CN106400069A - 一种铜或铜合金电网接地装置在酸性土壤中的防腐蚀方法 - Google Patents

一种铜或铜合金电网接地装置在酸性土壤中的防腐蚀方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铜或铜合金电网接地装置在酸性土壤中的防腐蚀方法。采用单向脉冲恒电流沉积方式，在溶液温度为50‑70℃并在充分搅拌的条件下，将经过前处理的铜或其合金等工件浸入以硝酸镍、溴化镍、硝酸锰、柠檬酸、亚磷酸、醋酸等为主要成分的镀液中进行电化学沉积，以获得Ni‑Mn‑P合金镀层。本方法可通过调整脉冲频率，占空比和平均电流密度，以及通过调节电解液的组成等参量，以改变合金镀层的组成与性能，在铜及其合金工件表面制备出具有优异耐酸性或弱酸性土壤介质腐蚀的Ni‑Mn‑P合金镀层。本发明的特点在于：原料材料成本低，施镀方法简单易控，镀层沉积速度快，所制备的全光亮Ni‑Mn‑P合金镀层相对于铜及其合金为阳极性镀层，具有优异的耐土壤腐蚀性能。

Description

一种铜或铜合金电网接地装置在酸性土壤中的防腐蚀方法
技术领域
本发明属于铜或铜合金电网接地装置在酸性土壤中的防腐蚀技术领域，具体涉及一种铜或铜合金电网接地装置在酸性土壤中的防腐蚀方法。
背景技术
电网接地装置是保证电网安全运行的重要设施，其作用是把故障电流和雷电流引入地下并为电网装置提供参考电压。近年来，随着我国电力容量的增大和电压等级的升高，经常发生因接地网腐蚀而引起的电力运行安全事故。
目前采用的方法有：阴极保护法、防腐导电涂料、降阻剂、铜。铜材料相比碳钢，导电性能高，耐腐蚀性好，热稳定性佳，然而我国南方土壤多呈酸性或弱酸性，pH值在4-6之间，在这样的环境条件下，铜的耐蚀性能将大幅度下降，甚至降至与碳钢相当，严重影响接地线的使用寿命，目前还没有有效的方法提高铜及合金材质的接地装置在酸性土壤中的使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的缺陷，提供一种在铜或铜合金表面制备耐酸性土壤腐蚀Ni-Mn-P合金镀层的方法，解决铜或铜合金电网接地装置在酸性土壤中的腐蚀问题。
本发明的技术解决方案是，一种铜或铜合金电网接地装置在酸性土壤中的防腐蚀方法，包括如下步骤：
(1)前处理：
选择用于制作电网接地装置的铜或铜的合金工件为基体，进行除油和抛光；
(2)电镀溶液的配制：
硝酸镍100～200g/L、
溴化镍5～20g/L、
硝酸锰15～40g/L、
亚磷酸15～40g/L、
醋酸10～24g/L、
柠檬酸45～75g/L；
(3)施镀。
步骤(1)除油液组成及工艺条件：氢氧化钠60～70g/L、碳酸钠30～40g/L、磷酸钠20～30g/L、温度50～60℃、时间4～8min；抛光液及工艺条件：分析纯85％磷酸540～550ml/L、分析纯99.5％乙酸300～310ml/L、分析纯65％硝酸100～110ml/L、温度55～60℃、时间3～5min。
步骤(2)电镀溶液配制具体过程：先称取硝酸镍溶解于0.2～0.5L纯水中，再在剧烈搅拌条件下将溴化镍、硝酸锰、亚磷酸、醋酸、柠檬酸分别依次加入至硝酸镍溶液中，充分搅拌溶解后，用20～30wt.％氢氧化钠溶液调至pH＝1～3，然后用纯水将镀液稀释至规定体积1-2L，最后将镀液加热到65-80℃后待用。
步骤(3)施镀过程：镀件经步骤(1)前处理后，放到步骤(2)配制的电镀液中实施脉冲电镀，脉冲电镀参数：频率200～1000Hz；占空比10％～40％、电流密度2～5A/dm2、温度50～70℃、施镀时间30～60min、镀速0.108～0.163μm/min，施镀完成后，冲洗、吹干。
本发明的特点在于：
(1)原料材料成本低；
(2)施镀方法简单易控，镀层沉积速度快；
(3)所制备的全光亮Ni-Mn-P合金镀层相对于铜及其合金为阳极性镀层，具有优异的耐土壤腐蚀性能。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，而不会形成对本发明的限制。
附图说明
图1为本发明的实施例1制备的Ni-Mn-P合金镀层的表面形貌；
图2为本发明的实施例1制备的Ni-Mn-P合金镀层的元素组成；
图3为本发明制备的Ni-Mn-P合金镀层及铜基体在pH＝5.5、50wt.％土壤介质中的极化曲线；
图4为本发明制备的Ni-Mn-P合金镀层及铜基体在pH＝5.5、50wt.％土壤介质中的EIS测试结果：Nyquist图。
具体实施方式
实施例1：
(1)前处理：
选用金属铜作基体，试样尺寸为30mm×20mm×0.8mm；将固体分析纯氢氧化钠60g，碳酸钠30g，磷酸钠20g依次溶入0.5L蒸馏水中，然后加水配制成1L除油液对试样进行除油，温度50℃，时间4min，实验结束后，试样用蒸馏水冲洗干净；化学抛光:取磷酸550ml(分析纯85％)、乙酸250ml(分析纯99.5％)、硝酸100ml(分析纯65％)配制成1L抛光液对试样进行化学抛光，温度60℃、时间3min，试样抛光结束后用大量蒸馏水反复清洗；
(2)镀液配置：
将固体分析纯硝酸镍180g溶解于0.5L纯水中，经充分搅拌溶解后，依次加入固体分析纯溴化镍10g、硝酸锰20g、亚磷酸18g、醋酸20g、柠檬酸70g，充分搅拌溶解后，用20～30wt.％氢氧化钠溶液调至pH＝2，然后用纯水将镀液稀释至规定体积1L，最后将溶液加热到65℃后待用；
(3)施镀：
工件按照(1)预处理后，将作阳极的石墨和作阴极的工件放入装有(2)镀液的电镀槽中并连接好电路，在如下参数条件下实施脉冲电沉积：频率1000Hz、占空比20％、电流密度为4A/dm2、施镀时间45min、温度50℃、镀速0.108μm/min，施镀完成后，冲洗、吹干。
(4)检测
本实施例的检测结果：Ni-Mn-P合金镀层光滑致密，结合力好，镀层中含镍78.65wt.％，含锰为0.21wt.％，含磷为21.14wt.％(图2)；微观形貌见附图1；所得到的Ni-Mn-P合金镀层在酸性或弱酸性土壤介质中自腐蚀电流小；电荷转移电阻大，腐蚀速率大大低于铜在同一土壤介质中的腐蚀速率(图3、4及表1)。
实施例2：
(1)前处理：
同实施例1经过碱液除油，化学抛光等处理；
(2)镀液配置：
将固体分析纯硝酸镍180g溶解于0.5L纯水中，经充分搅拌溶解后，依次加入固体分析纯溴化镍：10g；硝酸锰：30g；亚磷酸：18g；醋酸：20g；柠檬酸：70g，经充分搅拌溶解后，用20～30wt.％氢氧化钠溶液调至pH＝2，然后用超纯水将镀液稀释至规定体积1L，最后将溶液加热到70℃后待用。
(3)施镀：施镀参数同实施例1
(4)检测
本实施例所得Ni-Mn-P合金镀层光滑致密，结合力好。镀层组分为镍78.55wt.％，含锰为0.14wt.％，含磷为21.31wt.％。所得到的Ni-Mn-P合金镀层在酸性或弱酸性土壤介质中自腐蚀电流小；电荷转移电阻大，腐蚀速率大大低于铜在同一土壤介质中的腐蚀速率(图3、4及表1)
实施例3：
(1)前处理同实施例1经过碱液除油，化学抛光等处理；
(2)镀液配置同实施例1；
(3)施镀
工件按照(1)预处理后，放到装有(2)电镀液的电镀槽中，在如下参数条件下脉冲电沉积：频率800Hz、占空比40％、电流密度为5A/dm2、温度70℃、镀速0.163μm/min、施镀时间60min，施镀完成后，冲洗、吹干。
(4)检验
本实施例所得的Ni-Mn-P合金镀层光滑致密，结合力好，镀层中含镍78.66wt.％，含锰为0.18wt.％，含磷为21.16wt.％。在酸性或弱酸性土壤介质中自腐蚀电流小；电荷转移电阻大，腐蚀速率大大低于铜在同一土壤介质中的腐蚀速率(图3、4及表1)。
表1为本发明制备的Ni-Mn-P合金镀层及铜基体由极化曲线得到的相关电化学参。
表1

