專利名稱：一種接地器件以及接地方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種接地器件，以及該接地器件在接地領(lǐng)域中的接地方法。
背景技術(shù)：
為了保證電力設(shè)備和大型電子設(shè)備的電壓穩(wěn)定和工作穩(wěn)定性，以及操作的安全性考慮，接地是必不可少的一項措施。多種建筑物也需要接地保護。目前市場上用來接地的部件一般是由鋼部件表面鍍有銅，鋅，鎳等金屬。鋅比鐵更易被腐蝕，可以作為犧牲陽極來減緩鋼鐵的腐蝕，它不適于長期保護鋼鐵。銅和鎳比鐵耐腐蝕，可以鍍在鐵的表面提供保護內(nèi)部的鐵。接地材料長期暴露在不同地質(zhì)的條件下。不同地質(zhì)條件下的土壤里不 同復(fù)雜的電解質(zhì)成分和水分。在這些條件下，銅和鎳還是可以逐漸地被腐蝕，進而影響到電力設(shè)備的長期穩(wěn)定運作。銀或金的防腐蝕效果更好，但價格過于昂貴而不合適使用。銅和鎳的包裹鐵的電鍍工藝復(fù)雜，附著力不穩(wěn)定，易產(chǎn)生表面裂紋和鍍層剝落等缺陷。這些缺陷會導(dǎo)致鐵表面暴露，形成原電池，帶來更嚴重的腐蝕后果。電鍍金屬在工藝上產(chǎn)生有毒廢液廢水，造成環(huán)境污染。而且，隨著銅鎳鋅等金屬價格的不斷上漲，高厚度的重金屬鍍層的價格也隨之提高。因此，市場急需一種材料技術(shù)方法能夠給接地保護部件提供長期的防腐蝕保護，并且希望工藝和材料無污染，低成本。這種防腐蝕要求對于高腐蝕的海洋環(huán)境更為重要。本說明中所說的接地，在海洋應(yīng)用中包括接觸海水來達到接地目的。許多有機高分子材料可以在土壤中穩(wěn)定存在。有些高分子材料可以導(dǎo)電。導(dǎo)電的高分子材料可以是高分子材料本身，如聚苯胺，聚噻酚等；也可以是由不導(dǎo)電的高分子材料，如聚乙烯，環(huán)氧樹脂等，與導(dǎo)電的成分，如碳，石墨，金屬粉末，金屬氧化物粉末等，組合成為導(dǎo)電的復(fù)合材料。導(dǎo)電高分子材料易于加工，可以通過擠出，注塑，涂布，噴涂等工藝加工成型。迄今為止，還沒有發(fā)現(xiàn)使用導(dǎo)電高分子材料解決接地材料長期防腐蝕應(yīng)用的報道。由于許多金屬粉末會在土壤環(huán)境里會被逐漸腐蝕，優(yōu)選碳材料為導(dǎo)電基材的復(fù)合材料。通過選擇具有高導(dǎo)電性能的碳粉，摻有碳粉的高分子復(fù)合材料涂層可以具有良好的導(dǎo)電性能。由于高分子材料的價格便宜以及碳粉的使用量較低，整個工藝的成本大大降低，保證了接地材料具有良好接地性能的同時還具有抗腐蝕的性能。常用的導(dǎo)電復(fù)合材料通常含有導(dǎo)電的碳粉或碳纖維。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效低成本的接地金屬表面處理技術(shù)。該技術(shù)方案使用導(dǎo)電的高分子材料作為接地金屬的表面涂層，利用高分子材料本身的耐腐蝕性能克服了金屬合金容易腐蝕的缺點。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種接地器件，所述器件具有以特征a.高導(dǎo)電性能的金屬核心,其電阻率小于O. Olohm. m ;金屬核心可以是實心也可以是空心。所述金屬核心的表面覆蓋了平均厚度在Inm到5mm的金屬磷酸鹽，或/和金屬鉻酸鹽，或/和硅化合物的粘合層，并且所述粘合層的表面覆蓋了平均厚度在I μ m到IOcm的導(dǎo)電復(fù)合層，并且所述導(dǎo)電復(fù)合層包含有高分子聚合物和至少一種導(dǎo)電顆粒，并且所述導(dǎo)電復(fù)合層整體電阻率小于lOOOohm. m ；
