本發(fā)明公開了一種土壤接地網用合金材料的制備方法，屬于金屬材料的技術領域。

背景技術：

接地網是保證發(fā)電、變電和輸電系統(tǒng)設備安全運行和人身安全的必須設施。理想的接地網材料應滿足以下要求：（1）能承受強大接地電流的熱穩(wěn)定性；（2）對于變電站所處地區(qū)的土壤環(huán)境具有良好的耐蝕性，滿足對接地網使用壽命的要求；（3）資源豐富、獲取方便、成本適中；（4）易于加工成型和施工；（5）對周圍鄰近的鋼構架不產生加速腐蝕的影響。由于資源、經濟等原因，我國接地網材料主要采用鍍鋅碳鋼，這種材料長期處于復雜的土壤環(huán)境中，腐蝕不可避免。根據文獻報道，我國電力接地網腐蝕狀況比較嚴重，幾乎每個省內電力接地網都存在不同程度的腐蝕，尤其是潮濕多雨的華南、華中地區(qū)，運行3～5年的鍍鋅鋼出現嚴重腐蝕，甚至腐蝕斷裂，造成多起設備損壞和停電事故。

目前，國內外接地網常用的防護措施有：（1）換用銅或銅包鋼材料；（2）實施陰極保護；（3）材料上包裹降阻劑；（4）材料上涂刷導電涂料。但是采用的這些防護措施仍然存在不少缺陷，如陰極保護，其施工雖然簡單，但維護費用大；再如降阻劑，其施工難度大且防腐性能發(fā)揮依賴特定環(huán)境；如果采取換用銅或銅包鋼，雖然這種材料在普通土壤中非常耐腐蝕，但價格昂貴，又容易污染土壤，且腐蝕附近鋼架結構電偶；而如果采用導電防腐涂料又存在老化快的問題，涂料一旦破裂其局部將受到腐蝕。因此保證接地材料性能的穩(wěn)定性及耐腐蝕性，延長接地網的使用壽命，降低電網運營成本，是電力系統(tǒng)安全經濟生產所迫切需要解決的課題。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題：針對目前使用的接地網材料的耐腐蝕性能差，易斷裂，造成設備的損壞和停電事故，同時穩(wěn)定性差，使用壽命短，導致運營成本高的缺陷，提供了一種將合金纖維摻雜銀粉的聚多巴胺包裹后，再于外面包裹一層表面具有樹脂基團的碳纖維來制備土壤接地網用合金材料的方法，本發(fā)明首先將

鐵、硅等金屬加熱熔融得熔融混合液，然后在拉絲液的潤滑作用下拉絲、退火得到合金纖維，再將碳纖維與樹脂進行混合發(fā)酵，在微生物作用下，將樹脂基團引入碳纖維中，得到改性碳纖維，再將多巴胺鹽酸鹽溶解后，與碳纖維進行接枝后再包裹于合金表面，多巴胺可自發(fā)粘附于金屬表面，形成聚合物，且可絡合金屬離子形成保護層，防止金屬被腐蝕，摻雜銀粉可使聚多巴胺形成導電體，而碳纖維具有高導電性，耐酸、堿腐蝕性，最后再壓制即可得到土壤接地網用合金材料，

本發(fā)明所得的土壤接地網用合金材料的耐腐蝕性能好，不易斷裂，穩(wěn)定性好，使用壽命長，所需成本低，制得推廣使用。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下所述的技術方案是：

（1）稱取500～600g鐵、700～800g硅、800～1000g錳、60～100g鎳、30～40g鉬、80～120g銅、15～20g鈮，加入到石墨坩堝中，并對其進行加熱至1200～1300℃，保溫熔融3～4h，得到熔融混合液；

（2）稱取15～20g葡萄糖酸鈣、8～12g硬脂酸丁酯、3～5g十二烷基苯磺酸鈉、1～3g油酸甲酯加入到盛有100～200g水的燒杯中，攪拌混合15～20min，得到拉絲液，再將上述熔融混合液進行熱軋，制得直徑為5～8mm的坯料，將坯料置于拉絲機中，以拉絲液為潤滑劑進行拉絲，控制拉絲次數為5～8次，拉絲的伸縮率為55～65%，待拉絲結束，將拉絲后的合金置于25～30℃水中進行退火處理，得到合金纖維，備用；

（3）稱取300～400g碳纖維加入到粉碎機中粉碎，過80～100目篩，收集過篩物，將過篩物、阿拉伯樹膠、水按質量比1:1:5，加入到燒杯中，攪拌混合5～10min，得到發(fā)酵底物，將發(fā)酵底物置于發(fā)酵罐中，再向發(fā)酵罐中加入發(fā)酵底物質量5%枯草芽孢桿菌菌種，控制發(fā)酵罐溫度為30～40℃，發(fā)酵6～8天，待發(fā)酵結束，收集發(fā)酵產物，將產物移入滅菌罐中，于95～100℃下滅菌5～10min，將滅菌后的物料置于離心機中，以4000～5000r/min的轉速離心處理5～10min，收集沉淀，將沉淀用水洗滌3～5次，得到改性碳纖維；

