电镀锌范文1
关键词 锌镍合金 电镀 硫酸盐溶液 耐腐蚀性
中图分类号：TQ153文献标识码：A
0 前言
锌镍合金镀层，是一种高耐蚀低氢脆的优良镀层，特别适用于高温高湿及海洋性气氛条件，高强钢和弹性零件上电镀。目前，已有充分试验数据证明含Ni为8%~15%的锌镍合金镀层的耐腐蚀性比相同厚度的镀锌层高出六倍。⑦因此可以代替锌镀层用于要求耐腐蚀性高的零部件上，也可以代替镉镀层，不仅能保证耐腐蚀性能，而且污染小。另外它还具有优良的物理特性如硬度高、焊接性好、镀液简单等。所以锌镍合金镀层作为提高锌镀层保护能力的镀层具有广阔的发展前景。
1 实验
本实验在恒电流密度条件下，采用3mm 厚的铁板做阴极，DSA不溶性钛板做阳极，阴极铁板放于实验用镀槽中间，阳极钛板对称地放于铁板两端进行电镀。
1.1 铁板处理工序⑧
1.1.1 有机溶剂除油
常用的有机溶剂有汽油、乙醇、三氯乙烯、四氯化碳等。将铁块浸入上述有机溶剂中5~10分钟。
1.1.2 化学除油
化学除油溶液组成及操作条件见表1
表1
1.1.3 强腐蚀
强腐蚀溶液组成及操作条件见表2
表2
1.1.4 弱侵蚀
弱侵蚀溶液组成及才做条件见表3
表3
处理后的铁板用蒸馏水洗后才能入槽开始电镀。
1.2 镀液配方及操作条件
镀液用蒸馏水配制，试剂为分析纯。电镀完毕后，取出阴极铁板用水冲洗，再放入烘箱中干燥。1.3 镀层性质
镀层为光亮的银白色，致密，与基体的结合力好，厚度均匀（约7um）。电流效率高，深镀能力较强。
2 结果与讨论
2.1 三乙醇胺对镀层理化性质的影响
本实验中三乙醇胺对镀层理化性质的影响是通过改变镀液中三乙醇胺的浓度来实现的，如表4。
由表4中描述可知，三乙醇胺能缩短电镀时间，提高电流效率。随着镀液中三乙醇胺的浓度的增加，镀层的理化性质逐步提高，说明三乙醇胺是一种良好的配位剂，当三乙醇胺浓度达到一定值后，继续添加三乙醇胺反而会使镀层性质变差。
2.2 耐腐蚀性
本实验Zn-Ni合金镀层的耐腐蚀性是通过中性5%NaCl盐雾试验评估在6um厚的镀层表面出现白锈和红锈的时间来表示的。结果如表5。
表5
上述实验结果表明，纯锌镀层和锌镍合金镀层的耐蚀性均比铁强，是由于纯锌镀层和锌镍合金镀层的电极电位⑨比基体铁块要负，属阳极性防护材料，不会因孔隙或缺陷存在而加速基体腐蚀。另外，锌镍合金镀层与铁基体的电极电位差较小，其腐蚀速度比纯锌层慢许多，所以锌镍合金镀层的耐蚀性比纯锌镀层的耐蚀性强许多。
3 结论
本文研究结果表明，三乙醇胺对锌镍合金镀层的理化性质影响较大，实验时需合理控制用量及操作条件。锌镍合金镀层的耐腐蚀性比纯锌镀层好，完全可以代替镉镀层以保护铁基体不受腐蚀，发展前景广阔。
本研究获襄樊学院大学生科研基金资助
注释
① 何为.氯化物溶液中电镀锌镍合金[J].电镀与涂饰,1997.16(2):1-4.
② 赵婉惠,蔡报菊.锌镍合金电镀[J].材料保护,1988(3):59-60.
③ 曹浪,左正忠,田志斌,詹益腾.电镀锌镍合金的研究现状与展望[J].材料保护,2010.43(4):33-37.
④ 孔纲,卢锦堂,陈锦虹,许乔瑜,刘丽霞.电镀锌镍合金的盐水腐蚀行为[J].中国有色金属学报,1998.8(2):73-75.
⑤ 关兵.电镀锌镍合金工艺探讨[J].汽车工艺与材料,1996(1):19-22.
⑥ 熊刚,皱群.锌镍合金电镀的进展[J].电镀与涂饰,1992.11(1):64-69.
⑦ 黄昌明.电镀锌镍合金工艺[J].电镀与涂饰,1990(3):35-36.
⑧ 张景双,安茂忠,杨哲龙,屠振密.新镍合金电镀工艺及其应用[J].材料保护,1995.28(11):23-25.