b.所述導(dǎo)電顆粒的粒徑為O. 001 μ Hi-Icm0在本發(fā)明技術(shù)方案中，還具有以下附加技術(shù)特征
所述高導(dǎo)電性能的金屬核心包括以下一種或幾種金屬材料鐵、鐵合金、鎳、鎳合金、銅、銅合金、鋅、鋅合金、鋁、鋁合金、錫、錫合金。所述粘合層中的金屬鹽為金屬磷酸鹽或無機鉻化合物中的至少一種，所述粘合層中的硅化合物為有機硅烷化合物或無機硅酸鹽中的至少一種。所述金屬磷酸鹽包括以下一種或幾種磷酸鋅，磷酸鋁，磷酸鎳，磷酸鈷，磷酸錳，磷酸鉻，磷酸礬，磷酸鐵，磷酸鎬。所述的無機鉻化合物包括以下一種或者幾種，鉻酸鋁，鉻酸鐵，鉻酸鋅，鉻酸銅，鉻酸錫，鉻酸鍶，鉻酸鋇，三價鉻氧化物及其水合物，六價鉻氧化物及其水合物。所述的金屬鹽是金屬鎬酸鹽，包括銅，鋅，鋁，鐵，錳，錫，礬，鈦，鉻，鈷的六氟鎬酸鹽的一種或幾種，或者是六氟鎬酸和以上金屬反應(yīng)形成的金屬鹽類。所述高分子聚合物包括以下一種或幾種材料聚環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚烯烴、聚乙烯、聚丙烯、聚氰氨、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚醚、聚丙烯酸，聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯，聚甲基丙烯酸酯、聚二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、硅橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠。所述高分子聚合物在導(dǎo)電復(fù)合層中的所占的體積比例大于40%，所述導(dǎo)電顆粒在導(dǎo)電復(fù)合層中所占的體積比例大于1%，并且達到逾滲閾值。所述導(dǎo)電復(fù)合層為至少一層；
所述導(dǎo)電復(fù)合層中包含有以下一種或者幾種添加劑殺菌劑、硅膠、氣相二氧化硅，硅膠、抗氧化劑、抗老化劑，硅烷偶聯(lián)劑。所述導(dǎo)電顆粒含有是體積平均粒徑在O. 001 μ m到Icm的石墨粉、碳納米管、活性碳、碳黑、導(dǎo)電碳纖維、鎳粉、鎳合金粉、不銹鋼粉、銅粉或者它們的混合物。所述高導(dǎo)電性能的金屬核心為多個金屬導(dǎo)線分別獨立的包裹在粘合層和導(dǎo)電復(fù)合層中。所述器件與其他部件的連接部分由涂料包裹保護。一種接地的方法，所述方法包括以下幾個步驟
a.第一，提供一種高導(dǎo)電性能的金屬核心，所述金屬核心為金屬或者合金；
b.第二，在所述金屬核心的表面覆蓋了平均厚度在Inm到5mm的金屬鹽或/和硅化合物的粘合層；
c.第三，在所述粘合層的表面覆蓋平均厚度在Iμ m到IOcm的導(dǎo)電復(fù)合層，并且所述導(dǎo)電復(fù)合層包含有高分子聚合物和至少一種導(dǎo)電顆粒，并且所述導(dǎo)電復(fù)合層整體電阻率小于lOOOohm. m,從而構(gòu)成接地器件；
d.第四，將所述接地器件埋在地下至少Icm深，或者在水里浸沒至少30cm深。形成平均厚度在Inm到5mm的金屬鹽的方式是讓金屬接地核心和含有磷酸,鎬酸，和/或鉻酸的溶液進行接觸并在表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。