（4）稱取30～40g多巴胺鹽酸鹽加入到盛有300～400mln-甲基吡咯烷酮的燒杯中，將燒杯移入數顯恒溫測速攪拌器中，于溫度為80～90℃，轉速為300～400r/min下，攪拌溶解60～90min后，過濾，收集濾液，將濾液加入到三口燒瓶中，再向燒瓶中加入上述改性碳纖維、0.3～0.5g二月桂酸二丁基錫和15～20g銀粉，將燒杯移入水浴鍋中，控制溫度為70～80℃，攪拌反應3～4h后，再加入步驟（2）備用的合金纖維，繼續(xù)攪拌反應1～2h，反應結束收集產物，將產物過濾，收集濾渣；

（5）將上述濾渣加入到碾壓機中，碾壓成10～12mm的坯料，將坯料自然冷卻至室溫后，將坯料用水洗滌3～5次，得到除雜后的坯料，將除雜后的坯料自然晾干，即可得到土壤接地網用合金材料。

本發(fā)明的應用方法是：將本發(fā)明所得的土壤接地網用合金材料加工成邊寬為45～55mm，長為2.3～2.6m的角鋼，并將其中一端制作成尖頭，隨后將尖頭那端垂直打入地下，控制角鋼頂端離地面的距離為0.6～0.8m，使用數量為3根，控制每個角鋼之間的直線距離為6～8m，隨后用邊寬為35～45mm的角鋼將其焊接連通即可，經檢測，本發(fā)明所得的土壤接地網用合金材料的抗拉強度為800～1000mpa，電阻為0.5～0.8ω，使用2～3年并未發(fā)現有腐蝕現象，耐腐蝕性能好，使用壽命較目前使用的接地網材料延長了1～2年。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術效果是：

（1）本發(fā)明所得的土壤接地網用合金材料的耐腐蝕性能好，導電性能佳，對土壤無污染；

（2）本發(fā)明所得的土壤接地網用合金材料不易斷裂，穩(wěn)定性好，使用壽命長，所需成本低，制得推廣使用。

具體實施方式

稱取500～600g鐵、700～800g硅、800～1000g錳、60～100g鎳、30～40g鉬、80～120g銅、15～20g鈮，加入到石墨坩堝中，并對其進行加熱至1200～1300℃，保溫熔融3～4h，得到熔融混合液；稱取15～20g葡萄糖酸鈣、8～12g硬脂酸丁酯、3～5g十二烷基苯磺酸鈉、1～3g油酸甲酯加入到盛有100～200g水的燒杯中，攪拌混合15～20min，得到拉絲液，再將上述熔融混合液進行熱軋，制得直徑為5～8mm的坯料，將坯料置于拉絲機中，以拉絲液為潤滑劑進行拉絲，控制拉絲次數為5～8次，拉絲的伸縮率為55～65%，待拉絲結束，將拉絲后的合金置于25～30℃水中進行退火處理，得到合金纖維，備用；稱取300～400g碳纖維加入到粉碎機中粉碎，過80～100目篩，收集過篩物，將過篩物、阿拉伯樹膠、水按質量比1:1:5，加入到燒杯中，攪拌混合5～10min，得到發(fā)酵底物，將發(fā)酵底物置于發(fā)酵罐中，再向發(fā)酵罐中加入發(fā)酵底物質量5%枯草芽孢桿菌菌種，控制發(fā)酵罐溫度為30～40℃，發(fā)酵6～8天，待發(fā)酵結束，收集發(fā)酵產物，將產物移入滅菌罐中，于95～100℃下滅菌5～10min，將滅菌后的物料置于離心機中，以4000～5000r/min的轉速離心處理5～10min，收集沉淀，將沉淀用水洗滌3～5次，得到改性碳纖維；稱取30～40g多巴胺鹽酸鹽加入到盛有300～400mln-甲基吡咯烷酮的燒杯中，將燒杯移入數顯恒溫測速攪拌器中，于溫度為80～90℃，轉速為300～400r/min下，攪拌溶解60～90min后，過濾，收集濾液，將濾液加入到三口燒瓶中，再向燒瓶中加入上述改性碳纖維、0.3～0.5g二月桂酸二丁基錫和15～20g銀粉，將燒杯移入水浴鍋中，控制溫度為70～80℃，攪拌反應3～4h后，再加入備用的合金纖維，繼續(xù)攪拌反應1～2h，反應結束收集產物，將產物過濾，收集濾渣；將上述濾渣加入到碾壓機中，碾壓成10～12mm的坯料，將坯料自然冷卻至室溫后，將坯料用水洗滌3～5次，得到除雜后的坯料，將除雜后的坯料自然晾干，即可得到土壤接地網用合金材料。

