CN105186146A - 一种防酸性腐蚀的铜覆钢接地棒及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防酸性腐蚀的铜覆钢接地棒及其制造方法，属电力设备领域，接地棒包括钢铸内芯，内芯外设有铜层，铜层完全覆盖内芯，铜层内设有间隔层，间隔层与内芯隔绝，间隔层内设有碳酸氢钠，铜层设有注入孔，注入孔连通间隔层与铜层外，注入孔内设有铜棒，铜棒封闭注入孔，铜棒凸出于铜层外，铜层侧面覆盖有氧化铜层，方法包括下述顺序的步骤，在内芯表面涂覆一层铜，在铜上涂覆一层铅，再次涂覆一层铜涂层，在金属棒上钻取通孔，加热金属棒直至铅流尽，注入碳酸氢钠，插入铜棒，形成一层氧化铜层，可有效提高接地棒的防酸性腐蚀能力，延长使用寿命。

Description

一种防酸性腐蚀的铜覆钢接地棒及其制造方法

技术领域

本发明涉及电力设备领域，特别是一种防酸性腐蚀的铜覆钢接地棒及其制造方法。

背景技术

电力输送设备为了防止触电及其他一些电力事故，需要使用接地棒接地，在野外环境中，接地棒容易受到酸雨、土壤中酸性物质等酸环境的腐蚀，为了应对这种情况，现有技术，如申请号为200820120552的中国专利、申请号为201420090900的中国专利，中均使用了铜覆钢接地棒，但是铜覆钢接地棒的防腐蚀能力依然不足，仅仅是利用金属铜本身的稳定性来抵抗酸性腐蚀，尤其是当微薄的铜层被腐蚀出现缺口后，露出的钢铸内芯会以极快的速度被腐蚀殆尽，即一旦铜层出现缺口，则整根铜覆钢接地棒失去了使用价值。

发明内容

本发明所要达到的目的是提供一种防酸性腐蚀的铜覆钢接地棒，可有效提高接地棒的防酸性腐蚀能力，延长使用寿命。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种防酸性腐蚀的铜覆钢接地棒，包括钢铸内芯，内芯外设有铜层，铜层完全覆盖内芯，铜层内设有间隔层，间隔层与内芯隔绝，间隔层内设有碳酸氢钠，铜层设有注入孔，注入孔连通间隔层与铜层外，注入孔内设有铜棒，铜棒封闭注入孔，铜棒凸出于铜层外，铜层侧面覆盖有氧化铜层。

本发明提供的接地棒具有较强的防酸性腐蚀的能力，理由如下，接地棒侧面覆盖有稳定性很高的氧化铜层，有效保护其内的铜层，当氧化铜层被腐蚀殆尽，进而铜层表面被腐蚀出缺口后，间隔层与外界连通，间隔层内的碳酸氢钠一般为粉末状，也可以是结晶，即总体含水率极低，此时间隔层内的碳酸氢钠可有效与酸性物质反应，降低铜被进一步腐蚀的可能，且水分进入间隔层内后，水、碳酸氢钠和铜共同反应，逐渐在间隔层的内表面形成一层氧化铜保护膜，当表层的铜被磨蚀殆尽后，可继续保护内层的铜不被腐蚀。在例行检查时，若发现间隔层内的碳酸氢钠已有参与反应的迹象时，可实时观测，当碳酸氢钠消耗殆尽后，可通过铜棒凸出的部分拔出铜棒，然后通过注入孔重新注入碳酸氢钠作为补充。氧化铜虽然有一定的导电性，但与铜、铁的导电率相差极大，因此氧化铜层还可以在一定程度上降低触电事故的发生概率。

进一步的，所述铜层设有若干间隔层，相邻间隔层间设有一个通孔，通孔连通相邻的间隔层，所有通孔的孔径相同，所有通孔同轴设置，通孔与注入孔的孔径相同，通孔与注入孔同轴，通过一层一层地设置间隔层，表层的铜被磨蚀殆尽后，下一层铜成为新的表层的铜，下一层铜上的通孔成为新的注入孔，大大延缓接地棒被完全腐蚀的速度。

进一步的，所述铜层的厚度为1mm-3mm，根据间隔层的层数，总厚度在1mm-3mm，厚度越厚，表层铜的直径越大，单位厚度消耗的铜越多，间隔层少则防腐蚀能力下降，1mm-3mm可在经济性与防腐蚀能力间取得平衡。