形成平均厚度在Inm到5_的娃化合物的方式是讓金屬接地核心和含有有機娃燒化合物的溶液接觸后再把金屬表面覆蓋的含有有機硅烷化和物的溶液以干燥的方式讓有機硅烷化合物之間產(chǎn)生相互交聯(lián)。本發(fā)明提供了一種適用于接地的器件，該器件具有一個或多個導(dǎo)體核心，該導(dǎo)體核心通常為金屬，導(dǎo)體核心的表面覆蓋有導(dǎo)電的復(fù)合材料，這種覆蓋有導(dǎo)電復(fù)合材料和導(dǎo)體核心的組合具有良好的接地效果和抗腐蝕效果。本發(fā)明在普通的碳鋼或者其他普通情況下容易腐蝕的金屬基材表面先進行磷酸化，鉻酸化或者硅烷表面處理，然后再涂覆一層導(dǎo)電高分子材料，(簡稱導(dǎo)電高分子層，或者稱導(dǎo)電復(fù)合層)，然后將這種金屬材料埋在地下實現(xiàn)接地功能。作為本發(fā)明的要點之一是必須通過對金屬表面進行處理來引入一層粘合層，如果不對金屬表面先作磷酸化或鉻酸化處理，導(dǎo)電復(fù)合層將很容易在工作環(huán)境下從金屬表面剝落下來，從而引發(fā)腐蝕的產(chǎn)生。一般來說，鐵，鋅，鋁，錫可以用磷酸化處理，鋅，鋁，錫，也適用于鉻酸化處理，而硅烷可以適用于所有金屬。 當(dāng)用含有磷酸的磷酸化處理液對金屬進行處理時，所得到的粘合層的組分基本上是金屬的磷酸鹽；當(dāng)用含有重鉻酸的鉻酸化處理液對金屬進行處理時，所得到的粘合層的組分基本上是金屬的鉻酸鹽；當(dāng)用硅烷化合物處理時，所得到的粘合層的組分基本上是具有一定交聯(lián)度的硅烷層。當(dāng)然，粘合層可以包含有以上所有組分，例如磷酸鹽和鉻酸混合物，硅烷和磷酸鹽的混合物。其它酸類也可以幫助在金屬表面形成粘合層，包括但不限鎢酸，鑰酸，有機膦酸，錳酸，礬酸，鎬酸，鈦酸，鈷酸。金屬在這些酸的表面處理以后會形成相應(yīng)的鹽，從而為復(fù)合層和金屬之間提供粘合力。市場上常用的磷酸化產(chǎn)品系列包括的HenkeI的AQUAPHOS，AQUAPH0S-II，KEMCOATE等等。常用的鉻酸處理液包括HENKEL的AL0DINE 1201等產(chǎn)品系列。具體操作方式可以從該公司的網(wǎng)頁獲得。粘合層本身可以有一定的粗糙度，一般來說粗糙度可以在Inm到O. 5cm之間，較大的粗糙度可以提供更大的表面積，以利于導(dǎo)電復(fù)合層在上面的粘合。粘合層提供金屬抗腐蝕的機制是在金屬和導(dǎo)電漆(或者導(dǎo)電橡膠)之間提供強大的分子共價作用力，或者更大的離子靜電作用力。例如，當(dāng)接地材料是鐵或者鐵合金，而普通導(dǎo)電環(huán)氧漆和鐵之間的分子作用力只是范德華和氫鍵，這兩個力都比較弱，所以漆和沒有處理過的鐵之間很容易剝落。當(dāng)通過磷酸化以后，鐵的表面變成了磷酸鐵，而磷酸鐵和環(huán)氧漆之間形成離子鍵和共價鍵，大大增加了粘合力。此外，基于鉻酸化合物的粘合層還可以對鋁，銅，鐵，鋅等提供鉻酸層鈍化保護作用，因為微溶性的鉻酸本身就是很好的腐蝕抑制劑。本發(fā)明可以所使用的金屬基材包括鐵，鐵合金，鎳，鎳合金，銅，銅合金，鋅，鋅合金，鋁，鋁合金。本發(fā)明最傾向使用的金屬基材是鐵，鋼材和鋁合金。導(dǎo)電高分子材料可以是本身導(dǎo)電的高分子材料，也可以是非導(dǎo)電的高分子材料內(nèi)添加導(dǎo)電材料顆粒來形成導(dǎo)電的高分子復(fù)合材料。使用的導(dǎo)電顆?？梢允翘蓟牡牟牧希部梢允菍?dǎo)電金屬粉末，金屬氧化物粉末，導(dǎo)電高分子粉末，導(dǎo)電陶瓷粉末，或其他導(dǎo)電材料粉末。粉末可以是球型，柱型，片狀，針狀，非規(guī)則形狀，或其他形狀及多種形狀的組合。碳基材的材料可以從以下材料中選出，石墨粉，碳納米管，活性碳，碳黑，導(dǎo)電碳纖維或者它們的混合物。碳黑的品種較多而且都具有一定程度的導(dǎo)電性，各種類型的碳黑都可以使用在本發(fā)明中。最傾向使用的碳黑是導(dǎo)電性能較好的種類，例如美國CABOT公司生產(chǎn)的VULCAN系列產(chǎn)品。碳納米管的品種類型也比較豐富，傾向使用的碳納米管的長度在O. OOlmm到IOmm之間，管徑的厚度在O. OOlmm到O. Imm之間。導(dǎo)電碳纖維目前市場上逐漸普及，例如SGL Group公司生產(chǎn)的SIGRAFIL C導(dǎo)電碳纖維就可以使用在本發(fā)明之中。本說明中會使用以下幾個概念
