[發明專利]一種利用電鍍法制備管狀外壁鈾薄膜的裝置及方法

在審

• 申請號: 202310097257.2
• 申請日: 2023-01-27
• 公開（公告）號: CN116288598A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 葛孟團;孫惠敏;肖偉;周振德;汪景新;董進誠;邱順利;劉單;曾樂;江重祥;劉海峰;周宇琳;程輝;馮紅藝;代傳波;孫光智
• 申請（專利權）人: 中國船舶集團有限公司第七一九研究所;華能核能技術研究院有限公司
• 主分類號: C25D11/34
• 分類號: C25D11/34;C25D7/04
• 代理公司: 北京元理果知識產權代理事務所(普通合伙) 11938
• 代理人: 饒小平

本申請涉及鈾膜制備技術領域，具體而言，涉及一種利用電鍍法制備管狀外壁鈾薄膜的裝置及方法，所述裝置包括底座、滾珠絲桿裝置、陽極固定桿、水浴槽以及直流穩壓電源，其中：水浴槽固定在底座上，內部設置有電鍍槽；滾珠絲桿裝置固定在底座上，設置在水浴槽的一側；陽極固定桿與滾珠絲桿裝置連接，通過滾珠絲桿裝置能夠上下滑動；直流穩壓電源用于向電鍍槽提供電鍍所需的直流電流。本申請以無水乙醇為電鍍液，并通過調整陰極處理工藝、鍍液pH值、電流密度、電鍍時間和鍍液中鈾酰離子濃度等條件，提高優化了電鍍的效率及鍍膜的質量，操作簡便、使用方便，與基材表面結合力強、條件易于控制，可用于不同規格尺寸的基體上表面鍍鈾。

技術領域

本申請涉及鈾膜制備技術領域，具體而言，涉及一種利用電鍍法制備管狀外壁鈾薄膜的裝置及方法。

背景技術

鈾(U)是重要的天然放射性錒系元素，其中，²³⁵U同位素的低能中子裂變截面較大，發生核裂變反應產生的能量大，主要用做核反應中的核燃料，也是用于制造裂變電離室探測器的主要易裂變材料之一。

裂變電離室探測器具有較高的n-γ甄別能力，在核反應數據測量、反應堆中子通量監測、核聚變研究以及醫用加速器監測等領域具有廣泛的應用。裂變電離室電極是中子探測器的關鍵部件，表面涂有高富集度²³⁵U(豐度90％以上)，通常要求²³⁵U膜面積大、膜層均勻且厚度可控，其制作工藝水平直接影響裂變電離室的靈敏度等關鍵性能。

電鍍法具有沉積效率高、鍍層均勻牢固、設備簡單、條件易于控制，可在復雜結構的基體上均勻沉積等優點，目前在錒系元素制備薄膜方面被應用廣泛。電鍍法是以有機溶劑作為電解液載體，通過外加電壓形成相對穩定的電場。溶劑中的鈾酰離子在電場作用下，向陰極遷移，并沉積在陰極鍍件表面形成薄膜的方法。的電沉積致密度、牢固度、均勻度及沉積質量與電鍍工藝參數(如電流密度、沉積時間、溶劑pH值等)密切相關。但目前電鍍法制備的鈾沉積量有限，膜厚一般在1mg/cm²左右，沉積厚度內應力大、易開裂、易脫落，且無用于電離室電極管狀外壁鍍膜的裝置和方法，這無疑限制了裂變電離室探測器的應用范圍和中子探測效率。因此，確定最佳的鍍膜工藝條件、鈾電極鍍層的質量厚度、增大電離室電極的裂變靈敏區面積是一項關鍵工作。

發明內容

本申請提供了一種利用電鍍法制備管狀外壁鈾薄膜的裝置及方法，采用陽極氧化處理方法對待鍍件進行預處理，表面形成一定厚度和特殊結構的氧化膜，提高了鈾膜和管材的結合力。

為了實現上述目的，本申請提供了一種利用電鍍法制備管狀外壁鈾薄膜的裝置，包括底座、滾珠絲桿裝置、陽極固定桿、水浴槽以及直流穩壓電源，其中：水浴槽固定在底座上，內部設置有電鍍槽；滾珠絲桿裝置固定在底座上，設置在水浴槽的一側；陽極固定桿與滾珠絲桿裝置連接，通過滾珠絲桿裝置能夠上下滑動；直流穩壓電源用于向電鍍槽提供電鍍所需的直流電流。

進一步的，電鍍槽內設置有陰極待鍍鋁合金管、陽極彈簧鉑金絲以及密封結構，其中：陽極彈簧鉑金絲環繞陰極待鍍鋁合金管設置；密封結構包括密封壓塊、橡膠墊圈以及雙頭螺紋桿；密封壓塊設置在陰極待鍍鋁合金管的上下兩端，橡膠墊圈設置在密封壓塊與陰極待鍍鋁合金管之間，雙頭螺紋桿與陰極待鍍鋁合金上端密封壓塊連接；電鍍槽底部側壁設置有電鍍液出口。

進一步的，直流穩壓電源的正極通過陽極導線與陽極彈簧鉑金絲連接，負極通過陰極導線與雙頭螺紋桿連接。

進一步的，滾珠絲桿裝置包括步進電機、滾珠絲桿支撐座、滾珠絲桿、直線導軌以及滾珠絲桿滑臺，其中：滾珠絲桿支撐座通過固定板與底座連接；滾珠絲桿和直線導軌固定在滾珠絲桿支撐座上；步進電機固定在底座上，并與滾珠絲桿連接；滾珠絲桿滑臺穿過滾珠絲桿，與直線導軌連接，滾珠絲桿滑臺通過滾珠絲桿的旋轉，沿著直線導軌上下滑動；直線導軌的上端和下端均設置有限位開關；陽極固定桿固定在滾珠絲桿滑臺的中間。

進一步的，陽極固定桿中間設置有陽極導線通孔。