[發明專利]在筒形部件內壁上形成涂層的裝置和方法

有效

• 申請號: 201410412265.2
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN105442011B
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 劉艷紅;王曉婧;楊超;李懷林
• 申請（專利權）人: 國家核電技術有限公司;國核（北京）科學技術研究院有限公司
• 主分類號: C25D7/04
• 分類號: C25D7/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫紀泉

一種在筒形部件內壁上形成涂層的電鍍裝置和方法，筒形部件具有導電性并包括環形的主體部、以及位于所述主體部的相對兩端的開口，電鍍裝置包括：兩個絕緣封蓋，分別安裝在筒形部件的兩個開口上，以與主體部一起形成用于容納電鍍液的封閉的容器，在兩個絕緣封蓋上分別設有用于向容器輸送電鍍液的入口和用于從容器排出電鍍液的出口；電極棒，電極棒的兩端分別能夠旋轉地安裝在絕緣封蓋上，使得電極棒與筒形部件形成電極對；電源，電源的兩個電極分別電連接至電極棒和筒形部件；以及電鍍液循環系統，通過入口和出口與容器連通，以驅動所述電鍍液循環流動。利用筒形部件的本身作為容納電鍍液的容器，不需要專門的電鍍槽。

技術領域

本發明涉及一種在筒形部件內壁上形成涂層的裝置和方法，特別是，涉及一種在用于核反應堆的管道或者包殼管的內壁上形成涂層的裝置和方法。

背景技術

在核電站的反應堆中，包殼管是確保核安全的重要構件之一，它能夠防止放射性泄漏，并且在整個核電站中要求具備很高的可靠性。為提高核電站的經濟性和減少核廢物，核電站的燃料消耗不斷提高，燃料循環周期不斷延長，從而對包殼管可靠性，例如腐蝕性能、吸氫性能、蠕變性能和抗中子輻照性能等，也提出了越來越高的要求。尤其是，隨著反應堆的輸出功率提升，燃料芯塊的溫度升高，從而造成燃料芯塊膨脹，并且燃料芯塊與包殼相互作用(PCI，Pellet-Cladding interaction)產生應變，包殼管由于應力腐蝕而開裂(SCC，Stress Corrosion Cracking)，導致包殼管的內壁與燃料棒的裂變產物(I，Cs)接觸，進而會產生碘引起的應力腐蝕開裂(ISCC，Iodine Indueed Stress Corrosion Cracking)問題。就申請人所知，采用表面改性技術，即通過在包殼內表面沉積涂層或阻擋層可以提高抗ISCC的能力。

除了包殼材料之外，反應堆中的主管道、蒸汽發生器管等，以及第四代釷基熔鹽堆(TMSR，Thorium Molten Salt Reactor)中的熱交換器管等都面臨腐蝕等問題，TMSR的熱交換器管使用的是鎳基合金，需要具有耐熔鹽腐蝕和耐輻照損傷的性能。一種解決手段是，在鎳基合金制成的管道材料的內壁上沉積一層更加耐熔鹽腐蝕和抗輻照性能的防護層。

采用電沉積技術能夠比較有效和容易實現涂層的制備，電沉積技術已經被廣泛應用到電子、航空和能源等多個領域。電沉積技術包括采用電化學方法在外加電場作用下的實現得失電子的氧化還原過程，這種得失電子的氧化還原過程避免了過多的中間過程可能引入的雜質，如氧、氮、碳等。所制備的涂層具備特殊的生長方式，涂層的形成是金屬晶體的形核和長大的過程。因此在不同基體材料上獲得的涂層與基體的結合強度高，涂層的純度、孔隙率和密度等都能夠得到保障。

但是，實施傳統的電沉積工藝需要提供電鍍槽、陰極和陽極等裝置中，被鍍件的尺寸受到電鍍槽的嚴格限制，過大過長的被鍍件需要放在相應更大尺寸的電鍍槽中才能夠進行沉積，這就給場地、成本和操作帶來了非常高的要求。此外，對于具有復雜形狀的被鍍件表面，如管狀材料內壁的涂層沉積，會因為電流和離子源的分布不均勻性等問題很難實現。

發明內容

為克服現有技術中的上述或者其它方面的缺陷，本發明提出一種在筒形部件內壁上形成涂層的裝置和方法，利用筒形部件的本身作為容納電鍍液的容器，不需要專門的電鍍槽。

根據本發明的一個方面的實施例，提供一種在筒形部件內壁上形成涂層的電鍍裝置，所述筒形部件具有導電性并包括環形的主體部、以及位于所述主體部的相對兩端的開口，所述電鍍裝置包括：兩個絕緣封蓋，分別安裝在所述筒形部件的兩個開口上，以與所述主體部一起形成用于容納電鍍液的封閉的容器，在兩個所述絕緣封蓋上分別設有用于向所述容器輸送電鍍液的入口和用于從所述容器排出電鍍液的出口；電極棒，所述電極棒的兩端分別能夠旋轉地安裝在所述絕緣封蓋上，使得所述電極棒與所述筒形部件形成電極對；電源，所述電源的兩個電極分別電連接至所述電極棒和所述筒形部件；以及電鍍液循環系統，通過所述入口和出口與所述容器連通，以驅動所述電鍍液循環流動。