逾滲閾值(Percolation threshold)是指特定填充物可以從一個電極到另一個電極形成互通網(wǎng)路的最低濃度。粒子通常是在介質(zhì)中隨機分布。也可以使用工藝手段使其有序分布或局部有序分布來得到更好的控制。比如控制局部的濃度，粒子的取向，粒子間的相互作用等等。填充物可以是一種物質(zhì)或多種電活性物質(zhì)的混合物。
粉末的中間值粒徑(D50)描述粒子的大小。是一個樣品的累計粒度數(shù)均分布百分數(shù)達到50%時所對應(yīng)的粒徑。它的物理意義是粒徑大于它的顆粒占50%，小于它的顆粒也占50%ο對于非球型的粒子,粒徑是指與該粒子的體積等體積的球體的粒徑。要達到導(dǎo)電，導(dǎo)電顆粒需要在復(fù)合材料中達到逾滲閾值。高長徑比的粒子通常具有較低的閾值。導(dǎo)電成分可以是金屬，金屬氧化物，碳黑，碳納米管，C60，導(dǎo)電高分子顆粒，可溶解的有機導(dǎo)電物，和其他導(dǎo)電或半導(dǎo)電物質(zhì)。因為雷擊會產(chǎn)生高溫，用于接地的導(dǎo)電高分子層需要具有好的熱穩(wěn)定性。尤其是機械幾何尺寸在高溫下的穩(wěn)定性。優(yōu)選交聯(lián)的高分子材料以保證材料在雷擊產(chǎn)生的高溫條件下保持其形狀和性質(zhì)。交聯(lián)方式可以是化學(xué)交聯(lián)或輻照交聯(lián)。高熱穩(wěn)定性熱塑性材料也有也可以在這里使用。土壤的電阻通常在IOohm. m到2000ohm. m。為減少接地系統(tǒng)電阻，并減少雷擊時發(fā)熱，導(dǎo)電高分子材料的電阻需要小于土壤的電阻。因此，導(dǎo)電高分子材料需要小于lOOOohm. m,優(yōu)選小于IOohm. m,更優(yōu)選小于lohm. m。因為雷擊時會發(fā)熱,導(dǎo)電高分子層的導(dǎo)
電性需要在高溫條件下仍然穩(wěn)定。在本發(fā)明中，碳粉是一種優(yōu)選的材料，在幾何尺寸上包含粉末狀和纖維狀的碳基材料。對于炭黑，體積濃度通常需要大于8-15%，對于高長徑比的材料，如碳納米管，1-5%的體積濃度就可以達到逾滲閾值。如果是被良好分散的單壁碳納米管，所需要的逾滲閾值可以更低。如果需要，導(dǎo)電材料可以在材料中有一定的取向，或達到局部高濃度，從而進一步降低導(dǎo)電材料在導(dǎo)電高分子復(fù)合材料中的體積百分比。導(dǎo)電碳粉在導(dǎo)電復(fù)合層里的摻雜比例可以保持在體積比的0. 1%到60%之間。優(yōu)選的使用的比例是在10-25%之間。若碳粉比例低，復(fù)合材料的導(dǎo)電性差；若碳粉比例太高，導(dǎo)電復(fù)合層的加工性能和機械性能會降低?？梢赃x擇使用的高分子材料包括，但不限于，聚環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚烯烴、聚乙烯、聚丙烯、聚氰氨、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚醚、聚丙烯酸，聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯，聚甲基丙烯酸酯、聚二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、硅橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠，有機硅高分子。從高分子性能上說可以是熱塑性高分子，熱固性高分子，或者是橡膠性分子。