Claims (4)

1.一种铜或铜合金电网接地装置在酸性土壤中的防腐蚀方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)前处理：
选择用于制作电网接地装置的铜或铜的合金工件为基体，进行除油和抛光；
(2)电镀溶液的配制：
硝酸镍100～200g/L、
溴化镍5～20g/L、
硝酸锰15～40g/L、
亚磷酸15～40g/L、
醋酸10～24g/L、
柠檬酸45～75g/L；
(3)施镀。
2.根据权利要求1所述的铜或铜合金电网接地装置在酸性土壤中的防腐蚀方法，其特征在于，步骤(1)除油液组成及工艺条件：氢氧化钠60～70g/L、碳酸钠30～40g/L、磷酸钠20～30g/L、温度50～60℃、时间4～8min；抛光液及工艺条件：分析纯85％磷酸540～550ml/L、分析纯99.5％乙酸300～310ml/L、分析纯65％硝酸100～110ml/L、温度55～60℃、时间3～5min。
3.根据权利要求1所述的铜或铜合金电网接地装置在酸性土壤中的防腐蚀方法，其特征在于，步骤(2)电镀溶液配制具体过程：先称取硝酸镍溶0.2～0.5L纯水中，再在剧烈搅拌条件下将溴化镍、硝酸锰、亚磷酸、醋酸、柠檬酸分别依次加入至硝酸镍溶液中，充分搅拌溶解后，用20～30wt.％氢氧化钠溶液调至pH＝1～3，然后用纯水将镀液稀释至规定体积1-2L，最后将镀液加热到65-80℃后待用。
4.根据权利要求1所述的铜或铜合金电网接地装置在酸性土壤中的防腐蚀方法，其特征在于，步骤(3)施镀过程：镀件经步骤(1)前处理后，放到步骤(2)配制的电镀液中实施脉冲电镀，脉冲电镀参数：频率200～1000Hz；占空比10％～40％、电流密度2～5A/dm2、温度50～70℃、施镀时间30～60min、镀速0.108～0.163μm/min，施镀完成后，冲洗、吹干。
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