[發明專利]一種鋯合金表面ZrO2

在審

• 申請號: 201911057293.6
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110938855A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 賈斌;趙小方
• 申請（專利權）人: 成都基創科技有限公司
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26;C23C14/18;C23C14/35;C23C28/00;G21C3/07
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一種鋯合金表面ZrO₂/FeCrAl復合涂層的制備方法，尤其涉及核反應堆材料相關應用領域；本發明包括如下步驟：S1、鋯合金表面處理；S2、利用微弧氧化方式在鋯合金表面制備ZrO₂層，形成基片；S3、利用磁控濺射方式在基片上制備FeCrAl層。本發明添加緩沖層后鋯合金抗高溫氧化能力明顯提高，氧化過程中緩沖層對鋯基體起到了很好的保護作用。

技術領域

本發明涉及核反應堆材料應用領域，尤其涉及一種鋯合金表面ZrO₂/FeCrAl復合涂層的 制備方法及一種鋯合金。

背景技術

鋯合金作為輕水堆包殼材料，表現出了很好的抗輻照性和耐腐蝕性能，已成功用于核電 站壓水堆幾十年。鋯合金在高溫時與水蒸氣劇烈反應，當溫度大于1200℃時放出大量的氫氣 和熱量，帶來了很大的安全隱患。如何進一步提高輕水堆核燃料元件在事故工況下的安全性 和可靠性成了一個核科學研究者亟待解決的問題，因此，反應堆設計對燃料性能提出了更高 的安全裕量要求，輕水堆核燃料元件面對挑戰的一個突破就是研發新型耐事故燃料元件。

科學家們提出的耐事故燃料(ATF)研究方向包括耐事故燃料芯體和耐事故包殼材料。 其中，耐事故包殼材料致力于改善包殼材料的抗事故能力，在事故條件下盡可能提供較大的 安全裕量，避免出現堆芯嚴重融化的問題。鋯合金表面涂層是耐事故包殼材料發展的一個主 要方向，致力于改善鋯合金包殼在高溫水蒸氣環境中的抗氧化能力，提高其在正常工況下的 抗腐蝕性能。

但現有公開技術研究中，雖然公開了一些包殼材料表面涂層制備，但沒有并沒有用于改 善上述問題的涂層以及涂層結構。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種鋯合金表面ZrO₂/FeCrAl 復合涂層的制備方法及一種鋯合金。

為了實現上述目的，本發明第一方面提供了一種鋯合金表面ZrO₂/FeCrAl復合涂層的制 備方法，包括如下步驟：

S1、鋯合金表面處理；

S2、利用微弧氧化方式在所述鋯合金表面制備ZrO₂層，形成基片；

S3、利用磁控濺射方式在所述基片上制備FeCrAl層。

進一步的，所述鋯合金表面處理方法為：

對鋯合金表面利用丙酮溶液進行超聲清洗后利用去離子水沖洗30min；

將利用去離子水沖洗后的鋯合金放入真空干燥室中進行110℃、30min烘干。

進一步的，所述ZrO₂層制備方法包括如下步驟：

制備電解液；

微弧氧化處理，將表面處理后的鋯合金連接陽極后浸沒在所述電解液中，開通冷卻水和 攪拌裝置，并調節電源參數后接通電源進行氧化；

將微弧氧化結束的鋯合金依次利用去離子水和無水乙醇清洗后置于50℃烘箱中烘干。

進一步的，所述電解液包括：

NaAlO₂ 0.05-0.30mol L^-1；

NaOH 0.05-0.30mol L^-1。

進一步的，所述電解液包括：

Na₂SiO₃·9H₂O 0.05-0.30mol L^-1；