導(dǎo)電碳粉和高分子之間的復(fù)合方式可以用攪拌，研磨，球磨，擠出，等方式進行，目的是達到較為均勻的混合。另外一類非擠壓注塑的方法是涂漆，用以形成一層導(dǎo)電漆在金屬基材表面。各種涂漆方式都適用于本發(fā)明。所傾向使用的涂漆的方法有粉末噴涂，電泳鍍層，浸泡涂覆，液體噴涂，刷漆，烤漆等。除了粉末噴涂使用干燥的固體粉末狀的樹脂和導(dǎo)電粉末的復(fù)合物以夕卜，其他幾種都是把導(dǎo)電碳粉分散在液體狀樹脂里(如環(huán)氧樹脂)或者把碳粉分散在樹脂的液體分散系里(包含水性分散系或者溶劑性分散系)。該分散系中可以含有交聯(lián)劑用以提高復(fù)合導(dǎo)電漆(即高分子和碳粉的混合物)的物理強度和機械性能。當(dāng)樹脂和碳粉的混合物均勻的涂覆在金屬的表面以后需要一步交聯(lián)烘干的步驟，這對所有涂漆工藝都是需要的。當(dāng)然，如果交聯(lián)劑選擇恰當(dāng)完全可以在室溫下實現(xiàn)交聯(lián)，比如大多數(shù)的環(huán)氧樹脂類型的漆?！?br> 考慮到接地部件長期處于地下潮濕的環(huán)境中，可以在樹脂中摻入殺菌劑或者抗微生物生長的材料?？紤]到接地部件在插入地下的過程中可能造成因為摩擦而導(dǎo)致的導(dǎo)電漆的剝落，可以除了碳粉、殺菌劑之外在加入少量分散型氧化硅作為耐磨助劑。分散型氧化硅包括硅膠和氣相二氧化硅。添加量一般控制在樹脂重量的O. 1%到20%之間。當(dāng)導(dǎo)電漆在處理后的金屬表面形成以后下一步就是把這種金屬材料加工成需要的形狀，如網(wǎng)狀，管狀等等，然后埋在地里。當(dāng)然，也可以先把金屬制成需要的形狀然后再上面涂覆導(dǎo)電漆。在埋接地器件以前，可以先在預(yù)訂的位置上打好同樣大小的或更大一些的洞，以避免在插入接地器件的時候涂有導(dǎo)電漆的金屬和沙粒巖石之間過渡摩擦導(dǎo)致導(dǎo)電漆的剝落。在本發(fā)明中，除了碳基材料可以作為導(dǎo)電粉末使用以外，還可以使用少量鎳粉，銅粉，或者耐腐蝕的不銹鋼粉末和碳粉摻在一起使用。從原理上說，這些金屬粉末本身也可以和高分子樹脂一起制成導(dǎo)電復(fù)合漆，即導(dǎo)電復(fù)合層。


圖I是本發(fā)明一種接地器件結(jié)構(gòu)形式之一的剖視 I、導(dǎo)電復(fù)合層；2.粘合層；3、金屬；
圖2是本發(fā)明一種接地器件結(jié)構(gòu)形式之二的剖視 I、導(dǎo)電復(fù)合層；2粘合層；3'、金屬導(dǎo)線。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細地描述。一種接地器件，所述器件具有以特征
a.高導(dǎo)電性能的金屬核心，其電阻率小于O.Olohm.m;
所述金屬核心的表面覆蓋了平均厚度在Inm到5mm的金屬鹽或/和硅化合物的粘合層，并且所述粘合層的表面覆蓋了平均厚度在I μ m到IOcm的導(dǎo)電復(fù)合層，并且所述導(dǎo)電復(fù)合層包含有高分子聚合物和至少一種導(dǎo)電顆粒，并且所述導(dǎo)電復(fù)合層整體電阻率小于lOOOohm. m ；
b.所述導(dǎo)電顆粒的體積平均粒徑為0.001 μ m到1cm。