电镀锌范文2
关键字 镀锌钢板；燃油箱；电阻焊
中图分类号TG44 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）99-0156-02
0 引言
现在我国汽车的燃油箱一般都是采用镀铅板进行制造，不仅成本过高，还及其容易导致环境污染。在将镀锌钢板用来制造燃油箱后，不仅可以大大降低成本，还可以保证减少对环境的污染以及员工的身体危害，但是必须保证其使用寿命大于原燃油箱。但是，在制造过程中我们遇到一个非常大的挑战，那就是电阻焊难焊的问题，尤其是有气密性要求的缝焊问题。在制造过程中，国外多是采用锌附着量较小的电镀锌钢板来代替缝焊，但是这样将使得燃油箱寿命大大降低。为了找到镀锌钢板电阻焊困难的原因，我们在经过反复研究后，提出了一套确定工艺参数相关的理论，经过跟踪调查发现，效果良好。现将实验情况进行如下分析。
1 实验材料与设备
1）材料情况
燃油箱一般是使用镀铅钢板进行制造，镀层元素的物理性能决定了镀铅板和镀锌板电阻焊之间的差异。实验选用的材料是镀铅钢板，这两种材料镀层元素铅以及锌的物理性能如见表1所示。
2）设备情况
在本次试验中选用了点焊、凸焊以及缝焊设备，他们的详细情况下表2。
2 电阻焊接
2.1 点焊
点焊在汽车燃油箱上主要是用于本体与隔板、加油管支架之间，起到连接的作用。由于镀层以及电极间在高温焊接的条件下会发生合金化反应，当焊接次数到达一定的数量后，会在电极的表面形成一层锌铜合金，这不仅使得电极出现严重的磨损，还扩大了焊接表面的直径，导致电流密度变小，焊接质量严重下降，甚至还会产生坑蚀[1]。
经过详细的分析，我们认为对点焊进行合理的电极冷却是十分重要的，必须保证冷却水流足够充分，从而保证电极能够在温室中工作。试验告诉我们，水流量应该控制在0.5L/min，这是最佳的效果。此外，还要将打点次数增加大2000点左右，不要超过，这与镀铅板点焊差不多[2]。
针对点焊时的飞溅问题，其主要原因是由于锌的沸点过低造成的，只要在操作时把握好焊接的时间以及冷却水的流量即可。试点还确定了点焊接头的工艺参数，详细见表3。
2.2 凸焊
燃油箱内的放油孔其实是将一个直径为16mm的六角螺母内孔和其自身的冲孔相焊接而形成的。螺母其实也有超薄的镀层，但是在焊接时，相比点焊或缝焊，其和镀锌板之间的镀层厚度要减少一半，并且焊接起来较前两者都更加容易，详细可见表4其工艺参数。
2.3 缝焊
缝焊在采用镀锌板时对容器气密性要求比较高，通过分析我们知道， 镀锌板与镀铅板电阻焊之间的的差异，其实是由锌和铅物理性质的不同决定的，包括元素的硬度、熔点 等，这些都对焊接性能产生较大的影响。当然，其中影响最大的要数元素沸点温度了。表5中是缝焊最佳工艺参数，它使用的焊接燃料箱长度达到950mm，有效地避开了渗漏。
3 结论
通过试验我们知道，镀锌钢板燃油箱的电阻焊在制造过程中的确存在许许多多的问题，当外界条件一定时，我们要考虑其焊接是否规范合理，这样不仅能够理清思绪，然后针对问问，强势解决。在进行镀锌板焊接时，极其容易导致电极磨损，在这里我们建议选择相对比较廉价的Cu-Cr与Cu-Zr电极。在试验中，我们确定了工艺参数的具体措施，采用镀锌钢板制造燃油箱不仅能获得较好的经济效益，还能得到更好的社会效益。
参考文献
[1]吴志生，，廉金瑞，等.深冷处理提高镀锌钢板电阻焊电极寿命的机理[J].焊接学报，2009，4（4）：7-10.
电镀锌范文3
关键词：镀锌钢管 热镀锌 冷镀锌
钢铁在空气、水或土壤中极易生锈、腐蚀。近些年来，国内的钢铁生产行业每年都有10%的钢材被腐蚀，钢铁生产企业每年都因此蒙受一部分经济损失。为了在不影响钢材外观质量的前提下提高钢材的防腐性能，业界纷纷尝试在钢材表面镀锌来防止钢材表面生锈及组织破坏等现象。
1 镀锌原理
锌在空气干燥的空间内存放，能够保持其性能的稳定性。假若空气湿度较大，锌表面就会产生一种致密的碱式碳酸锌薄膜，能够阻断空气与内部接触。在特定环境中，镀锌层破坏使钢基，钢基体与锌反应形成特殊的微电池，成为阴极的钢基体同样受到保护。
2 镀锌钢管的分类
