基于冷喷涂固态增材Al/Cu的高压电缆铝护套高质量修复

摘要

冷固态增材技术以其较低的沉积温度和较高的现场适用性成为高压电缆表层铝基密封层高效连接与修复的潜在有效方案。然而低压冷固态喷涂铝沉积体内较弱的粒子间结合、较高的孔隙率导致沉积体表现出较低的结合强度与电导率和有限的密封性，导致其难以满足高压电缆的长期服役安全性对密封结构的需求。对此，本工作提出采用Al/Cu混合粉末作为原材料的新思路，利用冷喷涂沉积时Cu粒子对Al粒子的原位锤击锻造作用，在较低的气体压力条件下实现沉积体致密度、结合强度与导电性能的显著提高。结果表明，由于Cu的沉积效率高于Al，因此Al/Cu复合沉积体内的Cu含量高于相应混合粉末中的Cu含量。沉积过程中，Cu粒子对Al粒子的锻造效应使得复合沉积体内的孔隙率显著降低，当粉末中Cu的体积分数从0%提高到50%时，孔隙率从14.4%降低到0.2%，结合强度由24.2 MPa提高到53.4 MPa，电导率由25%IACS提高到53%IACS，高于被连接构件。为解决复合沉积体中Cu-Al间的电偶腐蚀问题，提出了复合底层与纯Al顶层的双层结构设计，并验证了该方法在高压电缆铝护套密封层修补的可行性。

关键词

高压电缆 / 铝护套 / 附件修复 / 冷喷涂固态增材技术 / Al/Cu复合沉积体 / 结合强度 / 电导率