[发明专利]一种新型接地网材料专用铝热焊粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种新型接地网材料专用铝热焊粉的制备方法，属于接地材料制备技术领域。

背景技术

铝热焊是一种简单、高效率、高质量的金属连接工艺，利用金属与化合物的化学反应热作为热源，通过被还原熔融金属直接或间接加热工作，在特制的模具型腔中形成符合工程需求的熔焊接头，可实现铁与铁连接、钢与钢连接、钢与铁、铜与铜、铜与钢的连接。铝热焊是电力系统接地网最常用的连接方法之一，相比电焊、钎焊、压接等其它连接工艺，铝热焊具有高效率、高质量、熔接点截流能力强、永久分子结合等诸多优点，广泛用于发电厂、变电站、输电线路杆塔、通讯基站、机场、铁路、城铁与地铁、各种高层建筑、微波中继站、网络机房、石油化工厂、储油库等场所防雷接地、防静电接地、保护接地、工作接地等接地装置的连接。

铝热焊接头属于一种铸造组织，基于铸造冶金学原理及特点，是通过氧化铜与铝的化学反应（放热反应）产生液态高温铜液和氧化铝的残渣，并利用放热反应所产生的高温来实现高性能电气熔接，已广泛应用于接地网装置连接。但现有铝热焊粉焊接新型接地网材料时容易产生气孔，导致焊接接头机械强度较差，接地网焊接质量难以得到可靠、有效的保证，存在较大安全隐患。这一问题严重制约了接地材料的推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对传统铝热焊粉使用后，在焊接接头极易产生气孔，导致焊接接头机械强度较差，存在较大安全隐患的问题，提供了一种以自制酸浸炭化料、萤石与纳米铝粉、氧化铜及氧化亚铜复配制得新型接地网材料专用铝热焊粉的方法，本发明首先将硅藻土球磨后与沼液混合发酵，使沼液中的有机质充分渗透进入硅藻土孔隙结构中，经蒸煮干燥后，于无氧条件下，使有机质炭化，再利用炭化有机质与硅藻土中二氧化硅成分反应形成碳化硅，再利用盐酸浸泡去除酸溶性无机杂质，制得酸浸炭化料，再将纳米铝粉、氧化铜粉及氧化亚铜粉分散于乙醇溶液中，加入硅烷偶联剂提高其分散性能，最后与萤石、酸浸炭化料等球磨混合后真空干燥，即得新型接地网材料专用铝热焊粉。本发明利用酸浸炭化料中的碳化硅以及炭化有机质为除氧剂，在焊接过程中与铜液中氧气反应放热，有效减少焊接接头产生的气泡，解决了传统铝热焊粉使用后因气孔缺陷导致的机械强度较差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）称取300～500g硅藻土，倒入球磨罐中，按球料质量比为10：1～20：1加入氧化锆球磨珠，球磨2～4h后，过180～200目筛，得硅藻土粉末，再将所得硅藻土粉末倒入盛有1000～1200mL沼液的发酵罐中，于温度为35～37℃，转速为300～500r/min条件下，恒温密闭发酵8～10h，待发酵结束，将发酵罐中物料过滤，收集滤饼，并将所得滤饼用纱布包裹后置于蒸锅中，于温度为90～95℃条件下蒸煮30～45min后，将纱布取出，收集纱布中包裹的滤饼，并置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得预处理硅藻土；

（2）称取180～200g上述所得预处理硅藻土，置于炭化炉中，以10～15mL/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以15～20℃/min速率程序升温至550～600℃，保温炭化60～90min后，继续以10～15℃/min速率程序升温至1100～1200℃，保温反应1～3h，随炉冷却至室温，出料得炭化料；

（3）将上述所得炭化料倒入盛有800～1200mL质量分数为10～15%盐酸的锥形瓶中，再将锥形瓶移至超声振荡仪，于超声频率为40～45kHz，温度为45～50℃条件下，超声处理60～90min，待超声处理结束，将锥形瓶中物料过滤，收集滤饼，并用去离子水洗涤滤饼直至洗涤液呈中性，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得酸浸炭化料，备用；

（4）依次称取120～150g纳米铝粉，200～220g纳米氧化铜粉，400～420g纳米氧化亚铜粉，加入盛有1500～1800mL质量分数为40～50%乙醇溶液的烧杯中，再加入10～12g硅烷偶联剂KH-570，再将烧杯置于超声振荡仪，于频率为40～45kHz条件下，超声处理45～60min，得混合浆料；