镀锌钢管分为热镀锌钢管和冷镀锌钢管两种，热镀锌钢管锌层厚，具有镀层均匀，附着力强，使用寿命长等优点。冷镀锌（电镀）成本低，其本身的耐腐蚀性比热镀锌钢管相差很多。由于热镀锌钢管的耐腐蚀性比较强，因此，冷镀锌钢管用量在逐渐减少，热镀锌钢管的使用占主导地位，下面是两种镀锌钢管的详细介绍。
2.1 热镀锌管
这类钢管是使熔融金属锌和铁基体相互反应生成合金层，使镀层与基体紧密贴合。加工热镀锌钢管的工作流程：先酸洗钢管，将管体表面的氧化铁洗净；在槽中用NH4Cl和ZnCl2水溶液或混合水溶液进行清洗，再放置于热浸镀锌槽内进行热镀锌。熔融的镀液和基体发生反应生成锌-铁合金层（锌-铁合金层结构致密，具有较强的耐腐蚀性）。钢管基体、纯锌层与合金层已融为一体，因而具有极强的耐腐蚀性能。热镀锌钢管为低压流体输送用热镀锌焊接钢管，是在焊接钢管的基础上进行内外热镀锌，使钢管内外壁同时镀有锌层，大大提高钢管防腐性能，达到普通钢管的20倍左右，热镀锌钢管作为输送管道或金属结构，在消防工程，燃气输送，石油加工，工业，水利，工程建筑以及住宅建筑等方面得到广泛应用。
2.2 冷镀锌管
冷镀锌钢管是将经过了除油、除锈，呈现出无污、浸润的钢管挂入专门的电镀槽里的阴极上，阳极用锌。接通直流电源，阳极上的锌离子向阴极迁移，并在阴极上放电，使钢管表面镀上锌层。冷镀锌就是电镀锌，钢管表面光滑平整，锌层与钢管基体独立分层，锌层简单附着在钢管基体上，容易脱落。锌层较薄，镀锌量较少，只有10g-50g/m2，其本身的耐腐蚀性相对较低，因此，冷镀锌钢管用量相对较少。
3 镀锌钢管镀锌层性能特点
①钢材表面覆盖了一层有一定厚度且结构致密的纯锌层，阻断了腐蚀溶液和钢材接触的可能性，从而避免钢材被溶液腐蚀。锌层在空气中表面会形成一层薄而致密且难溶于水的氧化锌层，可防止钢基体与空气接触而锈蚀。另外，如果氧化锌与空气中其它成分反应生成不溶性锌盐，也能起到较好的防腐作用。②结构致密、具有较强防腐性能的铁-锌合金层可用于海洋建设和工业防腐。③锌-铁因结合牢固而发生互溶作用，因而耐磨性良好。④锌的延展性较好，它的合金层能够牢固附着于钢基体上，因而工业生产中可将热镀件进行轧制、弯曲、冷冲和拉丝等成型操作，镀层不被损坏。⑤钢结构件热镀锌后，相当于一次退火处理，能有效改善钢基体的机械性能，消除钢件成型焊接时的应力，有利于对钢结构件进行车削加工。⑥热镀锌后的钢管表面光亮美观。⑦纯锌层是热镀锌中最富有塑性的一层镀锌层，其性质基本接近于纯锌，具有延展性，所以它富于挠性。
由于镀锌钢管和普通钢管相比优势在于防腐性能强，而防腐性能主要由镀锌钢管的镀锌层质量决定，因此，国家标准对镀锌钢管的镀锌层质量提出了比较严格的标准要求。由于目前热镀锌钢管用量占市场主导地位，因此，我们着重讨论一下热镀锌钢管。目前，热镀锌钢管应执行国家标准GB/T 3091-2008《低压流体输送用焊接钢管》，本标准是指导生产企业生产该类产品的指导性技术要求文件，也是各类检测机构检测该类产品的执行标准，该标准对镀锌钢管的镀锌层质量的要求如下所列，见表1：
表1 GB/T 3091-2008中镀锌层质量标准要求
参考文献：
[1]GB/T 3091-2008.低压流体输送用焊接钢管[S].
电镀锌范文4
机箱板材常用有镀锌板、冷轧板、铝板、不锈钢等，而镀锌钢板具有抗酸、防锈、防蚀、使用午限长、材质轻等特点，同时外表也较为美观，因此镀锌钢板是最为常见的机箱材质。
镀锌钢板的颜色通常为灰色，表面细腻，经过表面烤漆处理后能形成均匀的颗粒状表面，长期使用不易出现摩擦痕迹和腐蚀现象。镀锌钢板有两种：热浸镀锌sGCC与电镀镀锌SECC。
热浸镀锌能产生较厚的镀锌层，耐蚀性较佳，适合户外使用，尤其是在高温、潮湿的环境中，如t木建设、桥梁设施、运输工具和电信设备等等，使用效果很好；而电镀镀锌具有比较优越的抗耐蚀性，保持了冷轧板的加工性，
2．从材质判断机箱用料的好坏
知道了制造机箱的主要材料，我们就能正确判断机箱用料的好坏了。
优质机箱采用正规厂家生产的镀锌钢板，而高档机箱还采用了进口镀锌钢板或者镁铝合金板材，廉价机箱则往往则用较差的普通薄钢板或镀锌铁板来制造，在耐腐蚀、强度和柔韧性方面与正规机箱都有明显的差距，我们可以根据一些特点进行判断：
