表面可能附着的腐蚀产物。

（4）实验结果：当量腐蚀率（mm/a）不大于0.34，耐腐蚀评价等级高于4级。

经过上面模拟试件土壤掩埋加速试验，结果证实，试件的表面状态基本稳定，能够满足使用要求。

Claims

1.一种用于电力系统接地网防腐蚀的涂层，其特征在于，由以下各原料制成的溶胶：0.1～0.6mol含有烷氧基的金属有机化合物、1.0～4.0mol醇溶剂、0～0.0015mol酸度调节剂，占最终涂层总质量0.1～40%的固体微粒和0.001～0.005mol催化剂；所述的含有烷氧基的金属有机化合物为正硅酸乙酯、钛酸丁酯、四丁基锆、γ-氨丙基三乙氧基硅烷的一种或多种的任意比例混合，所述的醇溶剂为乙醇，所述的酸度调节剂为乙酸，所述的固体微粒为金属铝、金属锌、氧化锌或四氧化三铁；所述的催化剂为磷酸、硝酸或有机酸；所述的有机酸为丙酸、乙二酸或丁酸；

所述的溶胶由以下方法制备：控温0～80℃，搅拌下，在容器中依次加入乙醇、含有烷氧基的金属有机化合物和催化剂，待含有烷氧基的金属有机化合物初步水解后，再缓缓加入固体微粒，待体系充分混合后，搅拌0.5～24h使混合物反应，停止搅拌继续反应1～24h，成为溶胶。

2.权利要求1所述用于电力系统接地网防腐蚀的涂层的使用方法，其特征在于：将经过完全前处理的金属接地网型材浸入溶胶中，停留片刻，然后匀速将其平稳地从溶胶中提拉出来，溶胶在型材表面凝胶化而成膜；控温0～60℃，控相对湿度80%，空气中干燥10min～4h后，转移至加热炉中，在氮气氛保护下，控制升温速率为5℃/min，直至125℃，然后保温30min，随后自然冷却，即可。

3.根据权利要求2所述的用于电力系统接地网防腐蚀的涂层的使用方法，其特征在于：所述的匀速为1～20cm/min。