實例1

稱取500g鐵、700g硅、800g錳、60g鎳、30g鉬、80g銅、15g鈮，加入到石墨坩堝中，并對其進行加熱至1200℃，保溫熔融3h，得到熔融混合液；稱取15g葡萄糖酸鈣、8g硬脂酸丁酯、3g十二烷基苯磺酸鈉、1g油酸甲酯加入到盛有100g水的燒杯中，攪拌混合15min，得到拉絲液，再將上述熔融混合液進行熱軋，制得直徑為5mm的坯料，將坯料置于拉絲機中，以拉絲液為潤滑劑進行拉絲，控制拉絲次數為5次，拉絲的伸縮率為55%，待拉絲結束，將拉絲后的合金置于25℃水中進行退火處理，得到合金纖維，備用；稱取300g碳纖維加入到粉碎機中粉碎，過80目篩，收集過篩物，將過篩物、阿拉伯樹膠、水按質量比1:1:5，加入到燒杯中，攪拌混合5min，得到發(fā)酵底物，將發(fā)酵底物置于發(fā)酵罐中，再向發(fā)酵罐中加入發(fā)酵底物質量5%枯草芽孢桿菌菌種，控制發(fā)酵罐溫度為30℃，發(fā)酵6天，待發(fā)酵結束，收集發(fā)酵產物，將產物移入滅菌罐中，于95℃下滅菌5min，將滅菌后的物料置于離心機中，以4000r/min的轉速離心處理5min，收集沉淀，將沉淀用水洗滌3次，得到改性碳纖維；稱取30g多巴胺鹽酸鹽加入到盛有300mln-甲基吡咯烷酮的燒杯中，將燒杯移入數顯恒溫測速攪拌器中，于溫度為80℃，轉速為300r/min下，攪拌溶解60min后，過濾，收集濾液，將濾液加入到三口燒瓶中，再向燒瓶中加入上述改性碳纖維、0.3g二月桂酸二丁基錫和15g銀粉，將燒杯移入水浴鍋中，控制溫度為70℃，攪拌反應3h后，再加入備用的合金纖維，繼續(xù)攪拌反應1h，反應結束收集產物，將產物過濾，收集濾渣；將上述濾渣加入到碾壓機中，碾壓成10mm的坯料，將坯料自然冷卻至室溫后，將坯料用水洗滌3次，得到除雜后的坯料，將除雜后的坯料自然晾干，即可得到土壤接地網用合金材料。

將本發(fā)明所得的土壤接地網用合金材料加工成邊寬為45mm，長為2.3m的角鋼，并將其中一端制作成尖頭，隨后將尖頭那端垂直打入地下，控制角鋼頂端離地面的距離為0.6m，使用數量為3根，控制每個角鋼之間的直線距離為6m，隨后用邊寬為35mm的角鋼將其焊接連通即可，經檢測，本發(fā)明所得的土壤接地網用合金材料的抗拉強度為800mpa，電阻為0.5ω，使用2年并未發(fā)現有腐蝕現象，耐腐蝕性能好，使用壽命較目前使用的接地網材料延長了1年。

實例2

稱取600g鐵、800g硅、1000g錳、100g鎳、40g鉬、120g銅、20g鈮，加入到石墨坩堝中，并對其進行加熱至1300℃，保溫熔融4h，得到熔融混合液；稱取20g葡萄糖酸鈣、12g硬脂酸丁酯、5g十二烷基苯磺酸鈉、3g油酸甲酯加入到盛有200g水的燒杯中，攪拌混合20min，得到拉絲液，再將上述熔融混合液進行熱軋，制得直徑為8mm的坯料，將坯料置于拉絲機中，以拉絲液為潤滑劑進行拉絲，控制拉絲次數為8次，拉絲的伸縮率為65%，待拉絲結束，將拉絲后的合金置于30℃水中進行退火處理，得到合金纖維，備用；稱取400g碳纖維加入到粉碎機中粉碎，過100目篩，收集過篩物，將過篩物、阿拉伯樹膠、水按質量比1:1:5，加入到燒杯中，攪拌混合10min，得到發(fā)酵底物，將發(fā)酵底物置于發(fā)酵罐中，再向發(fā)酵罐中加入發(fā)酵底物質量5%枯草芽孢桿菌菌種，控制發(fā)酵罐溫度為40℃，發(fā)酵8天，待發(fā)酵結束，收集發(fā)酵產物，將產物移入滅菌罐中，于100℃下滅菌10min，將滅菌后的物料置于離心機中，以5000r/min的轉速離心處理10min，收集沉淀，將沉淀用水洗滌5次，得到改性碳纖維；稱取40g多巴胺鹽酸鹽加入到盛有400mln-甲基吡咯烷酮的燒杯中，將燒杯移入數顯恒溫測速攪拌器中，于溫度為90℃，轉速為400r/min下，攪拌溶解90min后，過濾，收集濾液，將濾液加入到三口燒瓶中，再向燒瓶中加入上述改性碳纖維、0.5g二月桂酸二丁基錫和18g銀粉，將燒杯移入水浴鍋中，控制溫度為80℃，攪拌反應4h后，再加入備用的合金纖維，繼續(xù)攪拌反應2h，反應結束收集產物，將產物過濾，收集濾渣；將上述濾渣加入到碾壓機中，碾壓成12mm的坯料，將坯料自然冷卻至室溫后，將坯料用水洗滌5次，得到除雜后的坯料，將除雜后的坯料自然晾干，即可得到土壤接地網用合金材料。