正规机箱采用镀锌钢板的厚度应该在0.7－1毫米左右，这样才能保证机箱整体的强度，而劣质机箱偷工减料，要么使用较薄的钢板，要么只在一些框架上使用较厚的板材，而其他部分则使用很薄的铁皮。
此外，正规机箱往往采用相同厚度的镀锌钢板来制造机生产过程比较容易控制，镀锌层较薄且表面较为平整，容易加工，但因镀锌层薄而防蚀能力不及热浸镀锌，一般使用在诸如电冰箱、洗衣机等家电用品的底板及部份面板上。
3．销镁合金及其他材质
由于镁铝合金板材具有更高的耐磨性和抗腐蚀性，重量更轻，同时还具有很高的热传导能力，这种材质更多使用于笔记本电脑等特殊的产品中。所以，这种板材制造的机箱结构更加稳固，整体重量也大大减轻，外观更加漂亮，当然价格也比镀锌钢板贵不少，因此大多用于高端的机箱产品。
由于金属材料能够对机箱内的电磁辐射具有一定的屏蔽作用，因此机箱绝大多数采用了全金属结构，但近来风箱，而劣质机箱采用的材料厚薄不同。因此，观察几个不同部位板材的厚度，看看板材厚度是否一致，这也是机箱选购的一个技巧。
4．片面地追求厚度并不可取
市场上很少能见到采用1毫米以上厚度的镀锌钢板制造的机箱。由于用户不可能带着游标卡尺去买机箱，板材的边缘也往往经过卷边而不易判断出厚度，因此有的厂家就想钻这个空子借机夸大自己的形象，或者仅仅在机箱的某些部件上采用了较厚的板材而已。
要注意的是，如果机箱板材厚度达到1.5毫米以上而且重量十足，长期使用很容易生锈，板材过厚也并非一件好事。因此，我们并不推荐消费者去片面地去追求钢板的厚度和机箱的重量。
小结：机箱板材种类及区别
机箱板材常用有电解板SECC、热镀锌板SGCC、冷轧板SPCC、铝板、不锈钢等，识别的方法：
・镀锌电解板SECC：颜色为灰白色；
・热镀锌板SGCC：表面有镀锌层比较光亮，颜色发白；
电镀锌范文5
关键词： 接地； 接地网； 耐蚀性金属； 土壤腐蚀； 截面选择； 技术经济性
中图分类号： U264.7 文献标识码： A
0 引言
电力系统接地的目的是提供故障电流及雷电流的泄流通道， 稳定电位， 提供零电位参考点及降低绝缘水平。接地系统是确保电力系统、 电气设备的安全运行， 确保运行人员及其他人员的人身安全的重要措施[1]。
由于铜材的短缺， 我国主要以镀锌钢作为接地装置材料。在很多地区， 接地网腐蚀已构成影响电力系统安全运行的重要因素。在我国， 因接地网腐蚀而引起的电力系统事故时有发生， 每次事故都会产生较大的经济损失。为了抑制接地网的腐蚀， 国际上通常使用铜材为接地材料， 但是铜材的价格昂贵， 为此， 在国内外市场上， 出现了一些新型接地材料， 如铜镀钢、 不锈钢、 锌包钢等材料。铜镀钢已在国外获得较多的使用， 而其他材料尚无可以依据的使用标准或经验， 因此在生产及使用中存在一定的盲目性。针对上述问题， 本文通过调研相关文献、 标准， 收集数据， 对部分接地金属材料从耐腐蚀性、 金属截面积选择、 技术经济比较3方面进行综合分析， 以供工程参考。
1 国内外各种新型接地材料调研
目前国内各种接地材料众多， 本文首先对国内外已使用和可能使用的材料进行汇总。铜镀钢在国外获得了较多的应用， 美国、 英国等
国家都制订了相关标准[2-4]。该种材料还有铜铸钢、 铜包钢等不同生产工艺[5]； 市场上另有一种热浸锡铜镀钢， 即在铜镀钢的外边镀1层锡， 其防腐性能更好。近些年， 锌包钢、 不锈钢接地棒逐渐出现在市场上。锌包钢是用挤压包覆的工艺[6]将较厚的锌层包覆在钢表面， 克服了热浸镀锌钢镀层太薄的弊端， 从而起到防腐的目的， 这种材料在实际工程中应用不多， 也没有相关标准可以依据。不锈钢的防腐性能是显而易见的， 但目前在接地工程中很少采用。有人提出过不锈钢包钢的想法， 但是目前尚无成型产品。在下面的分析中， 本文将针对镀锌钢、 铜、 铜镀钢、 不锈钢、 锌包钢等材料进行详细的比较。
2 金属的耐腐蚀性
金属的耐腐蚀性很大程度上决定了其在接地工程中的应用前景， 在国内外曾进行过大量的相关实验。
2.1 国外开展的相关实验