进一步的，间隔层内设有若干支撑柱，支撑柱与间隔层两侧为一体结构，除了提高强度外，使间隔层两侧的铜相互导通，降低接地棒的电阻。

进一步的，所述内芯的直径为8mm-16mm，与铜层共同形成10mm-22mm的接地棒，以适应不同的使用环境。

本发明同时公开了一种防酸性腐蚀铜覆钢接地棒的制造方法，包括下述顺序的步骤，(A)取钢铸内芯并记录直径，在内芯表面涂覆一层铜，确保铜完全覆盖内芯，并记录该层铜涂层的厚度；(B)在(A)步骤涂覆的铜上涂覆一层铅，确保铅涂层两端露出其下的铜涂层，并记录铅涂层在铜层上涂覆的范围；(C)在金属棒的表面再次涂覆一层铜涂层，涂覆铜时用铜填充铅涂层未覆盖的部分；(D)根据当前金属棒直径、内芯直径、(A)步骤的铜涂层厚度，在金属棒上钻取通孔，通孔延伸至(A)步骤的铜涂层表面为止；(E)使用328℃-1082℃的热源加热金属棒，直至金属棒内的铅从通孔流尽，铅流尽后形成的空隙为间隔层，通孔于金属棒表面连通至间隔层的部分为注入孔；(F)冷却金属棒后，通过注入孔向间隔层内注入碳酸氢钠；(G)使用铜棒插入注入孔和/或通孔，铜棒与注入孔和/或通孔过盈配合；(H)在金属棒侧面使用铜氧化剂形成一层氧化铜层。

(A)步骤后再次测量金属棒的直径，然后减去内芯的直径后除以2即可得到(A)步骤中铜涂层的厚度。使用328℃-1082℃的热源加热金属棒后，由于熔点的差异，铜层、钢铸内芯均保持固态，而铅转为液态，从而可通过通孔流出。制取氧化铜层时，使用的铜氧化剂可以是过氧化氢(双氧水)或其他可使铜转为氧化铜的氧化剂。

进一步的，在步骤(B)之后步骤(C)之前，根据莫氏硬度表，使用莫氏硬度大于铅小于铜的材料制得的刀具在铅涂层上挖出若干缺口，露出缺口处对应的铜涂层，挖取缺口时确保在金属棒任意一个截面的边缘至少有部分覆有铅涂层，在涂覆下一层铜时，覆盖了缺口的铜形成支撑柱，除了提高强度外，还使间隔层两侧的铜连通。

进一步的，所述莫氏硬度大于铅小于铜的材料制得的刀具为铝刀，硬度大于铅小于铜的刀具可在挖去铅的同时不伤及铜涂层，也可以使用其他硬度符合的刀具。

进一步的，使用电镀的方式涂覆铜涂层，使用热浸镀的方式涂覆铅涂层，铜熔点高而铅熔点低，因而铜使用电镀的方式涂覆，而热浸镀涂覆铅涂层可提高铅涂层的均匀度。

为了制造多间隔层的接地棒，本发明还公开了另一种防酸性腐蚀铜覆钢接地棒的制造方法，与上述防酸性腐蚀铜覆钢接地棒的制造方法的区别在于，在步骤(A)之后步骤(D)之前，按顺序重复步骤(B)、步骤(C)若干次，从而形成若干个间隔层。

采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：

可有效提高接地棒的防酸性腐蚀能力，延长使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明实施例一的示意图；

图2为本发明实施例二的示意图。

具体实施方式

实施例一

见图1，一种防酸性腐蚀的铜覆钢接地棒，包括钢铸内芯1，内芯1外设有铜层2，铜层2完全覆盖内芯1，铜层2内设有间隔层3，间隔层3与内芯1隔绝，间隔层3内设有碳酸氢钠，铜层2设有注入孔4，注入孔4连通间隔层3与铜层2外，注入孔4内设有铜棒5，铜棒5封闭注入孔4，铜棒5凸出于铜层2外，铜层2侧面覆盖有氧化铜层6。间隔层3内设有若干支撑柱8，支撑柱8与间隔层3两侧为一体结构，除了提高强度外，使间隔层3两侧的铜相互导通，降低接地棒的电阻。

本发明提供的接地棒具有较强的防酸性腐蚀的能力，理由如下，接地棒侧面覆盖有稳定性很高的氧化铜层6，有效保护其内的铜层2，当氧化铜层6被腐蚀殆尽，进而铜层2表面被腐蚀出缺口后，间隔层3与外界连通，间隔层3内的碳酸氢钠一般为粉末状，也可以是结晶，即总体含水率极低，此时间隔层3内的碳酸氢钠可有效与酸性物质反应，降低铜被进一步腐蚀的可能，且水分进入间隔层3内后，水、碳酸氢钠和铜共同反应，逐渐在间隔层3的内表面形成一层氧化铜保护膜，当表层的铜被磨蚀殆尽后，可继续保护内层的铜不被腐蚀。在例行检查时，若发现间隔层3内的碳酸氢钠已有参与反应的迹象时，可实时观测，当碳酸氢钠消耗殆尽后，可通过铜棒5凸出的部分拔出铜棒5，然后通过注入孔4重新注入碳酸氢钠作为补充。氧化铜虽然有一定的导电性，但与铜、铁的导电率相差极大，因此氧化铜层6还可以在一定程度上降低触电事故的发生概率。