所述金屬磷酸鹽包括以下一種或幾種磷酸鋅，磷酸鋁，磷酸鎳，磷酸鈷，磷酸錳，磷酸鉻，磷酸礬，磷酸鐵，磷酸鎬。所述的無機鉻化合物包括以下一種或者幾種，鉻酸鋁，鉻酸鐵，鉻酸鋅，鉻酸銅，鉻酸錫，鉻酸鍶，鉻酸鋇，三價鉻氧化物及其水合物，六價鉻氧化物及其水合物。所述的金屬鹽是金屬鎬酸鹽，包括銅，鋅，鋁，鐵，錳，錫，礬，鈦，鉻，鈷的六氟鎬酸鹽的一種或幾種，或者是六氟鎬酸和上述金屬反應(yīng)形成的金屬鹽類。所述高導(dǎo)電性能的金屬核心包括以下一種或幾種金屬材料，鐵、鐵合金、鎳、鎳合金、銅、銅合金、鋅、鋅合金、鋁、鋁合金、錫、錫合金。所述高分子聚合物包括以下一種或幾種材料聚環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚烯烴、聚乙烯、聚丙烯、聚氰氨、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚醚、聚丙烯酸，聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯，聚甲基丙烯酸酯、聚二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、硅橡膠、乙丙橡 膠、氟橡膠。所述粘合層中的金屬鹽為金屬磷酸鹽或金屬鉻酸鹽中的至少一種，所述粘合層中的硅化合物為有機硅烷化合物或無機硅酸鹽中的至少一種。所述高分子聚合物在導(dǎo)電復(fù)合層中的所占的體積比例大于40%，導(dǎo)電顆粒在高分子聚合物介質(zhì)中的濃度大于1%，并且達到其特征的逾滲閾值。所述導(dǎo)電復(fù)合層為至少一層。所述導(dǎo)電復(fù)合層中包含有以下一種或者幾種添加劑殺菌劑、硅膠、氣相二氧化硅，硅膠、抗氧化劑、抗老化劑，硅烷偶聯(lián)劑。所述導(dǎo)電顆粒含有是體積平均粒徑在O. 001 μ m到Icm的石墨粉、碳納米管、活性碳、碳黑、導(dǎo)電碳纖維、鎳粉、鎳合金粉、不銹鋼粉、銅粉或者它們的混合物。所述高導(dǎo)電性能的金屬核心為多個金屬導(dǎo)線分別獨立的包裹在粘合層和導(dǎo)電復(fù)合層中。所述器件與其他部件的連接部分由涂料包裹保護。一種接地的方法，所述方法包括以下幾個步驟
a.第一，提供一種高導(dǎo)電性能的金屬核心，所述金屬核心為金屬或者合金；
b.第二，在所述金屬核心的表面覆蓋了平均厚度在Inm到5mm的金屬鹽或/和硅化合物的粘合層；
c.第三，在所述粘合層的表面覆蓋平均厚度在Iμ m到IOcm的導(dǎo)電復(fù)合層，并且所述導(dǎo)電復(fù)合層包含有高分子聚合物和至少一種導(dǎo)電顆粒，并且所述導(dǎo)電復(fù)合層整體電阻率小于lOOOohm. m,從而構(gòu)成接地器件；
d.第四，將所述接地器件埋在地下至少Icm深，或者在水里浸沒至少30cm深。形成平均厚度在Inm到5_的金屬鹽的方式是讓金屬接地核心和含有磷酸,鎬酸，和/或鉻酸的溶液進行接觸并在表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。形成平均厚度在Inm到5_的娃化合物的方式是讓金屬接地核心和含有有機娃燒化合物的溶液接觸后再把金屬表面覆蓋的含有有機硅烷化和物的溶液以干燥的方式讓有機硅烷化合物之間產(chǎn)生相互交聯(lián)。在本發(fā)明中，導(dǎo)電復(fù)合層也可稱為導(dǎo)電高分子層。導(dǎo)電復(fù)合層I、粘合層2與金屬3的幾何組合可以多種多樣?；驹瓌t是導(dǎo)電復(fù)合層I和粘合層2包裹金屬3。金屬3橫截界面可以是多種幾何形狀如圓形、環(huán)形、方形、平板、薄膜、或多根金屬導(dǎo)線卷繞成股等等。如圖I所示，金屬3為長方形。