美国和波兰针对接地材料腐蚀特性进行了深入研究。美国国家标准局在1910―1955年开展了为期45年的 “地下腐蚀” 研究项目[7]； 美国加利福尼亚国家海军土木工程试验室在20世纪60年代早期与美国国家腐蚀工程师协会合作开展了为期7年的 “接地棒现场测试” 研究项目[8]； 美国国家接地研究计划从1992年开始在国际电气监察协会的南内华达州分部研究不同接地极材料的长期性能， 该项目现在由防火研究基金会继续进行试验[9]。波兰华沙技术大学材料科学工程系实验室也进行了电镀铜与镀锌钢的腐蚀实验[10]研究。
2.2 国外实验结果
美国国家标准局 “地下腐蚀” 研究项目的主要研究成果如下：
（1） 铜和铜镀钢。包括管状和板状样品， 其中铜镀钢的铜层厚度为0.254 mm。在14个不同场地埋入地中13年， 根据重量测量， 得到平均腐蚀深度为12.7×10-6mm。埋置在另外29个不同试验场地8年的样品的平均腐蚀深度为22.86×10-6mm。
（2） 镀锌钢。测试了208个镀锌钢管， 镀层厚度约为0.121 mm， 样品埋入地中10年。10年后镀锌层的平均腐蚀厚度达0.063 5 mm。镀锌层下的钢出现了点蚀。
（3） 对轧制锌材和镀锌钢 （平均镀层厚度0.13 mm）在美国不同地点的50种土壤中进行了腐蚀性能的评定。数据显示， 镀锌钢件的平均腐蚀速率与锌基本一致， 但是点蚀穿透率明显低于锌； 而且当大部分镀层被腐蚀后， 腐蚀速率降低[11]。
美国加利福尼亚国家海军土木工程试验室对9种不同材料的垂直接地棒 （长2.4 m， 直径16 mm）， 埋入地下7年， 分别在1年后、 3年后、 7年后从土壤中挖出测量， 得到的实验结果如下：
（1） 7年后， 大多数试品的镀锌钢镀层腐蚀掉了，钢芯出现了点蚀。
（2） 包不锈钢的钢接地棒基本没有腐蚀， 但是钢芯出现了约25.4 mm深的点蚀。
（3） 铜镀钢接地棒没有腐蚀， 只是在端部钢芯出现了约50.8 mm深的点蚀。美国海军在其公布的接地体现场测试报告中提供了一些现场测试结果[8,12]， 腐蚀数据如表1所示。
美国国家接地研究计划的试验材料包括了镀锌钢和电镀铜材料。5个试验场地中的4个分别在试验9年、 11年、 12年进行了开挖。结果表明， 镀锌钢出现了中等到严重的腐蚀， 电镀铜导体只有轻微的腐蚀。波兰华沙技术大学材料科学工程系实验室的研究表明， 在相同腐蚀环境及波兰土壤条件下， 腐蚀速率是均匀的， 并且和暴露的时间成比例。热镀锌棒的平均腐蚀速率为1.1 mm/a， 电镀铜棒的腐蚀速度是它的1/25。另外， 文献[13]给出了国外某些在接地装置中可能出现的金属埋在数十种土壤中进行腐蚀评估试验的平均结果， 见表2。从表2中可见， 从平均腐蚀率来看， 钢铁和锌的腐蚀速度最快， 铜和铅的腐蚀速度要慢很多， 仅约为钢铁和锌的1/8； 从点蚀速度来看， 钢铁的最大点蚀速度达到了1.4 mm/a， 而铜的最大点蚀速度不到0.2 mm/a， 为钢铁的1/7。
表2 金属材料在土壤中的腐蚀速率
2.3 国内研究成果
在金属材料的土壤腐蚀方面， 国内尚无针对上述几种金属材料的全面试验比较， 但也做了大量的相关研究。中国科学院金属腐蚀与防护研究所用原位测试方法对碳钢、 不锈钢、 H62黄铜及金属铝在土壤中的腐蚀进行了研究[14-15]， 认为1年内， 铝、 碳钢、 不锈钢、H62黄铜的平均腐蚀率之比为1： 22： 0.5： 4。该所还研究了1Cr13、 1Cr18Ni9Ti两种不锈钢在酸性、 中性及碱性土壤中经过1年、 3年、 5年3个试验周期后的腐蚀特征[16]， 结果表明， 1Cr18Ni9Ti 耐蚀性优于1Cr13， 2种不锈钢在酸性及中性土壤中腐蚀轻微， 在高盐碱性土壤中腐蚀严重， 以点蚀为主。电信科学技术第五研究所采用自然埋藏的研究方法， 对线缆金属材料铜、 铝、 铅在我国各种土壤中的腐蚀进行研究[17-18]， 结果表明： 铜、 铝、 铅平均腐蚀率随时间变化规律基本遵循方程式V=AtB（式中： V为腐蚀速率， g/dm2・a； A、 B为常数； t为时间， a）； 铜在内陆盐
