RU115697U1 - ELECTRODE FOR ELECTRIC SPARK DOPING OF ELECTRIC TRANSMISSION WIRES - Google Patents

ELECTRODE FOR ELECTRIC SPARK DOPING OF ELECTRIC TRANSMISSION WIRES Download PDF

Info

Publication number
RU115697U1
RU115697U1 RU2011134519/02U RU2011134519U RU115697U1 RU 115697 U1 RU115697 U1 RU 115697U1 RU 2011134519/02 U RU2011134519/02 U RU 2011134519/02U RU 2011134519 U RU2011134519 U RU 2011134519U RU 115697 U1 RU115697 U1 RU 115697U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coating
electrode
shungite
electric
aluminum
Prior art date
Application number
RU2011134519/02U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Александрович Таймаров
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ)
Priority to RU2011134519/02U priority Critical patent/RU115697U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU115697U1 publication Critical patent/RU115697U1/en

Links

Landscapes

  • Non-Insulated Conductors (AREA)

Abstract

Электрод для электроискрового легирования алюминиевых проводов воздушных линий электропередачи, выполненный из шунгита Зажогинского месторождения с содержанием углерода, составляющим в среднем 30% по массе и находящимся в аморфном состоянии в форму фуллерена. Electrode for electrospark alloying of aluminum wires of overhead power lines, made of shungite from the Zazhoginsky deposit with a carbon content of an average of 30% by weight and being in an amorphous state in the form of fullerene.

Description

Полезная модель относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и может быть использована в энергомашиностроении для получения на поверхности алюминиевых проводов воздушных линий электропередачи электропроводящего покрытия с антиобледенительными и теплоизолирующими свойствами, которое экранирует электромагнитное излучение.The utility model relates to electrophysical and electrochemical processing methods and can be used in power engineering to obtain on the surface of aluminum wires overhead power lines of an electrically conductive coating with anti-icing and heat-insulating properties that shields electromagnetic radiation.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является электрод для электроискрового легирования по авторскому свидетельству СССР №1366333 А1, МПК В23Н 9/00, В23Н 1/06, 15.01.1988, выполненный из шунгита и примененный для повышения теплоотдачи стальных труб котлов-утилизаторов за счет снижения адгезионной способности к их поверхности продуктов сгорания.The closest technical solution to the proposed utility model is an electrode for electric spark alloying according to USSR author's certificate No. 1366333 A1, MPK V23N 9/00, V23N 1/06, 01/15/1988, made of schungite and used to increase the heat transfer of steel pipes from waste heat boilers for due to a decrease in the adhesion ability of the combustion products to their surface.

Основным недостатком известного электрода для электроискрового легирования является получение шунгитового покрытия на поверхности изделий, у которого недостаточны антиобледенительные свойства. Это обусловлено тем, что шунгитовое покрытие наносилось электродом, выполненным из шунгита с высоким (до 94% по массе) содержанием углерода, на изделия из стали 20К.The main disadvantage of the known electrode for electrospark alloying is the production of schungite coating on the surface of products, which lack de-icing properties. This is due to the fact that shungite coating was applied by an electrode made of shungite with a high (up to 94% by weight) carbon content on steel products of 20K.

Задачей полезной модели является разработка электрода для получения электроискровым легированием шунгитового покрытия с повышенными антиобледенительными свойствами на поверхности алюминиевых проводов воздушных линий электропередачи.The objective of the utility model is the development of an electrode for producing an electric spark alloying shungite coating with enhanced anti-icing properties on the surface of aluminum wires of overhead power lines.

Для решения этой задачи электрод, применяемый при электроискровом легировании алюминиевых проводов воздушных линий электропередачи, для получения такого покрытия с повышенными антиобледенительными свойствами, должен быть выполнен из материала с низким содержанием углерода, имеющим хорошую электропроводимость и невысокую стоимость.To solve this problem, the electrode used in the electric alloying of aluminum wires of overhead power lines to obtain such a coating with enhanced anti-icing properties should be made of a material with a low carbon content, having good electrical conductivity and low cost.

Технический результат достигается тем, что электрод для электроискрового легирования, выполненный из материала, содержащего углерод в аморфном состоянии в форме фуллерена, при этом в качестве материала, содержащего углерод, использован шунгит, согласно предлагаемой полезной модели, выполнен из шунгита Зажогинского месторождения с содержанием углерода, составляющим в среднем 30% по массе, для электроискрового легирования алюминиевых проводов воздушных линий электропередачи.The technical result is achieved in that the electrode for spark alloying made of a material containing carbon in an amorphous state in the form of fullerene, while shungite is used as a material containing carbon, according to the proposed utility model, is made of schungite of the Zazhoginsky deposit with carbon content, constituting an average of 30% by weight, for electric spark alloying of aluminum wires of overhead power lines.