為減少局部導(dǎo)電復(fù)合層I被破壞而導(dǎo)致整個金屬導(dǎo)線3'腐蝕失效的風(fēng)險，也可以使用圖2設(shè)計。有多個金屬導(dǎo)線3'分別獨立的包裹在導(dǎo)電復(fù)合層I和粘合層2的介質(zhì)中。在本發(fā)明中，如果一根導(dǎo)線受到腐蝕，其他金屬導(dǎo)線3'仍然被高分子層保護，整體的接地保護性質(zhì)影響不大。金屬導(dǎo)線3'可以是直的，也可以在介質(zhì)中螺旋卷繞，或其他結(jié)構(gòu)形式。因為不同的高分子材料有不同的機械和化學(xué)性質(zhì)。為了適應(yīng)具體環(huán)境和施工的需要，包裹在金屬外面導(dǎo)電高分子層可以是一層或多層。以下實施例中金屬核心導(dǎo)體為碳鋼鋼管。碳鋼形狀是外直徑40mm，30cm長的圓柱形。表面經(jīng)過鋅系磷酸化處理后表面含有一層厚度在5 μ m左右的磷酸鐵鈍化層。實施例I :鋼管涂布導(dǎo)電環(huán)氧樹脂。
權(quán)利要求
1.一種接地器件，所述器件具有以下特征 高導(dǎo)電性能的金屬核心，其電阻率小于O. 01Ohm.m，所述金屬核心的表面覆蓋了平均厚度在Inm到5_的含有金屬鹽或/和硅化合物的粘合層，并且所述粘合層的表面覆蓋了平均厚度在Ium到IOcm的導(dǎo)電復(fù)合層，并且所述導(dǎo)電復(fù)合層包含有高分子聚合物和至少一種導(dǎo)電顆粒，并且所述導(dǎo)電復(fù)合層整體電阻率小于lOOOohm. m;所述導(dǎo)電顆粒的體積平均粒徑為 O. 001 μ m 至Ij 1cm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種接地器件，其特征在于，所述高導(dǎo)電性能的金屬核心包括以下一種或幾種金屬材料鐵、鐵合金、鎳、鎳合金、銅、銅合金、鋅、鋅合金、鋁、鋁合金、錫、錫合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種接地器件，其特征在于，所述粘合層中的金屬鹽為金屬磷酸鹽或無機鉻化合物中的至少一種，所述粘合層中的硅化合物為有機硅烷化合物或無機硅酸鹽中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種接地器件，其特征在于，所述金屬磷酸鹽包括以下一種或幾種磷酸鋅，磷酸鋁，磷酸鎳，磷酸鈷，磷酸錳，磷酸鉻，磷酸礬，磷酸鐵，磷酸鎬。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種接地器件，其特征在于，所述的無機鉻化合物包括以下一種或者幾種，鉻酸鋁，鉻酸鐵，鉻酸鋅，鉻酸銅，鉻酸錫，鉻酸鍶，鉻酸鋇，三價鉻氧化物及其水合物，六價鉻氧化物及其水合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種接地器件，其特征在于，所述的金屬鹽是金屬鎬酸鹽，包括銅，鋅，鋁，鐵，錳，錫，礬，鈦，鉻，鈷的六氟鎬酸鹽的一種或幾種，或者是六氟鎬酸和上述金屬反應(yīng)形成的金屬鹽類。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種接地器件，其特征在于，所述高分子聚合物包括以下一種或幾種材料聚環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚烯烴、聚乙烯、聚丙烯、聚氰氨、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚醚、聚丙烯酸，聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯，聚甲基丙烯酸酯、聚二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、硅橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種接地器件，其特征在于所述高分子聚合物在導(dǎo)電復(fù)合層中的所占的體積比例大于40%，所述導(dǎo)電顆粒在導(dǎo)電復(fù)合層中所占的體積比例大于1%，并且達到逾滲閾值。