[發明專利]一種用玻璃和陶瓷的混合物涂覆金屬坩堝部件的方法

有效

• 申請號: 200980145110.4
• 申請日: 2009-11-17
• 公開（公告）號: CN102209691A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: P·布蘭;G·貝拉爾;J·拉孔布
• 申請（專利權）人: 阿雷瓦核廢料回收公司
• 主分類號: C03C8/14
• 分類號: C03C8/14;C23C4/10;C23C28/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 于輝

技術領域

本發明的目的是提供一種涂覆金屬坩堝的方法，以及這樣的坩堝部件。

本發明的方法特別是為用于玻璃化方法的坩堝設計的，所述玻璃化方法對坩堝內的負載物進行高溫感應加熱，其中坩堝是被冷卻的。這樣的坩堝用于從氧化物精制玻璃、在熔融玻璃浴中焚燒低度和中度活性的核有機廢棄物，以及將具有高、中和低度活性的核廢棄物或者核廢液玻璃化。所述坩堝放置在耐火混凝土底部上，并設置在由其中有高頻電流流動的感應器產生的磁場中，從而在坩堝負載物中產生熱量。坩堝的圓柱狀壁，有利的為金屬，由于其包含的熔融負載物將會經受顯著的加熱并且由于其所承受的感應電流而經受放射(evolvements)。這就是為什么冷卻回路被設置在坩堝壁上。然而，壁中感應的電流需要進行限制，不僅是為了減少受熱，同時也為了增加感應器和坩堝內含物之間的直接的電磁耦合。壁由通過垂直部件的橫向面以桶的狹板的方式裝配的垂直部件的組件，和每對相鄰部件之間的電絕緣器組成。該電絕緣器通常為云母。坩堝的部件通常在感應器之上的較高的部分彼此焊接來組裝，或者通過螺紋將它們連接到上凸緣上；它們還可以通過箍保持在用橡膠或環氧樹脂浸漬的玻璃纖維的外圓周上。

背景技術

文獻FR-A-2835601教導了在坩堝表面的至少一部分，例如部件的內壁和側壁上沉積陶瓷涂層以加強電絕緣保護。陶瓷是具有晶體結構的難熔組分，其在高于金屬坩堝的熔化溫度熔化。在絕大部分情況下即使在高溫和通常強腐蝕氣氛的惡劣的條件下，坩堝的運行狀態也是令人滿意的。然而在特定環境下實施該方法存在困難。當玻璃浴的表面存在大量液體(酸、水、液體廢棄物)的情形下，它是顯著的，例如在液體廢水被載入進行玻璃化處理之前，部件的冷卻通常確保了對與坩堝壁接觸的負載的加固層的防護，其不僅比負載的殘留物溫度要低，而且也降低了腐蝕性。此時陶瓷涂層一經制造就是多孔的，并且經受熱沖擊就產生裂縫或者甚至溫度裂紋。該孔隙率使得玻璃化過程中產生的氣體和特別是玻璃上偶爾存在的大容積的液體滲透到陶瓷層，一方面造成陶瓷層電剛性(electric?rigidity)的減弱，另一方面可能造成涂覆的基體的腐蝕。陶瓷層可能甚至會剝落直到消失。

增加陶瓷層的厚度可以增加其開孔孔隙率和介電剛度，但是在此不適用，因為負載和冷卻部件之間高的溫度梯度和相應的熱膨脹差異，尤其是在沿著部件的垂直方向，其將會破壞厚的陶瓷層。

人們對由玻璃和陶瓷的混合物代替純陶瓷組成的涂層也逐漸產生了興趣。期望利用低熔點玻璃填充陶瓷的孔隙，從而在處理過程中降低陶瓷的孔隙率，或者甚至通過隨后的局部退火處理利用玻璃的粘性進一步降低孔隙率；同時也期望從玻璃比陶瓷更高的膨脹系數中受益，以使涂層的總膨脹系數與基體的較高的膨脹系數接近。

經發明人證實，在本發明之前的研究已證明降低孔隙率的目標是難以實現的。

而且對于陶瓷基體，Manfredini的著作(《Glass-alumina?composite?coatings?by?plasma?spraying，Part?I：microstructural?and?mechanical?characterization》，Surface?&?Coating?Technology[2005])已經證明，理論上1000℃的熱處理通過玻璃的滲透將使得涂層的構造重新排列，玻璃實際上變得粘滯而對涂層的孔隙率和機械強度沒有任何效果，可能還會變得有害。原因可能是陶瓷(氧化鋁)的相變，相變從亞穩γ相經過亞穩中間體δ和K狀態到穩定的α相引起收縮，并且氣泡的膨脹被限制在涂層中。除了大約80％氧化鋁和大約20％玻璃的內含物外，也注意到涂層機械強度的降低。

應用該熱處理方法在不銹鋼基體表面沉積相同涂層同樣也可能具有其他的有害效果，正如發明人注意到的，例如由于與玻璃的氧化還原反應使得基體被氧化，基體表面的鐵被氧化同時由于玻璃的一些氧化物的還原而分解，從而對涂層的粘結力和強度造成災難性的后果。