锆合金管材表面处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及激光加工技术领域，特别公开了一种锆合金管材表面处理方法及装置。该锆合金管材表面处理方法，其特征为，包括如下步骤：（1）磁控溅射镀膜步骤：使用磁控溅射方法将铬镀在锆合金管材表面，形成预设厚度的铬膜；（2）激光熔凝步骤：对铬膜进行激光熔凝处理。本发明专利技术将磁控溅射镀膜方法与激光熔凝技术结合，使锆合金管材表面生成致密的耐腐蚀铬层，大幅度提高锆合金管材在核电站工况中的耐腐蚀性能，具备技术工艺的先进性。

Surface Treatment Method and Device for Zirconium Alloy Pipe

【技术实现步骤摘要】
锆合金管材表面处理方法及装置（一）
本专利技术涉及激光加工
，特别涉及一种锆合金管材表面处理方法及装置。（二）
技术介绍
锆合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀、加工性能优异、热中子吸收截面低等一系列特点，因此被广泛应用于核工业中。尽管锆合金的耐蚀性能较好，但在核电站中其所面临的腐蚀环境十分严苛，多数锆合金管依然不能满足长时间使用要求。因此，在其表面涂覆更耐蚀的材料也成为研究热点。铬具有极强的耐腐蚀性，因此在锆合金管材表面涂覆铬可以极大提高其耐蚀性，但铬熔点较高，而锆合金在高温下力学性能下降明显，因此冶金方法不适用于两种材料的结合，基于此，通过磁控溅射方法可以使两者达到较高的结合强度。研究发现，在一定的溅射速率下，磁控溅射方法在锆合金管材表面制备的铬膜具有一定的气孔率，这些气孔容易成为点蚀的源头，并引发进一步的更严重的腐蚀，导致锆合金管的耐腐蚀性能较差。（三）
技术实现思路
本专利技术为了弥补现有技术的不足，提供了一种处理步骤简单、产品耐腐蚀性能好的锆合金管材表面处理方法及装置。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种锆合金管材表面处理方法，包括如下步骤：（1）磁控溅射镀膜步骤：使用磁控溅射方法将铬镀在锆合金管材表面，形成预设厚度的铬膜；（2）激光熔凝步骤：对铬膜进行激光熔凝处理。本专利技术先通过磁控溅射方法对锆合金管材进行表面镀铬，再通过激光熔凝处理，将铬膜熔凝以消除气孔，解决现有技术中的锆合金管材的耐腐蚀性能较差的技术问题。本专利技术的更优技术方案为：步骤（1）中，对工作腔体抽真空并充入惰性气体，调节抽真空速度及惰性气体充入速度，使工作腔体内气压恒定。步骤（1）中，接通磁控溅射电源，产生溅射电流，激发惰性气体产生辉光放点，荷能粒子轰击铬靶，使铬原子或铬原子团均匀沉积于锆合金管材表面。步骤（2）中，激光器产生激光，激光经由光纤传送至激光加工头，调节激光加工头高度及激光功率，使激光加工头沿激光加工头的轴向匀速运动。所述激光熔凝过程中保持惰性气体充入。实现上述锆合金管材表面处理方法的装置，包括磁控溅射镀膜装置和激光熔凝装置，其中，磁控溅射镀膜装置包括连通有真空装置和惰性气体充入装置的腔体，腔体顶端安装有连接磁控溅射电源的铬靶，腔体底部放置有正对铬靶的锆合金管材；激光熔凝装置包括激光加工头，且激光熔凝装置连通惰性气体充入装置。进一步地，所述激光加工头通过光纤连接激光器。进一步地，所述磁控溅射电源设置在腔体外。进一步地，所述真空装置包括真空泵，惰性气体充入装置包括气泵。本专利技术利用磁控溅射方法使铬以强度较高的方式与锆合金管材表面结合，同时使铬膜具有一定的致密性，对铬膜进行激光熔凝处理使锆合金管材表面的铬膜重熔并高速冷却，进一步提高铬膜致密性，防止因少量气孔的产生影响其耐蚀性能。本专利技术将磁控溅射镀膜方法与激光熔凝技术结合，使锆合金管材表面生成致密的耐腐蚀铬层，大幅度提高锆合金管材在核电站工况中的耐腐蚀性能，具备技术工艺的先进性。（四）附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术磁控溅射镀膜装置的结构示意图；图2为本专利技术激光熔凝装置的结构示意图。图中，1磁控溅射电源，2铬靶，3锆合金管材，4真空装置，5惰性气体充入装置，6激光器，7光纤，8激光加工头。（五）具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。