Таким образом, технический результат достигается за счет применения шунгита Зажогинского месторождения в качестве материала, из которого выполнен электрод для электроискрового легирования алюминиевых проводов воздушных линий электропередачи с целью получения на их поверхности электропроводящего покрытия с повышенными антиобледенительными свойствами. Кроме этого, шунгитовое покрытие позволит снизить потери теплоты при антиобледенительном прогреве проводов, понизить электромагнитное излучение от проводов и повысить их электропроводимость.Thus, the technical result is achieved through the use of shungite of the Zazhoginsky deposit as the material from which the electrode is made for electrospark alloying of aluminum wires of overhead power lines in order to obtain an electrically conductive coating with enhanced anti-icing properties on their surface. In addition, shungite coating will reduce heat loss during anti-icing heating of the wires, reduce electromagnetic radiation from the wires and increase their electrical conductivity.

В предлагаемом электроде для электроискрового легирования алюминиевых проводов воздушных линий электропередачи в качестве материала для выполнения электрода использован природный ископаемый углеродосодержащий минерал шунгит Зажогинского месторождения с низким содержанием углерода (в среднем по массе - 30%). В этом материале углерод находится в аморфном состоянии в форме шунгитового углерода и имеет фуллереновую регулярную структуру.In the proposed electrode for electric spark alloying of aluminum wires of overhead power lines, the material used to make the electrode is the natural fossil carbon-containing mineral shungite of the Zazhoginsky deposit with a low carbon content (30% on average by weight). In this material, carbon is in an amorphous state in the form of shungite carbon and has a fullerene regular structure.

Фуллерен является особой формой углерода в связи с тем, что молекула фуллерена С60 является органической молекулой, а кристалл, образованный такими молекулами - фуллерит - это молекулярный кристалл, являющийся связующим звеном между органическим и неорганическим веществом. Кристалл фуллерит имеет плотность 1,7 г/см3, что значительно меньше плотности графита (2,3 г/см3) и алмаза (3,5 г/см3).Fullerene is a special form of carbon due to the fact that the C 60 fullerene molecule is an organic molecule, and the crystal formed by such molecules, fullerite, is a molecular crystal that acts as a link between organic and inorganic matter. The fullerite crystal has a density of 1.7 g / cm 3 , which is significantly lower than the density of graphite (2.3 g / cm 3 ) and diamond (3.5 g / cm 3 ).

Шунгит Зажогинского месторождения содержит в своем составе углерод, в среднем 30% по массе, в форме фуллерена и 57% диоксида кремния. При таком составе шунгит Зажогинского месторождения - единственный природный минерал, который проводит электрический ток. Электропроводность шунгита составляет (1…3)×103 сим/м, механическая прочность на сжатие 1000…1200 ктс/см3, теплопроводность 3,8 Вт/(м×К). Среднее значение коэффициента теплового расширения в интервале температур 20…600°С равно 12×10-6 1/град. Плотность шунгита 2,1-2,4 г/см3, пористость до 5%. Стоимость шунгита 190 руб./кг.Shungite of the Zazhoginsky deposit contains carbon, on average, 30% by weight, in the form of fullerene and 57% silicon dioxide. With this composition, shungite of the Zazhoginsky deposit is the only natural mineral that conducts electric current. The electrical conductivity of shungite is (1 ... 3) × 10 3 sim / m, the mechanical compressive strength is 1000 ... 1200 kts / cm 3 , the thermal conductivity is 3.8 W / (m × K). The average value of the coefficient of thermal expansion in the temperature range of 20 ... 600 ° C is 12 × 10 -6 1 / deg. The density of shungite is 2.1-2.4 g / cm 3 , porosity is up to 5%. The cost of shungite is 190 rubles / kg.

Сущность предлагаемого электрода для электроискрового легирования алюминиевых проводов воздушных линий электропередачи в целях борьбы с обледенением заключается в создании промежуточного слоя между льдом и защищаемой поверхностью алюминиевого электропровода, который за счет малых сил трения между льдом и нанесенным покрытием, уменьшает вероятность образования кристаллов льда.The essence of the proposed electrode for electrospark alloying of aluminum wires of overhead power lines to combat icing is to create an intermediate layer between the ice and the protected surface of the aluminum electric wire, which, due to the small friction forces between the ice and the coating, reduces the likelihood of ice crystals forming.

Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.

Единственное месторождение шунгитовых пород с низким содержанием углерода (в среднем по массе - 30%), которое может быть использовано для изготовления электрода с целью получения электроискровым легитрованием антиобледенительного покрытия, - Зажогинское месторождение -, находится в Медвежьегорском районе Республики Карелия в 5 км от судоходной губы Онежского озера.The only deposit of shungite rocks with a low carbon content (on average by weight - 30%) that can be used to make an electrode to obtain an anti-icing coating with electrospark doping, the Zazhoginsky deposit, is located in the Medvezhyegorsky district of the Republic of Karelia, 5 km from the shipping lip Onega Lake.

В предлагаемом электроде для электроискрового легирования алюминиевых проводов воздушных линий электропередачи в качестве материала, из которого выполнен электрод, использован шунгит Зажогинского месторождения, имеющий согласно сертификату, следующий химический состав (масс.%):In the proposed electrode for electrospark alloying of aluminum wires of overhead power lines, the material of which the electrode is made is shungite of the Zazhoginsky deposit, which according to the certificate has the following chemical composition (wt.%):

Прокаленный остатокCalcined residue H2O в кристаллическом связанном состоянии.H 2 O in a crystalline bound state. SiO2 SiO 2 CC Ai2O3 Ai 2 o 3 FeOFeO K2OK 2 O SS MgOMgO CaOCao Na2ONa 2 O TiO2 TiO 2 57,057.0 30,030,0 4,04.0 2,52.5 1,51,5 1,21,2 1,21,2 0,30.3 0,20.2 0,20.2 0,20.2 1,71.7

Образец алюминия марки А5, на который наносилось шунгитовое покрытие, имел размеры 50×30×10 мм. Электроискровое легирование электродом, выполненным из шунгита Зажогинского месторождения, осуществлялось при помощи ультразвуковой установки ИЛ100-2 с ручным ультразвуковым инструментом для крепления электрода из шунгита.A sample of aluminum grade A5, on which the schungite coating was applied, had dimensions of 50 × 30 × 10 mm. Electrospark alloying with an electrode made of schungite from the Zazhoginsky deposit was carried out using an ultrasonic device IL100-2 with a hand-held ultrasonic tool for attaching an electrode made of schungite.

В результате легирования электродом, выполненным из шунгита Зажогинского месторождения, происходит механическое разрушение материала анодного электрода (шунгита) и образование вторичных структур в рабочей его части. При этом осуществляется перенос продуктов эрозии шунгита на покрываемую алюминиевую деталь (катод), на поверхности которой протекают процессы, связанные с диффузией фуллерена С60 из легирующего материала в поверхность детали. Полученная поверхность покрытия имела темно-серый цвет с металлическим блеском.As a result of alloying with an electrode made of schungite of the Zazhoginsky deposit, mechanical destruction of the material of the anode electrode (schungite) and the formation of secondary structures in its working part occur. At the same time, shungite erosion products are transferred to the coated aluminum part (cathode), on the surface of which processes associated with the diffusion of fullerene C 60 from the alloying material to the surface of the part proceed. The resulting coating surface had a dark gray color with a metallic sheen.

Мощность электроискрового генератора при нанесении покрытия составляла 180 Вт. Толщина слоя покрытия составила 90 мкм. Измерение толщины покрытия проводилось на срезе под микроскопом МИМ-8. Шероховатость наружной поверхности покрытия измерена профилометром TR100 и составила Ra=6,5 мкм при базовой длине Sm=2,5 мм, a шероховатость поверхности образца алюминия, на который наносилось покрытие, составила Ra=0,8 мкм при базовой длине Sm=2,5 мм.The power of the spark generator during coating was 180 watts. The thickness of the coating layer was 90 μm. The coating thickness was measured on a slice under a MIM-8 microscope. The roughness of the outer surface of the coating was measured by a TR100 profilometer and amounted to Ra = 6.5 μm with a base length of Sm = 2.5 mm, and the surface roughness of the aluminum sample on which the coating was applied was Ra = 0.8 μm with a base length of Sm = 2, 5 mm.

Испытывались следующие свойства нанесенного на поверхность алюминиевого образца шунгитового покрытия:The following properties were tested on the surface of an aluminum sample of schungite coating:

1. Адгезионная способность шунгитового покрытия по отношению ко льду.1. The adhesive ability of shungite coating in relation to ice.

2. Теплопроводность шунгитового покрытия.2. Thermal conductivity of shungite coating.

3. Экранирующие свойства шунгитового покрытия по отношению к электромагнитному излучению.3. The shielding properties of shungite coating in relation to electromagnetic radiation.