实施例二

见图2，一种防酸性腐蚀的铜覆钢接地棒，包括钢铸内芯1，内芯1外设有铜层2，铜层2完全覆盖内芯1，铜层2内设有间隔层3，间隔层3与内芯1隔绝，间隔层3内设有碳酸氢钠，铜层2设有注入孔4，注入孔4连通间隔层3与铜层2外，注入孔4内设有铜棒5，铜棒5封闭注入孔4，铜棒5凸出于铜层2外，铜层2侧面覆盖有氧化铜层6。间隔层3内设有若干支撑柱8，支撑柱8与间隔层3两侧为一体结构，除了提高强度外，使间隔层3两侧的铜相互导通，降低接地棒的电阻。铜层2设有三层间隔层3，相邻间隔层3间设有一个通孔7，通孔7连通相邻的间隔层3，所有通孔7的孔径相同，所有通孔7同轴设置，通孔7与注入孔4的孔径相同，通孔7与注入孔4同轴，通过一层一层地设置间隔层3，表层的铜被磨蚀殆尽后，下一层铜成为新的表层的铜，下一层铜上的通孔7成为新的注入孔4，大大延缓接地棒被完全腐蚀的速度。铜层2的厚度为2mm(也可以是1mm、3mm或1mm-3mm中的其他取值)，三层间隔层3的层数，总厚度在约为2mm，厚度越厚，表层铜的直径越大，单位厚度消耗的铜越多，间隔层3少则防腐蚀能力下降，2mm可在经济性与防腐蚀能力间取得平衡，内芯1的直径为12mm(也可以是8mm、16mm或8mm-16mm中的其他取值)，与铜层2共同形成16mm的接地棒。

本发明提供的接地棒具有较强的防酸性腐蚀的能力，理由如下，接地棒侧面覆盖有稳定性很高的氧化铜层6，有效保护其内的铜层2，当氧化铜层6被腐蚀殆尽，进而铜层2表面被腐蚀出缺口后，间隔层3与外界连通，间隔层3内的碳酸氢钠一般为粉末状，也可以是结晶，即总体含水率极低，此时间隔层3内的碳酸氢钠可有效与酸性物质反应，降低铜被进一步腐蚀的可能，且水分进入间隔层3内后，水、碳酸氢钠和铜共同反应，逐渐在间隔层3的内表面形成一层氧化铜保护膜，当表层的铜被磨蚀殆尽后，可继续保护内层的铜不被腐蚀。在例行检查时，若发现间隔层3内的碳酸氢钠已有参与反应的迹象时，可实时观测，当碳酸氢钠消耗殆尽后，可通过铜棒5凸出的部分拔出铜棒5，然后通过注入孔4重新注入碳酸氢钠作为补充。氧化铜虽然有一定的导电性，但与铜、铁的导电率相差极大，因此氧化铜层6还可以在一定程度上降低触电事故的发生概率。

实施例三

一种实施例一中的防酸性腐蚀铜覆钢接地棒的制造方法，包括下述顺序的步骤，(A)取钢铸内芯并记录直径，在内芯表面涂覆一层铜，确保铜完全覆盖内芯，并记录该层铜涂层的厚度；(B)在(A)步骤涂覆的铜上涂覆一层铅，确保铅涂层两端露出其下的铜涂层，并记录铅涂层在铜层上涂覆的范围；根据莫氏硬度表，使用莫氏硬度大于铅小于铜的材料制得的刀具在铅涂层上挖出若干缺口，露出缺口处对应的铜涂层，挖取缺口时确保在金属棒任意一个截面的边缘至少有部分覆有铅涂层，在涂覆下一层铜时，覆盖了缺口的铜形成支撑柱，除了提高强度外，还使间隔层两侧的铜连通，莫氏硬度大于铅小于铜的材料制得的刀具为铝刀，硬度大于铅小于铜的刀具可在挖去铅的同时不伤及铜涂层，也可以使用其他硬度符合的刀具；(C)在金属棒的表面再次涂覆一层铜涂层，涂覆铜时用铜填充铅涂层未覆盖的部分；(D)根据当前金属棒直径、内芯直径、(A)步骤的铜涂层厚度，在金属棒上钻取通孔，通孔延伸至(A)步骤的铜涂层表面为止；(E)使用328℃-1082℃的热源加热金属棒，直至金属棒内的铅从通孔流尽，铅流尽后形成的空隙为间隔层，通孔于金属棒表面连通至间隔层的部分为注入孔；(F)冷却金属棒后，通过注入孔向间隔层内注入碳酸氢钠；(G)使用铜棒插入注入孔和/或通孔，铜棒与注入孔和/或通孔过盈配合；(H)在金属棒侧面使用铜氧化剂形成一层氧化铜层。使用电镀的方式涂覆铜涂层，使用热浸镀的方式涂覆铅涂层，铜熔点高而铅熔点低，因而铜使用电镀的方式涂覆，而热浸镀涂覆铅涂层可提高铅涂层的均匀度。