土， 铝在碱性土壤， 铅在酸性土及潮湿草甸土、 紫色土中呈局部斑点腐蚀； 局部腐蚀产物不具保护性。北京科技大学利用汽车镀锌板， 研究了完整镀锌板、 基板和镀锌层不同程度破损试样在泥浆和NaC1水溶液中的腐蚀规律[19]。结果表明： 完整镀锌层的腐蚀速率高于基板； 镀锌层破损试样的腐蚀失重随镀锌层破损面积的增加而增大。
2.4 综合讨论
依据美国海军的试验结果， 该实验室的专家认为， 只有电镀铜厚度为0.25 mm的钢棒以及不锈钢棒的抗腐蚀速度可以被接受[6]。另外， 从8~13年在43种不同土壤中铜试品的测试结果中的41种计算得到30年的平均点蚀深度为0.17 mm， 因此一些国际标准都将电镀铜钢棒的铜镀层的要求确定为至少0.25 mm，包括英国BS7430和美国的UL467[3-4]。但是值得注意的是， 在文献[20]中提到， 在透气性较差的土壤中， 不锈钢的耐腐蚀性会减弱， 而且不同材质的不锈钢具有不同的耐腐蚀性， 因此该文献建议将不锈钢接地从有关标准中移除。以上大量实验数据表明：
（1） 铜、 不锈钢的耐腐蚀性远远好于镀锌钢， 但是他们在特殊土壤中的腐蚀也是不能忽略的， 而且不同材质不锈钢的耐腐蚀性不同。
（2） 铜镀钢30年的平均腐蚀深度一般不大于0.17 mm。依据不锈钢包钢棒与其他金属材料的一些试验结果， 可以认为不锈钢包钢也具有与铜镀钢类似的耐腐蚀性。
（3） 锌材的腐蚀速率与镀锌钢的腐蚀速度相当，因此锌包钢从包覆层的腐蚀速度上来说没有明显优势， 主要是利用其阴极保护能力牺牲自己来实现保护其他金属构件的目的。
（4） 镀层破坏会减弱镀锌钢的抗腐蚀能力。因此可以认为， 在保证产品质量的前提下， 铜、 不锈钢、 铜镀钢的耐腐蚀性要好于镀锌钢， 锌包钢也能起到一定的阴极保护作用。虽然国内外开展了土壤中金属材料的腐蚀研究， 但很多试验对应的环境条件并不明确。鉴于多种金属材料仍缺乏足够的土壤腐蚀试验数据， 很难确定其在不同土壤中的腐蚀速率，因此建议多开展此类试验， 积累数据， 为工程中金属截面的选取提供参考。
3 金属截面积选择
对于接地材料截面积的选取， 除了要考虑其耐腐蚀性能外， 还要考虑其足够的通流能力。美国IEEEstd.80―2000中推荐式 （1） 的简化计算公式：
式中： Akcmil为接地材料截面积， 单位为kcmil， 1 kcmil＝0.507 mm2； Ig为流过接地线的短路电流稳定值， A； te为短路的等效持续时间， s； Kf为接地导体材料的材料系数， 可从表3中取值[21]
， 不同材料的Kf是根据材料最高容许温度取值的 （周围环境温度取40 ℃时）。该标准还提出， 当采用硬拉铜线时， 由于机械强度的原因， 应谨防导体温度超过250 ℃， 以防止导体淬火， 韧
性降低。据此标准， 按照250 ℃计算， 硬铜导体的最小截面积分别要在原热稳定计算的截面基础上， 扩大1.67倍。
表3 部分金属的材料系数
我国电力行业标准DL/T 621―1997 《交流电气装置的接地》 推荐式 （2） 的简化公式：
式 （2） 与式 （1） 类似， 不同之处在于： Ag的单位为mm2
； c为热稳定系数， 该标准中只对钢、 铝、 铜的热稳定系数给出推荐值， 钢、 铜的热稳定系数分别取值70和210， 而对于表3中所列其他金属， 没有给出推荐值[22]。该标准还规定了按机械强度要求的接地钢导体的最小尺寸， 其中圆钢的最小直径为8 mm或10 mm，这里取保守值10 mm， 因此铜镀钢、 不锈钢、 不锈钢包钢、 锌包钢接地棒按机械强度要求的最小直径为10 mm， 即实际使用的最小截面积为78.54 mm2。假设短路时间为0.5 s， 入地故障电流Ig为10 kA，按IEEE标准、 我国电力行业标准计算， 再考虑机械强
度要求得到不同接地线的截面和半径如表4所示。表4中， 铜、 铜镀钢、 不锈钢、 不锈钢包钢均认为没有腐蚀， 只需进行热稳定条件校核， 故其截面积比考虑腐蚀的镀锌钢要小的多； 表4中镀锌钢接地体截面选择包含4种情况： 不考虑腐蚀、 轻度腐蚀 （0.05 mm/a）、强腐蚀 （0.1 mm/a）、 严重腐蚀 （0.2 mm/a）， 同时考虑
