搞钎焊专题FoniasaboulBraxing
新型接地网材料铝热焊粉开发及性能
郑州机械研究所新型钎焊材料与技术国家重点实验宝（450001）
国网河南省电力公司电力科学研究院(郑州市450001)
沈元勋李秀朋
龙伟民胡锋涛
许江晓
汪毅
摘要以电力系统新型接地网材料不锈钢包钢复合材料的铝热焊接技术为背景，以AI粉、CuO和Cu,O粉末为基体制备新型铝热焊粉，考察了添加铜磷合金、硼酐、董石粉、硅领钙等合金粉末对接地网材料铝热焊接成形质量的影响，并对接头组织形貌和性能进行测试研究。结果表明，添加合金粉末可以明显改善铝热焊接接头成形质量，合金粉末有效地起到了除气、排渣、净化作用.接头内部无气孔、夹渣，表面光滑，无裂纹缺陷。铝热焊接接头熔点、力学性能等测试结果表明，制备的新型铝热焊粉完全可以满足电力接地装置的工程应用。
关键词：接地网铝热焊焊粉合金粉末性能中图分类号：TG451
0前言
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、针焊、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、微波中维继站、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[2-4]。
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，如果铝热焊粉成分设计不佳、品质不高情况下，形成的接头内部容易产生气孔、夹渣、开裂等典型铸造缺欠。自前，国内铝热焊粉生产厂家众多，产品类型多样化，但产品品质良募不齐，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。随着电力系统的发展，电力系统中对接地装置的要求越来越严格，长期、可靠、安全的接地系统是维护电力系统
收稿日期：20151016
基金项目：科技重大专项课题(2014ZX04001131）；国家国际科技合作计
划项目（2015DFA50470）。
622016年第3期方方数据
稳定运行、保障运行人员和电气设备安全的根本保证和重要措施。而保证接地系统长期安全可靠运行的关键在于高品质的接地材料和可靠的接地网连接。近年来，优质、耐腐蚀、环保、长寿命新型接地网材料不断推广，逐步取代传统铜材、镀锌、镀铜钢材[5-6]。因此，对铝热焊粉和接头可靠性提出了更高的要求。
近年来，一种新型耐腐蚀接地网材料即不锈钢包钢
复合材料，以其电阻率低、耐受冲击性强、耐腐蚀性强等储多优点在电力接地网装置中备受推票。然而，工程应用结果表明采用国内市售铝热焊粉实施焊接，接头极易产生气孔、夹渣、热裂等缺陷，这一问题严重制约了这种新型接地材料的推广应用。基于以上背景，文中以新型接地网材料的铝热焊技术为研究对象，以传统铝热焊粉为基体，添加合金元素，制备出专用高品质铝热焊粉，并对接头组织形貌和性能进行试验研究。
试验方法
试验制备铝热焊粉基体原材料为市售A1粉、CuO 和Cu,0粉末，粒度74~178μm，添加合金元素为CuP 合金、硼酐、董石粉、硅钡钙等。按配方称取定量的粉末原料，在真空干燥箱中100℃、保温30min烘干处理，冷却到室温后，采用混粉机混合40min得到均匀的铝热焊粉待用。试验采用新型接地网材料为不锈钢包钢复合材料，是由优质碳素钢线材和特制不锈钢管两部分组成，结构如图1所示。不锈钢外皮厚度0.5mm，碳钢直径19mm。试验前将不锈钢包钢复合材料切割