一種基于納米導電抗腐蝕涂層的接地體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于納米導電抗腐蝕涂層的接地體，包括涂覆有石墨烯涂料的鋼質棒接地體，所述鋼質棒(1)的鋼棒一頭為錐體，所述鋼質棒(1)上制備石墨烯層(2)，所述石墨烯層(2)作為導電防腐涂料用于接地體。本發(fā)明提供的納米導電抗腐蝕接地體，直接在鋼質接地體表面涂覆多層石墨稀，利用鋼質金屬表面生長石墨烯材料替代貴金屬(如銅、鎳等)制備耐腐蝕導電接地體，或者在鋼表面用石墨烯覆蓋提高鋼棒接地體的抗氧化能力。石墨烯作為以一種獨特的二維納米薄膜，具有良好的結構特性、物理特性和化學特性。本發(fā)明將石墨烯材料作為涂層用于接地體表面，使得金屬接地體具備較強的抗氧化、抗腐蝕能力，導電性好，機械強度高，耐磨損等優(yōu)良特點。從制作成本考慮，石墨烯涂層制備工藝簡單，成本低廉，是替代貴金屬的理想材料。
【專利說明】一種基于納米導電抗腐蝕涂層的接地體

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于納米導電抗腐蝕涂層的接地體，尤其是導電抗腐蝕接地裝置 中使用的導電涂料。

【背景技術】
[0002] 電力接地是供電系統(tǒng)安全運行以及高科技微弱信號測試的重要保障。接地和防護 技術是國際電工學術研究中十分重要的課題。目前廣泛使用的接地體主要是鋼質棒、鍍銅 鋼質棒和鍍鋅鋼質棒，接地體插入地下約2. 5米，一般使用3- 5年后接地體表面金屬層會 呈現(xiàn)不同程度的腐蝕，造成接地電阻增加，甚至接地效果喪失，造成安全隱患。尤其是，隨著 目前工業(yè)電力容量的增加和高科技技術中弱信號檢測的需求與日增加，由于接地體長時間 在地下被腐蝕引發(fā)的安全和技術事故屢屢發(fā)生。為有效遏制該類事故的發(fā)生，開發(fā)新型導 電抗腐蝕涂料成為目前接地工程中刻不容緩的工作。目前已有的導電防腐涂料主要是納米 碳或鎳粉等涂料，納米石墨粉在干燥固化過程中易受損使得防腐性能降低，而鎳粉顆粒太 細表面即被氧化，從而影響接地體表面導電性能。
[0003] 石墨烯材料是目前備受關注的材料，具有石墨的導電性質和優(yōu)良的潤滑、耐腐蝕、 耐高溫特性。研究表明，石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的材料當中強度最高的材料；該材料能夠將高強 度、耐高溫以及導電優(yōu)異特性帶到復合材料當中，從而可以設計并制備高性能復合材料。同 時石墨烯材料具有十分優(yōu)異的抗腐蝕特性，石墨烯能使金屬表面耐腐蝕性增強數(shù)十倍。研 究表明，通過化學氣相沉積方法制備石墨烯并緊密貼在銅表面，在鹽水中測試耐腐蝕性，結 果顯示銅表面耐腐蝕性比未處理的提高了近100倍，大大延長了金屬的使用壽命。鑒于石 墨烯材料具有優(yōu)良的機械性能和高強度性能，作為涂層能更加堅固并抗損傷。因此，將石墨 烯材料作為涂層用于接地體表面，使得金屬接地體具備較強的抗氧化、抗腐蝕能力，導電性 好，機械強度高，耐磨損等優(yōu)良特點。從制作成本考慮，石墨烯涂層制備工藝簡單，成本低 廉，是替代貴金屬的理想材料。
[0004] 目前，石墨烯作為一種耐腐蝕膜和防腐涂料復合材料已申請發(fā)明專利（申請?zhí)?201310300323. 8和申請?zhí)?01210066163. 0)。在接地體方面，可以看到只有納米石墨粉用 于防腐應用（申請?zhí)?01220675957. 2)。而將石墨烯作為導電防腐涂料用于接地體還沒有。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提出一種納米導電抗腐蝕涂料應用于接地體的方法，可以有效 提高接地體的抗腐蝕能力并保持良好導電性能，且成本低廉。為實現(xiàn)上述技術目的，達到上 述技術效果，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)：
[0006] 本發(fā)明提供一種基于納米導電抗腐蝕涂層的接地體，包括涂覆有石墨烯涂料的鋼 質棒接地體，所述鋼質棒（1)的鋼棒一頭為錐體，所述鋼質棒（1)上制備石墨烯層（2)，所 述石墨烯層（2)作為導電防腐涂料用于接地體。本發(fā)明本發(fā)明提供的納米導電抗腐蝕接地 體，直接在鋼質接地體表面涂覆多層石墨稀，利用鋼質金屬表面生長石墨烯材料替代貴金 屬（如銅、鎳等）制備耐腐蝕導電接地體，或者在鋼表面用石墨烯覆蓋提高鋼棒接地體的抗 氧化能力。石墨烯作為以一種獨特的二維納米薄膜，具有良好的結構特性、物理特性和化學 特性。石墨烯中的碳原子按六邊形晶格排列，SP2雜化的C原子均形成飽和鍵，故石墨烯具 有優(yōu)異的物理特性，室溫下其電阻率約為10-6 Ω . cm，高于鋁、銅等金屬，利用化學氣相沉積 工藝可在金屬表面任意生長單層或者多層的石墨烯，而且石墨烯和金屬之間存在較強的范 德華力，石墨烯與金屬粘合良好，不易脫落。本發(fā)明將石墨烯材料作為涂層用于接地體表 面，使得金屬接地體具備較強的抗氧化、抗腐蝕能力，導電性好，機械強度高，耐磨損等優(yōu)良 特點。從制作成本考慮，石墨烯涂層制備工藝簡單，成本低廉，是替代貴金屬的理想材料。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是：
[0008] 1、導電性良好，石墨烯室溫下的電阻率約為10-6 Ω. cm，可承受高達108A / cm2的 電流密度，因此石墨烯-鋼復合結構具有較好的導電能力
[0009] 2、抗腐蝕性能優(yōu)良，石墨烯Sp2雜化的C原子均形成飽和鍵，因此具有較高的化學 穩(wěn)定性，不易被腐蝕。
[0010] 3、成本低廉，石墨烯的主要原料為甲烷、乙烯、乙炔等氣體，制備工藝簡單，因此石 墨烯-銅復合結構的成本遠低于銅鋼或鎳鋼材料。
[0011] 4、不易磨損，石墨烯具有較高的機械強度，抗斷強度可達40N / m，石墨烯之間摩 擦系數(shù)較小。
[0012] 上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段， 并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。 本發(fā)明的【具體實施方式】由以下實施例及其附圖詳細給出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā) 明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：
[0014] 圖1為基于納米導電抗腐蝕涂層的接地體連結構示意圖；
[0015] 圖中標號說明：（1)鋼質棒；（2)石墨烯涂層。