(A)步骤后再次测量金属棒的直径，然后减去内芯的直径后除以2即可得到(A)步骤中铜涂层的厚度。使用328℃-1082℃的热源加热金属棒后，由于熔点的差异，铜层、钢铸内芯均保持固态，而铅转为液态，从而可通过通孔流出。制取氧化铜层时，使用的铜氧化剂可以是过氧化氢(双氧水)或其他可使铜转为氧化铜的氧化剂。

实施例四

一种实施例二中的防酸性腐蚀铜覆钢接地棒的制造方法，与实施例三的防酸性腐蚀铜覆钢接地棒的制造方法的区别在于，在步骤(A)之后步骤(D)之前，按顺序重复步骤(B)、步骤(C)若干次，从而形成若干个间隔层。

除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims (10)

1.一种防酸性腐蚀的铜覆钢接地棒，其特征在于：包括钢铸内芯(1)，内芯外设有铜层(2)，铜层完全覆盖内芯，铜层内设有间隔层(3)，间隔层与内芯隔绝，间隔层内设有碳酸氢钠，铜层设有注入孔(4)，注入孔连通间隔层与铜层外，注入孔内设有铜棒(5)，铜棒封闭注入孔，铜棒凸出于铜层外，铜层侧面覆盖有氧化铜层(6)。

2.根据权利要求1所述的一种防酸性腐蚀的铜覆钢接地棒，其特征在于：所述铜层设有若干间隔层，相邻间隔层间设有一个通孔(7)，通孔连通相邻的间隔层，所有通孔的孔径相同，所有通孔同轴设置，通孔与注入孔的孔径相同，通孔与注入孔同轴。

3.根据权利要求2所述的一种防酸性腐蚀的铜覆钢接地棒，其特征在于：所述铜层的厚度为1mm-3mm。

4.根据权利要求1所述的一种防酸性腐蚀的铜覆钢接地棒，其特征在于：间隔层内设有若干支撑柱(8)，支撑柱与间隔层两侧为一体结构。

5.根据权利要求1所述的一种防酸性腐蚀的铜覆钢接地棒，其特征在于：所述内芯的直径为8mm-16mm。

6.一种防酸性腐蚀铜覆钢接地棒的制造方法，其特征在于：包括下述顺序的步骤，

(A)取钢铸内芯并记录直径，在内芯表面涂覆一层铜，确保铜完全覆盖内芯，并记录该层铜涂层的厚度；

(B)在(A)步骤涂覆的铜上涂覆一层铅，确保铅涂层两端露出其下的铜涂层，并记录铅涂层在铜层上涂覆的范围；

(C)在金属棒的表面再次涂覆一层铜涂层，涂覆铜时用铜填充铅涂层未覆盖的部分；

(D)根据当前金属棒直径、内芯直径、(A)步骤的铜涂层厚度，在金属棒上钻取通孔，通孔延伸至(A)步骤的铜涂层表面为止；

(E)使用328℃-1082℃的热源加热金属棒，直至金属棒内的铅从通孔流尽，铅流尽后形成的空隙为间隔层，通孔于金属棒表面连通至间隔层的部分为注入孔；

(F)冷却金属棒后，通过注入孔向间隔层内注入碳酸氢钠；

(G)使用铜棒插入注入孔和/或通孔，铜棒与注入孔和/或通孔过盈配合；

(H)在金属棒侧面使用铜氧化剂形成一层氧化铜层。

7.根据权利要求6所述的一种防酸性腐蚀铜覆钢接地棒的制造方法，其特征在于：在步骤(B)之后步骤(C)之前，根据莫氏硬度表，使用莫氏硬度大于铅小于铜的材料制得的刀具在铅涂层上挖出若干缺口，露出缺口处对应的铜涂层，挖取缺口时确保在金属棒任意一个截面的边缘至少有部分覆有铅涂层。

8.根据权利要求7所述的一种防酸性腐蚀铜覆钢接地棒的制造方法，其特征在于：所述莫氏硬度大于铅小于铜的材料制得的刀具为铝刀。

9.根据权利要求6所述的一种防酸性腐蚀铜覆钢接地棒的制造方法，其特征在于：使用电镀的方式涂覆铜涂层，使用热浸镀的方式涂覆铅涂层。

10.根据权利要求6所述的一种防酸性腐蚀铜覆钢接地棒的制造方法，其特征在于：在步骤(A)之后步骤(D)之前，按顺序重复步骤(B)、步骤(C)若干次。