50年的腐蚀量， 以及1.2的不均匀腐蚀程度。对于锌包钢 （包覆层厚3 mm）， 由于其耐腐蚀性没有准确的数据， 而且其部分防腐性能体现在作为牺牲阳极上，所以这里没有对其截面选择作计算。
表4 不同金属接地线的截面选择
由表4可见， 2种标准计算的钢接地线的尺寸相差很小， 对于铜接地线的尺寸， IEEE标准更显保守一些。考虑腐蚀后各种接地材料的金属截面积选择差异很大， 采用纯铜、 铜镀钢、 不锈钢、 不锈钢包钢的截面积远远小于镀锌钢和锌包钢， 尤其是镀锌钢在腐蚀较为严重时截面会大大增加。
4 不同金属接地材料的技术经济比较
由于IEEE标准全面给出了各种金属的热稳定系数， 因此下面的分析中选择IEEE标准进行不同金属的技术经济比较。在考虑了材料的耐腐蚀特性、 保证材料足够的通流能力后， 最终材料的选取还要看其综合的技术经济比较结果， 包括材料用量、 价格、 施工难度、 维护成本等。这里主要针对铜、 铜镀钢、 不锈钢、 锌包钢4种耐蚀性金属， 与镀锌钢进行比较。各金属材料的价格见表5， 调查于2009年12月中旬， 铜包钢依据的是部分市场调查， 其余金属参考全国市场的报价。由于锌包钢是新出现的产品， 其市面价格尚不稳定， 因此在表5中以及后面的技术经济比较中并未列出。
考虑不同腐蚀情况下50年的耐用年限， 同时根据机械强度要求， 根据不同短路电流情况 （其幅值分别取值10、 15、 20、 30、 50 kA， 持续时间分别取值0.25、0.5、 1、 2、 3 s） 计算各耐蚀金属与镀锌钢的材料费用比，再进行汇总后如表6所示。其中， 铜的材料费用按照软铜考虑， 如果是硬拉铜， 则费用需乘1.67倍。可见，随着土壤腐蚀性的增强， 使用铜、 铜镀钢、 不锈钢会显现出更好的经济性； 在产品质量有保证的前提下， 相对纯铜而言， 使用铜镀钢、 不锈钢大大节约了材料费用。
表6 考虑不同腐蚀情况下的材料费用比
值得注意的是， 表6的计算是理想的情况， 即不考虑不锈钢和铜的腐蚀等附加因素[22]。在实际应用中考虑到上述问题， 采取的截面会略大， 其材料费用也会增加。对铜、 铜镀钢、 不锈钢构成的接地网的性能综合总结如表7所示。从表7中可以看出， 由于这3种金属的价格要高于钢材的价格， 在一般情况下， 一次性投资比建设钢接地网时大； 但这3种金属的接地网一般不需要改造， 省去了大量的人力、 物力和财力进行大规模开挖检查。因此， 总体来说， 耐蚀性金属接地网虽然一次性投资大， 但是省去了接地网改造的费用， 更重要的是它使得系统更加可靠， 更加稳定， 消除了产生事故的隐患[24]。
表7 几种金属构成的接地系统综合比较
5 结论
铜、 铜镀钢、 锌包钢、 不锈钢等是可以选择的潜在耐蚀性金属接地材料。调研数据表明， 铜、 镀铜材料、不锈钢材料的防腐性能比镀锌钢好得多， 锌包钢能起到牺牲自己来实现保护其他金属构件的防腐效果。可认为， 铜、 性能较高的不锈钢、 镀层厚度0.25 mm以上的铜镀钢、 厚度足够且包覆较好的锌包钢都能维持远超过镀锌钢的使用寿命。在强腐蚀土壤中采用耐蚀性金属导体， 比采用钢导体的费用低。从长远效益看， 采用耐腐蚀性金属材料减少了接地网的腐蚀， 减少了维护费用， 提高了运行的安全性和可靠性。对于
耐蚀性金属， 我国基本没有相关标准可依据， 其使用也存在着一些盲目性和争议， 生产工艺水平也有待提高， 应该多开展这方面的研究和试验， 编制国家标准，将耐蚀性金属纳入接地材料中， 使发变电站接地系统工程的实际施工更具可操作性和规范性。由于目前
的施工工艺下， 深长垂直接地极通常仍然使用钢材，其与以上耐蚀性金属的连接和防腐也是需要深入研究的课题。
6 参考文献
[1] 何金良， 曾 嵘. 电力系统接地技术[M]. 北京： 科学出版社， 2007.
[2] 徐厚善. 优良的接地装置材料： 铜包钢导体[J]. 电线电缆，1998， 6（4）： 21-23.
[3] BS 7430： 1998 Code of practice for earthing[S]. London: BritishStandards Institution, British, 1998.
