[發(fā)明專利]一種用于不銹鋼抗輻射防護(hù)的Al2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110474460.8
• 申請(qǐng)日: 2021-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN113186571B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王艷麗;王暢軒;吳家杰;張盛華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號(hào): C25D5/12
• 分類號(hào): C25D5/12;C25D5/18;C25D3/12;C25D3/56;C25D5/50
• 代理公司: 北京市盈科律師事務(wù)所 11344
• 代理人: 劉小萍

本發(fā)明公開了一種用于不銹鋼抗輻射防護(hù)的Al₂O₃復(fù)合涂層的制備方法，該方法包括如下步驟：1)以不銹鋼作為陰極基材，以鎳片作為陽(yáng)極基材，對(duì)基材進(jìn)行打磨、倒角、除油、活化、熱處理；2)將陰陽(yáng)極基材放置在納米復(fù)合電鍍槽中進(jìn)行納米復(fù)合脈沖電鍍，制備Ni(Al/NiO)過渡層；3)電鍍外層鎳：將基材放在光亮鍍鎳槽中進(jìn)行攪拌鍍鎳；4)將基材放到充滿惰性氣體保護(hù)的容器內(nèi)進(jìn)行熱處理，熱處理的溫度為600?700℃，使得過渡層中的Al與NiO反應(yīng)，進(jìn)而表面原位生長(zhǎng)出Al₂O₃擴(kuò)散障，即得到用于不銹鋼抗輻射防護(hù)的Al₂O₃復(fù)合涂層。本發(fā)明方法在低溫常壓下即可施鍍，降低了電鍍使用成本，同時(shí)降低人工操作強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，通過雙脈沖進(jìn)行電沉積制備的涂層結(jié)構(gòu)厚度可調(diào)控，涂層致密性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于不銹鋼抗輻射防護(hù)的Al₂O₃復(fù)合涂層的制備方法。

背景技術(shù)

氚作為氫的放射性同位素，常被用作放射性示蹤劑，在地下水分布的測(cè)定、河流、湖泊、跟蹤記錄有顯著功效，由于氚高溫下最容易與氘反應(yīng)，并釋放出大量能量(17.6MeV)，并與氘協(xié)同用作核聚變反應(yīng)堆的燃料，應(yīng)用于能源生產(chǎn)中。相較于氫氣而言，氚在自然界中含量極少，自然界氚的產(chǎn)生主要是宇宙射線所帶的高能量中子撞擊氘核所制，而對(duì)于實(shí)驗(yàn)室中在核反應(yīng)堆中照射鋰金屬或含鋰金屬來(lái)制備，由于氚帶有放射性，會(huì)發(fā)生β衰變，其半衰期為12.43年。由于氚的β衰變只會(huì)放出高速移動(dòng)的電子，不會(huì)穿透人體，故此在外界沒有危險(xiǎn)，但仍然存在通過食物或水等輻射危險(xiǎn)吸入。因此，為了安全使用氚，特別是對(duì)于核反應(yīng)工程與設(shè)計(jì)中，需要將氚限制在燃料循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，而針對(duì)于核聚變反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該考慮到依靠結(jié)構(gòu)材料防止氚滲透。

通常認(rèn)為具有氧化鋁涂層是聚變反應(yīng)堆中作為氚滲透阻擋層最有效的涂層之一，氫滲透降低因子(PRF)的評(píng)估值高達(dá)10³甚至數(shù)萬(wàn)。氧化鋁陶瓷涂層因其耐高溫、耐腐蝕、高硬度、耐磨損、化學(xué)穩(wěn)定性較好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛認(rèn)可。氧化鋁陶瓷材料晶體結(jié)構(gòu)屬于剛玉型，由強(qiáng)方向性的離子鍵和共價(jià)鍵結(jié)合，導(dǎo)致其自身具有高脆性低韌性，在高溫環(huán)境下其熱膨脹系數(shù)與鐵基失配，導(dǎo)致與基體結(jié)合性差，氧化物陶瓷擴(kuò)散障一般采用預(yù)氧化熱生長(zhǎng)法、原位生長(zhǎng)法等方法進(jìn)行制備。已有研究人員利用原位生長(zhǎng)法在冷噴涂涂層和基體之間制備了氧化物擴(kuò)散障，但又發(fā)現(xiàn)冷噴涂工藝下的涂層與基體之間的結(jié)合力差，造成后續(xù)制備的擴(kuò)散障微觀缺陷無(wú)法避免，在涂層長(zhǎng)期服役過程中不能完全阻擋元素互擴(kuò)散。因此急需開發(fā)一種新的復(fù)合涂層，使其既可以保證氧化鋁與基體之間的粘結(jié)性，又可以保證氧化鋁在服役過程中穩(wěn)定狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于不銹鋼抗輻射防護(hù)的Al₂O₃復(fù)合涂層的制備方法，該方法得到的Al₂O₃復(fù)合涂層致密性好，與基體結(jié)合良好，保證使用穩(wěn)定性，而且該方法在低溫常壓下即可施鍍，降低電鍍使用成本，同時(shí)降低人工操作強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。

本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

本發(fā)明一種用于不銹鋼抗輻射防護(hù)的Al₂O₃復(fù)合涂層的制備方法，包括以下操作步驟：

(1)基材預(yù)處理：選用不銹鋼作為陰極基材，鎳片作為陽(yáng)極基材，鎳片的大小與不銹鋼陰極基材的大小相當(dāng)，并對(duì)陰極和陽(yáng)極基材表面進(jìn)行打磨、倒角，然后再經(jīng)除油、活化、熱處理；