4. Электропроводимость шунгитового покрытия.4. The electrical conductivity of shungite coating.

5. Механическая прочность.5. Mechanical strength.

Адгезионная способность шунгитового покрытия по отношению ко льду измерена методом отрыва при помощи прибора "Адгезиметр ОР". При испытаниях предварительно намораживались пробы льда цилиндрической формы. Затем эти пробы примораживались при температуре -6°С к образцам алюминия с шунгитовым покрытием и без покрытия. При помощи Адгезиметра ОР методом отрыва измерялась адгезия льда. Результаты измерений адгезии льда к образцам алюминия с шунгитовым покрытием и без покрытия, приведенные в таблице, показывают, что нанесение шунгитового покрытия уменьшает сцепляемость льда с алюминием на 38%.The adhesive ability of shungite coating with respect to ice was measured by the separation method using the "Adhesimeter OR". During the tests, ice samples of cylindrical shape were pre-frozen. Then these samples were frozen at a temperature of -6 ° C to aluminum samples with schungite coating and without coating. Using the OP Adhesion Tester, ice adhesion was measured by tearing. The results of measurements of ice adhesion to aluminum samples with shungite coating and without coating, given in the table, show that the application of shungite coating reduces the adhesion of ice to aluminum by 38%.

ТаблицаTable ОбразецSample Температура намерзания льда, °СIce freezing temperature, ° С Адгезия льда на отрыв, Г/см2 The adhesion of ice on separation, g / cm 2 Алюминиевый образец без покрытияUncoated aluminum sample -6-6 500500 Алюминиевый образец с шунгитовым покрытием, полученным в результате легирования электродом для электроискрового легирования, выполненным из шунгита Зажогинского месторожденияAn aluminum sample with shungite coating obtained by alloying with an electrode for electrospark alloying made of schungite from the Zazhoginsky deposit -6-6 310310

Теплопроводность шунгитового покрытия на алюминии измерялась измерителем теплопроводности ИТС-1-2 и составила 3,6 Вт/(м×К). Теплопроводность алюминия без покрытия составила 230 Вт/(м×К). Экранирующие свойства измерялись на покрытии толщиной 1,2 мм, нанесенном шунгитом на алюминиевый провод диаметром 5 мм, при пропускании по нему переменного тока с частотой 50 Гц и напряжением 220 В с помощью измерителя переменных электрических полей П3-70/1. Для алюминиевого провода с шунгитовым покрытием, по сравнению с алюминиевым проводом без покрытия, получено снижение напряженности электрического поля на 15 В/м. Измеренное с помощью цифрового омметра 3541 значение электрического сопротивления покрытия из шунгита в переводе на электропроводность составило 1400 Ом-1·м-1 (1400 сим/м). Прочность на сжатие шунгитового покрытия, измеренная прибором ОНИКС-2,5, составила 104 МПа.The thermal conductivity of shungite coating on aluminum was measured with an ITS-1-2 thermal conductivity meter and amounted to 3.6 W / (m × K). The thermal conductivity of uncoated aluminum was 230 W / (m × K). The shielding properties were measured on a coating 1.2 mm thick, deposited by schungite on an aluminum wire with a diameter of 5 mm, while passing through it an alternating current with a frequency of 50 Hz and a voltage of 220 V using a P3-70 / 1 meter of alternating electric fields. For aluminum wire with schungite coating, in comparison with an aluminum wire without coating, a decrease in the electric field strength by 15 V / m is obtained. The electric resistance value of the schungite coating, measured using a digital ohmmeter 3541, in terms of electrical conductivity was 1400 Ohm -1 · m -1 (1400 sim / m). The compressive strength of shungite coating, measured by the ONIX-2.5 device, was 104 MPa.

Использование полезной модели позволит получить шунгитовое покрытие с повышенными антиобледенительными свойствами на поверхности алюминиевых проводов воздушных линий электропередачи.Using the utility model will allow to obtain a schungite coating with enhanced anti-icing properties on the surface of aluminum wires of overhead power lines.

Таким образом, использование шунгита Зажогинского месторождения в качестве материала, из которого выполнен электрод для электроискрового легирования алюминиевых электропроводов воздушных линий электропередач, позволит получить достаточно механически прочное шунгитовое покрытие, повышающее антиобледенительные свойства алюминиевых проводов воздушных линий электропередачи.Thus, the use of shungite of the Zazhoginsky deposit as the material from which the electrode is made for electric-spark alloying of aluminum electric wires of overhead power lines will allow to obtain a sufficiently mechanically strong shungite coating that increases the anti-icing properties of aluminum wires of overhead power lines.