电镀锌范文6
针对沿海地区的输电线路容易发生腐蚀问题，诸多学者提出一种采用镀铜材料为基础装置的防腐蚀方法。现阶段我国已经把铜材料应用于生产实践中，实践证明铜材料与传统材料在输电线路防雷接地中的各项指标存在显著差异，研究发现铜材料是最佳的电阻材料，能够有效减少由于雷击而产生的电路故障问题。笔者将根据相关工作经验，分析铜材料在输电线路防雷接地中的应用效果，为电力系统的安全运作提供可靠的保证。
【关键词】铜材料 输电线路 防雷接地 应用效果
从现阶段的发展来看，经济的发展离不开电力系统的支持，随着电网规模的不断扩大，输电线路运行的里程也逐渐拉长，供电范围也逐渐变广，输电容量持续增加。由于我国各个地质之间的地质条件不一，气候环境相差极大，而沿海地区盐碱成分较多，导致线路受腐蚀严重，尤其是接地网连接部分，特别是遇到雷电时，防雷接地对输电线路的安全稳定有着极其重要的作用。接地网设计中，为了达到电阻运行要求，对接地材料导电要求越来越高。若不及时对接地网材料进行升级处理，造成的雷击事故将越来越多，对电网的安全运行造成很大负面影响。
1 接地系统概述
良好的接地网电阻应该维持在最小，只有接地的电阻越小，雷击电流才能够安全通过接地网流入大地中。以GB562255-2012标准为例，对接地电阻有相应的要求，将供电公司运行的接地网项目传统角钢（热镀锌钢接地棒）与GALMAR镀铜接地棒进行比较不难发现，GALMAR镀铜接地棒的抗腐蚀性能、硬度与钢层厚度等均强于热镀锌钢接地棒，GALMAR镀铜接地棒的使用成本也更低。简而言之，GALMAR镀铜接地棒更能够更满足客户的需求，经济价值更高。
2 传统镀锌接地网存在的问题
相关研究资料显示，我国接地网普遍存在腐蚀问题，接地网的电阻随着时间的延长而增大，接地电阻一旦变大就不能够满足其基本运行需求。以某检修公司的600kV输电线路为例不难发现传统镀锌接地网的接地电阻导电率平均为9.21%，当输电线路受到雷电冲击时，有高频电流通过接地棒，而此时的传统镀锌接棒会因为电阻过高而出现线路跳闸问题。雷击所造成的短路问题发生时，由于冲击电流所带来的电弧作用点很小，因此温度很难升高，普遍高达420°以上，超过了传统镀锌接地网所允许的最高温度。传统镀锌接地网的施工过程中，一般采用的是电焊工艺，此种工艺手法存在缺陷，加大了电阻过高的几率。传统镀锌接地网在土壤中会受到化学腐蚀作用，影响其电气性能，在很大程度上提高了接地网的电阻值，因此影响了输电线路的防雷能力。从上述研究角度来看，采用传统镀锌接地棒存在电阻增大问题，不利于对传统镀锌接地网进行升级，雷击所造成的安全事故将会不断增多。
3 新型镀铜接地棒的提出
3.1 镀铜接地棒的性能分析
铜是一种较好的导电体，铜材料的导电率能够达到100.00%。采用铜材料的接地电阻导电率达到21.2%，采用锌钢的接地电阻导电率达到9.21%，因此铜材料的导电性能远远高于锌钢。当遇到雷击情况时，采用镀铜接地棒的冲击接地电阻性能比采用镀锌钢更为理想。通过耐腐蚀性试验不难发现，铜在土壤中的耐腐蚀性是锌钢的20倍～50倍，与此同时还能够保持较为稳定的电气性能，由于铜在表面生成附着性较强的氧化铜，因此会产生相应的保护作用，阻断化学物质的腐蚀。一些新型的镀铜接地棒技术能够具有一定的柔软度，穿管也较为方便，镀铜具有高机械强度作用，长度一般为29.8m/卷，质量为29.5kg，既有超强的电气性能，又具有超强的防腐蚀性能。
3.2 镀铜接地棒连接方式优化设计
由于镀锌铜接地棒在焊接过程中使得焊点内部无杂质，保证焊点为纯铜，接头电阻与导体电阻保持高度一致。新型垂直接地采用镀铜接地棒，其接地长度可以无限加长，且按照国家相关标准来看，单点垂直接地棒的电阻能够通过加大垂直接地深度而降低。在实际应用过程中，新型镀铜钢接地棒前端配有尖头，无需在开挖地表的情况下进行微创式安装。施工中只要增加垂直接地长度便可以达到降低电阻的目的，焊接的效果也较为理想。
4 应用效果
4.1 镀铜接地棒接地效果分析
某电力公司运行的600kv电路线位于某沿海地区，接地线受到盐碱的严重腐蚀，接地体钢筋直径减小，腐蚀断开现象较为严重，此地段在原有的设计中采用的工频电阻为13Ω，经过长时间的运行之后，接地网腐蚀较为严重，接地状况需要改善。此次项目选择N65-N120区段杆塔接地进行改造和验收，另外，由于该地段的接地电阻率测试结果小于3Ω，在同一地段土壤的性质相同以及同样天气良好的情况下，可以忽略土壤电阻率。经过实践研究不难发现，经过改造后，此地区线路运行状况良好，接地性能较为稳定可靠。
4.2 镀铜接地棒使用效益比较
根据现阶段的市场价格，镀锌钢初次投入的成本虽然较低，但是整个设备的加工费用比较高。纯铜的耐腐蚀性能较强，价格是传统锌钢的3倍之多，尤其是对于600kv输电线路接地系统而言，新型镀铜材料的施工费用相比起传统的镀锌钢费用增加不到五分之一。举例来说，镀锌钢施工费用为5000元/基，需要每10年更换一次，费用为500元/年；镀铜材料则需要30年更换一次，费用为4600元/基，为传统锌钢材料的三分之一。
5 结语
使用镀铜材料对传统的镀锌接地棒所组成的接地网进行更换与改造，将其应用在600kv的输电线路防雷接地网中，运行后的实验结果表示，镀铜层所组成的接地棒耐腐性较好。
参考文献
[1]康淑丰，杨阳，张明旭等.铜材料在输电线路防雷接地中的应用[J].河北工业科技，2015，32（5）：428-432.
[2]蔡焕青，周明，邵瑰玮等.不锈钢复合材料用于输电线路杆塔接地系统及其耐腐蚀性研究[J].高电压技术，2014，40（9）：2938-2944.
[3]王立.35kV～110kV输电线路设计要点分析[J].高科技与产业化，2010，10（12）：73-74.