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種接地器件，其特征在于所述導(dǎo)電復(fù)合層為至少一層；所述導(dǎo)電復(fù)合層中包含有以下一種或者幾種添加劑殺菌劑、硅膠、氣相二氧化硅，硅膠、抗氧化劑、抗老化劑，硅烷偶聯(lián)劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種接地器件，其特征在于，所述導(dǎo)電顆粒含有是體積平均粒徑在O. 001 μ m到Icm的石墨粉、碳納米管、活性碳、碳黑、導(dǎo)電碳纖維、鎳粉、鎳合金粉、不銹鋼粉、銅粉或者它們的混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種接地器件，其特征在于，所述高導(dǎo)電性能的金屬核心為多個金屬導(dǎo)線分別獨立的包裹在粘合層和導(dǎo)電復(fù)合層中。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種接地器件，其特征在于，所述器件與其他部件的連接部分由涂料包裹保護。
13.一種接地的方法，所述方法包括以下幾個步驟 a.第一，提供一種高導(dǎo)電性能的金屬核心，所述金屬核心為金屬或者合金；b.第二，在所述金屬核心的表面覆蓋了平均厚度在Inm到5mm的金屬鹽或/和硅化合物的粘合層； c.第三，在所述粘合層的表面覆蓋平均厚度在Iμ m到IOcm的導(dǎo)電復(fù)合層，并且所述導(dǎo)電復(fù)合層包含有高分子聚合物和至少一種導(dǎo)電顆粒，并且所述導(dǎo)電復(fù)合層整體電阻率小于lOOOohm. m,從而構(gòu)成接地器件； d.第四，將所述接地器件埋在地下至少Icm深，或者在水里浸沒至少30cm深。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的接地的方法，其特征在于形成平均厚度在Inm到5mm的金屬鹽的方式是讓金屬接地核心和含有磷酸，鎬酸，和/或鉻酸的溶液進行接觸并在表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的接地的方法，其特征在于形成平均厚度在Inm到5mm的硅化合物的方式是讓金屬接地核心和含有有機硅烷化合物的溶液接觸后再把金屬表面覆蓋的含有有機硅烷化和物的溶液以干燥的方式讓有機硅烷化合物之間產(chǎn)生相互交聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種接地器件以及接地方法，所述器件具有一個或多個導(dǎo)體核心，所述導(dǎo)體核心為金屬，金屬表面覆蓋有一層提供粘合力的粘合層，粘合層的表面覆蓋有導(dǎo)電的復(fù)合層，這種覆蓋有導(dǎo)電復(fù)合層，粘合層和導(dǎo)體核心的組合的接地器件具有良好的接地效果和抗腐蝕性能。
文檔編號H01R4/66GK102983419SQ20111026363
公開日2013年3月20日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者崔驥, 羅臬 申請人:崔驥, 羅臬