將本發(fā)明所得的土壤接地網用合金材料加工成邊寬為55mm，長為2.6m的角鋼，并將其中一端制作成尖頭，隨后將尖頭那端垂直打入地下，控制角鋼頂端離地面的距離為0.8m，使用數量為3根，控制每個角鋼之間的直線距離為8m，隨后用邊寬為45mm的角鋼將其焊接連通即可，經檢測，本發(fā)明所得的土壤接地網用合金材料的抗拉強度為1000mpa，電阻為0.8ω，使用3年并未發(fā)現有腐蝕現象，耐腐蝕性能好，使用壽命較目前使用的接地網材料延長了2年。

實例3

稱取550g鐵、750g硅、900g錳、80g鎳、35g鉬、100g銅、18g鈮，加入到石墨坩堝中，并對其進行加熱至1250℃，保溫熔融3.5h，得到熔融混合液；稱取17g葡萄糖酸鈣、10g硬脂酸丁酯、4g十二烷基苯磺酸鈉、2g油酸甲酯加入到盛有150g水的燒杯中，攪拌混合17min，得到拉絲液，再將上述熔融混合液進行熱軋，制得直徑為7mm的坯料，將坯料置于拉絲機中，以拉絲液為潤滑劑進行拉絲，控制拉絲次數為7次，拉絲的伸縮率為60%，待拉絲結束，將拉絲后的合金置于28℃水中進行退火處理，得到合金纖維，備用；稱取350g碳纖維加入到粉碎機中粉碎，過90目篩，收集過篩物，將過篩物、阿拉伯樹膠、水按質量比1:1:5，加入到燒杯中，攪拌混合7min，得到發(fā)酵底物，將發(fā)酵底物置于發(fā)酵罐中，再向發(fā)酵罐中加入發(fā)酵底物質量5%枯草芽孢桿菌菌種，控制發(fā)酵罐溫度為35℃，發(fā)酵7天，待發(fā)酵結束，收集發(fā)酵產物，將產物移入滅菌罐中，于98℃下滅菌7min，將滅菌后的物料置于離心機中，以4500r/min的轉速離心處理7min，收集沉淀，將沉淀用水洗滌4次，得到改性碳纖維；稱取35g多巴胺鹽酸鹽加入到盛有350mln-甲基吡咯烷酮的燒杯中，將燒杯移入數顯恒溫測速攪拌器中，于溫度為85℃，轉速為350r/min下，攪拌溶解75min后，過濾，收集濾液，將濾液加入到三口燒瓶中，再向燒瓶中加入上述改性碳纖維、0.4g二月桂酸二丁基錫和20g銀粉，將燒杯移入水浴鍋中，控制溫度為75℃，攪拌反應3.5h后，再加入備用的合金纖維，繼續(xù)攪拌反應1.5h，反應結束收集產物，將產物過濾，收集濾渣；將上述濾渣加入到碾壓機中，碾壓成11mm的坯料，將坯料自然冷卻至室溫后，將坯料用水洗滌4次，得到除雜后的坯料，將除雜后的坯料自然晾干，即可得到土壤接地網用合金材料。

將本發(fā)明所得的土壤接地網用合金材料加工成邊寬為50mm，長為2.5m的角鋼，并將其中一端制作成尖頭，隨后將尖頭那端垂直打入地下，控制角鋼頂端離地面的距離為0.7m，使用數量為3根，控制每個角鋼之間的直線距離為7m，隨后用邊寬為40mm的角鋼將其焊接連通即可，經檢測，本發(fā)明所得的土壤接地網用合金材料的抗拉強度為900mpa，電阻為0.6ω，使用3年并未發(fā)現有腐蝕現象，耐腐蝕性能好，使用壽命較目前使用的接地網材料延長了2年。