【具體實施方式】
[0016] 下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本發(fā)明。
[0017] 參照圖1所示，一種基于納米導電抗腐蝕涂層的接地體，其特征在于：包括涂覆有 石墨烯涂料的鋼質棒接地體，所述鋼質棒（1)的鋼棒一頭為錐體，所述鋼質棒（1)上制備石 墨烯層（2)，所述石墨烯層（2)作為導電防腐涂料用于接地體。
[0018] 結合本發(fā)明的實際使用來看，進一步提供一種納米導電抗腐蝕接地體的制備方 法，制備工藝如下：
[0019] 1.鋼質接地體的制備：
[0020] 第一步可定制一批鋼質接地棒，直徑2-3厘米，長度200-250厘米，鋼棒一頭呈錐 形，便于擊打插入地下，如圖1所示；
[0021] 第二步利用化學氣相沉積法在上述鋼質棒（1)上制備石墨烯層（2);
[0022] 第三步利用化學氣相沉積法，在上述鋼質接地體表面制備石墨烯層（2)。使用的 碳源可以是甲烷、乙烯、乙炔等氣體，反應輔助氣體為氫氣和氬氣，其中氫氣起還原作用，氬 氣起保護作用。基本過程如下：反應中通入氫氣和氬氣，氫氣用于還原去除金屬表面的氧化 物，氬氣起保護作用。當溫度升到第一階段（600-1KKTC)，保溫一段時間，再通入甲烷、乙 烯或者乙炔等碳源。碳源在高溫作用下會發(fā)生分解，在金屬的催化作用下在金屬表面生長 成為石墨烯。這樣便可形成石墨烯包裹金屬鋼棒的復合結構，然后等溫度下降到室溫，將石 墨烯-鋼質棒復合結構從反應爐中取出。
[0023] 下面用實施例闡明本發(fā)明，但是這些實施例不應被解釋為對本發(fā)明的限制。
[0024] 以石墨烯-鋼質棒接地體為例：
[0025] 1定制鋼質棒（1)，鋼棒一頭為錐體，潔凈鋼棒表面。利用丙酮和乙醇等處理掉金 屬表面的雜質，包括氧化物和各種表面有機物。
[0026] 2在鋼質棒（1)上制備石墨烯層（2);利用化學氣相沉積法，在鋼質棒（1)上制備 石墨烯層（2)。使用的碳源是甲烷，反應中的輔助氣體為氫氣和氬氣，其中氫氣起還原作用， 氬氣起保護作用；
[0027] 3將表面處理后的鋼質棒（1)放入工藝管式爐；
[0028] 4通入氫氣和氦氣（氫氣流量30sccm，氦氣流量550sccm)，令爐內(nèi)逐漸升溫，45分 鐘后使爐內(nèi)溫度由室溫升至1000°C ;
[0029] 5在1000°C時，令爐溫保持恒溫10分鐘，對鋼棒進行退火處理。6通入甲烷（流量 lOsccm) 3分鐘，然后令爐管降溫；
[0030] 7待爐管降溫至室溫后，取出樣品。
[0031] 上面描述的實施例并非用于限定本發(fā)明，任何本領域的技術人員，在不脫離本發(fā) 明的精神和范圍內(nèi)，可做各種的變動和潤飾，如鋼質棒（1)以外，還可以為銅、鎳或者Cu- Ni合金。
【權利要求】
1. 一種基于納米導電抗腐蝕涂層的接地體，其特征在于：所述鋼質棒（1)的鋼棒一頭 為錐體，所述鋼質棒（1)上制備石墨烯層（2)，所述石墨烯層（2)作為導電防腐涂料用于接 地體。
【文檔編號】H01R4/66GK104112916SQ201410112165
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權日:2014年3月25日
【發(fā)明者】肖雷, 張曉渝 申請人:蘇州雷仕達電子科技有限公司