上海电力大学、上海市电力材料防护与新材料重点实验室陆添爱等人基于接地材料功能需求的耐蚀铸铁表面改性进行研究。电力系统对接地材料的耐蚀性、导电性和成本要求越来越高,常见的接地材料有铜、碳钢和镀锌钢以及其他金属包覆材料,铜耐蚀性好但价格高昂,对土壤污染严重;碳钢导电性好,但腐蚀严重;镀锌钢有锌镀层牺牲阳极保护,但一旦锌层消耗后基体钢的腐蚀极其严重。因此研发一种成本低廉、耐土壤腐蚀、土壤/接地材料界面导电性良好的新型接地材料对电力系统接地极的安全服役具有重大意义。
研究选取合金铸铁作为基体材料,采用环氧树脂为碳源,控制不同的渗碳温度和保温时间对铸铁表面进行渗碳。采用XRD、Raman、SEM、金相分析、电化学腐蚀试验等方法,研究不同渗碳参数对渗碳层和铸铁基体的组织特征、成分和耐蚀性的影响。
试验结论:
1.最优渗碳参数为以5℃/min从室温升至750℃后炉冷,铸铁表面有渗碳层生成,均匀致密,与基体结合较好,厚度约16.8μm。渗碳层能够抑制腐蚀介质渗入,铸铁自腐蚀电位显著提高,自腐蚀电流密度降低,拟合腐蚀速率约为0.04mm/a。
2.经750℃下保温0h渗碳处理的铸铁界面出现许多细小石墨,由基体渗碳体高温分解与表面渗碳引起;基体残留大量片层状渗碳体保证其基体力学性能。
3.在土壤模拟液中,渗碳铸铁腐蚀速率低,渗碳层导电率高,导电性和耐蚀性显著提升;在交流电流干扰试验中,渗碳铸铁耐蚀性能远高于镀锌钢和原始铸铁,满足接地材料功能需求。