Кроме этого, шунгитовое покрытие позволит снизить потери теплоты при антиобледенительном прогреве проводов, понизить электромагнитное излучение от проводов и повысить их электропроводимость.In addition, shungite coating will reduce heat loss during anti-icing heating of the wires, reduce electromagnetic radiation from the wires and increase their electrical conductivity.

Claims (1)

Электрод для электроискрового легирования алюминиевых проводов воздушных линий электропередачи, выполненный из шунгита Зажогинского месторождения с содержанием углерода, составляющим в среднем 30% по массе и находящимся в аморфном состоянии в форму фуллерена. An electrode for electric spark doping of aluminum wires of overhead power lines made of schungite from the Zazhoginsky deposit with an average carbon content of 30% by mass and in an amorphous state in the form of fullerene.
RU2011134519/02U 2011-08-17 2011-08-17 ELECTRODE FOR ELECTRIC SPARK DOPING OF ELECTRIC TRANSMISSION WIRES RU115697U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011134519/02U RU115697U1 (en) 2011-08-17 2011-08-17 ELECTRODE FOR ELECTRIC SPARK DOPING OF ELECTRIC TRANSMISSION WIRES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011134519/02U RU115697U1 (en) 2011-08-17 2011-08-17 ELECTRODE FOR ELECTRIC SPARK DOPING OF ELECTRIC TRANSMISSION WIRES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU115697U1 true RU115697U1 (en) 2012-05-10

Family

ID=46312556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011134519/02U RU115697U1 (en) 2011-08-17 2011-08-17 ELECTRODE FOR ELECTRIC SPARK DOPING OF ELECTRIC TRANSMISSION WIRES

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU115697U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Akbar et al. Aging of silicone rubber-based composite insulators under multi-stressed conditions: an overview
Yang et al. Liquid-phase exfoliated fluorographene as a two dimensional coating filler for enhanced corrosion protection performance
JP2017524232A (en) Electroceramic coating of wires for use in bundled transmission cables
JP5646613B2 (en) Direct low temperature growth method of carbon nanotube (CNT) and fiber (CNF) on steel strip
Liu et al. Facile fabrication of superhydrophobic cerium coating with micro-nano flower-like structure and excellent corrosion resistance
Li et al. Large areas of centimeters-long SiC nanowires synthesized by pyrolysis of a polymer precursor by a CVD route
Tang et al. High-corrosion resistance of the microarc oxidation coatings on magnesium alloy obtained in potassium fluotitanate electrolytes
Ge et al. The improved thermal radiation property of SiC doped microarc oxidation ceramic coating formed on niobium metal for metal thermal protective system
WO2016081690A1 (en) Graphene nanoribbon layers for de-icing and anti-icing applications
Ryu et al. Corrosion protection coating of three-dimensional metal structure by electrophoretic deposition of graphene oxide
CN103794298A (en) Preparation method for graphene wires
Jiang et al. Boron ink assisted in situ boron nitride coatings for anti-oxidation and anti-corrosion applications
CN105177679A (en) Method for electrophoretic deposition of graphene coating on carbon steel substrate
Cheng et al. Effects of crystallization on the corrosion resistance of arc-sprayed FeBSiNb coatings
CN102702965A (en) Antifouling flashover coating applied to insulators and application method thereof
Cui et al. Direct synthesis of novel SiC@ Al 2 O 3 core-shell epitaxial nanowires and field emission characteristics
CN109952279B (en) Glaze for ceramic products
Thomas et al. Electrophoretic deposition of carbon nanotubes on metallic surfaces
RU115697U1 (en) ELECTRODE FOR ELECTRIC SPARK DOPING OF ELECTRIC TRANSMISSION WIRES
Liu et al. Characterization of plasma electrolytic oxidation coatings formed on Mg–Li alloy in an alkaline silicate electrolyte containing silica sol
CN106517142A (en) Method utilizing biochar for preparing nanocarbon sol
Molina-Garcia et al. Wet-jet milling exfoliated hexagonal boron nitride as industrial anticorrosive pigment for polymeric coatings
CN105047244B (en) Waterproof anti-icing dewatering transmission conductor and manufacturing method thereof
RU123572U1 (en) NON-INSULATED ALUMINUM WIRE WITH ANTI-ICE COATING FOR ELECTRIC TRANSMISSION AIR LINES
CN103451708A (en) Method for preparing carbon nanotube/carbon/carbon composite material through dielectrophoresis technology

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20120818