本专利技术提供了一种锆合金管材表面处理方法及装置，下面给出多个实施例对本专利技术提供的锆合金管材表面处理方法及装置进行详细描述。实施例1：本实施例提供的锆合金管材表面处理方法，包括以下步骤：磁控溅射镀膜步骤：使用磁控溅射方法将铬镀在锆合金管材3表面，形成预设厚度的铬膜；激光熔凝步骤：对铬膜进行激光熔凝处理。利用磁控溅射方法使铬以强度较高的方式与锆合金管材3表面结合，同时使铬膜具有一定的致密性，对铬膜进行激光熔凝处理使锆合金管材3表面的铬膜重熔并高速冷却，进一步提高铬膜致密性，防止因少量气孔的产生影响其耐蚀性能。将磁控溅射镀膜方法与激光熔凝技术结合，使锆合金管材3表面生成致密的耐腐蚀铬层，大幅度提高锆合金管材3在核电站工况中的耐腐蚀性能。具体地，如图1至图2所示，磁控溅射镀膜步骤还包括：真空装置4对工作腔体抽真空并充入惰性气体，调节抽真空速度及惰性气体充入速度，使工作腔体内气压恒定。将锆合金管材3放置在工作腔体中进行磁控溅射镀膜。进一步地，磁控溅射方法包括：接通磁控溅射电源1，产生溅射电流，激发惰性气体产生辉光放电，荷能粒子轰击铬靶2，使铬原子或铬原子团均匀沉积于锆合金管材3表面。磁控溅射过程持续至锆合金管材3表面铬膜厚度达到预设的厚度，将其取出工作腔体进行激光熔凝处理。进一步地，激光熔凝处理包括：激光器6产生激光，激光经由光纤7传送至激光加工头8，调节激光加工头8高度及激光功率等参数，使激光加工头8沿激光加工头8的轴向匀速运动。激光熔凝步骤中保持惰性气体充入。本实施例提供的锆合金管材表面处理方法，包括以下步骤：磁控溅射镀膜步骤：使用磁控溅射方法将铬镀在锆合金管材3表面，形成预设厚度的铬膜；激光熔凝步骤：对铬膜进行激光熔凝处理。利用磁控溅射方法使铬以强度较高的方式与锆合金管材3表面结合，同时使铬膜具有一定的致密性，对铬膜进行激光熔凝处理使锆合金管材3表面的铬膜重熔并高速冷却，进一步提高铬膜致密性，防止因少量气孔的产生影响其耐蚀性能。将磁控溅射镀膜方法与激光熔凝技术结合，使锆合金管材3表面生成致密的耐腐蚀铬层，大幅度提高锆合金管材3在核电站工况中的耐腐蚀性能。实施例2：本实施例提供的锆合金管材表面处理装置，如图1至图2所示，包括磁控溅射镀膜装置、激光熔凝装置、真空装置4及惰性气体充入装置5；磁控溅射镀膜装置包括腔体，真空装置4和惰性气体充入装置5分别与腔体连通；激光熔凝装置包括激光加工头8，惰性气体充入装置5还用于向激光加工头8加工的管材充入惰性气体。其中，腔体中用于设置锆合金管材3，磁控溅射镀膜装置能够将锆合金管材3的表面进行镀膜。激光加工头8能够对锆合金管材3的表面的镀膜进行重熔并高速冷却，并且惰性气体充入装置5能够向激光加工头8加工的管材充入惰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锆合金管材表面处理方法，其特征为，包括如下步骤：（1）磁控溅射镀膜步骤：使用磁控溅射方法将铬镀在锆合金管材表面，形成预设厚度的铬膜；（2）激光熔凝步骤：对铬膜进行激光熔凝处理。

【技术特征摘要】
1.一种锆合金管材表面处理方法，其特征为，包括如下步骤：（1）磁控溅射镀膜步骤：使用磁控溅射方法将铬镀在锆合金管材表面，形成预设厚度的铬膜；（2）激光熔凝步骤：对铬膜进行激光熔凝处理。2.根据权利要求1所述的锆合金管材表面处理方法，其特征在于：步骤（1）中，对工作腔体抽真空并充入惰性气体，调节抽真空速度及惰性气体充入速度，使工作腔体内气压恒定。3.根据权利要求1或2所述的锆合金管材表面处理方法，其特征在于：步骤（1）中，接通磁控溅射电源，产生溅射电流，激发惰性气体产生辉光放点，荷能粒子轰击铬靶，使铬原子或铬原子团均匀沉积于锆合金管材表面。4.根据权利要求1所述的锆合金管材表面处理方法，其特征在于：步骤（2）中，激光器产生激光，激光经由光纤传送至激光加工头，调节激光加工头高度及激光功率，使激光加工头沿激光加工头的轴向匀速运...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文涛，何建群，王靖雯，成巍，马新强，任远，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37