锆合金表面涂层的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种锆合金表面涂层的制备方法，包括如下步骤：基材表面前处理：对锆合金基材的表面进行处理；超声清洗：对锆合金基材的表面进行超声清洗；低温烘干：对锆合金基材进行低温烘干处理；物理气相沉积：选用TiN陶瓷靶材，采用镀膜机、利用直流磁控溅射工艺在锆合金基材的表面上形成TiN涂层，其中工作气体采用Ar，并且在直流磁控溅射过程中通入N2，使沉积过程处于含氮氛围中；以及冷却：对形成有TiN涂层的锆合金进行冷却处理。本发明专利技术还提供了一种锆合金复合材料。根据本发明专利技术提供的锆合金表面涂层的制备方法和锆合金复合材料，能够提高锆合金的抗高温氧化性能，延长锆合金的使用寿命。

Preparation of Zirconium Alloy Surface Coating

The invention provides a preparation method of zirconium alloy surface coating, which includes the following steps: surface pretreatment of the base material: surface treatment of the zirconium alloy base material; ultrasonic cleaning: surface cleaning of the zirconium alloy base material; low temperature drying: low temperature drying treatment of the zirconium alloy base material; physical vapor deposition: TiN ceramic target material is selected, coating machine is used, and DC is used. TiN coating is formed on the surface of zirconium alloy by magnetron sputtering, in which Ar is used as working gas and N2 is introduced into the process of DC magnetron sputtering, so that the deposition process is in a nitrogen atmosphere; and cooling: cooling the zirconium alloy with TiN coating. The invention also provides a zirconium alloy composite material. According to the preparation method of the zirconium alloy surface coating and the zirconium alloy composite material provided by the invention, the high temperature oxidation resistance of the zirconium alloy can be improved and the service life of the zirconium alloy can be prolonged.

【技术实现步骤摘要】
锆合金表面涂层的制备方法
本专利技术涉及表面处理
，具体地，涉及一种锆合金表面涂层的制备方法。
技术介绍
在核电站运行过程中，锆合金燃料包壳管的外表面会与高温高压水(例如，280～350℃，10～16MPa)接触，该外表面除了会出现均匀腐蚀外，还会出现局部的疖状腐蚀，导致燃料包壳管开裂。锆合金的耐腐蚀性能决定于其抗高温氧化性能，因此需要探索如何有效改善锆合金的抗高温氧化性能的方法。已知的表面涂层制备方法包括有利用脉冲激光沉积的技术，但是该技术制备的涂层较薄，对于长时间的水腐蚀难以起到保护作用。此外，可以采用等离子喷涂技术在金属表面上制备金属Si层或金属Cr层，用来增强抗高温氧化性能，通过高温氧化实验表明带有金属Si或金属Cr涂层的试样的氧化层也较薄，但在高温氧化过程中涂层起到了一定的保护作用。然而，该技术还存在一定的不足之处：首先，在等离子喷涂制备的纯金属涂层中含有大量的孔洞等缺陷，高温氧化作用造成涂层的失效往往是从孔洞处开始的，因此涂层的可靠性较低；其次，由等离子喷涂制备的纯金属涂层不均匀，表层较为粗糙，在应用中还需二次处理，以减小表面粗糙度，因此，制备工艺复杂。
技术实现思路
本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锆合金表面涂层的制备方法，其特征在于：利用物理气相沉积方法在锆合金表面上形成抗氧化涂层。

【技术特征摘要】
1.一种锆合金表面涂层的制备方法，其特征在于：利用物理气相沉积方法在锆合金表面上形成抗氧化涂层。2.根据权利要求1所述的锆合金表面涂层的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：基材表面前处理：对锆合金基材的表面进行处理；超声清洗：对锆合金基材的表面进行超声清洗；低温烘干：对锆合金基材进行低温烘干处理；物理气相沉积：选用TiN陶瓷靶材，采用镀膜机、利用直流磁控溅射工艺在锆合金基材的表面上形成TiN涂层，其中工作气体采用Ar，并且在直流磁控溅射过程中通入N2，使沉积过程处于含氮氛围中；以及冷却：对形成有TiN涂层的锆合金进行冷却处理。3.根据权利要求2所述的锆合金表面涂层的制备方法，其特征在于：在物理气相沉积步骤之前，所述制备方法还包括：偏压清洗：在气体Ar氛围下，在500-1000V的负偏压下对锆合金基材的表面进行偏压清洗，清洗时间持续2-20分钟。4.根据权利要求3所述的锆合金表面涂层的制备方法，其特征在于：在通入Ar气对靶材和基材进行偏压清洗前，镀膜机的真空室的本底真空度优选地小于或等于4×10-3Pa。在进行物理气相沉积时，镀膜机的真空室的本底真...

【专利技术属性】
技术研发人员：李怀林，刘艳红，王新林，马建光，廖帮亮，何彬，王晓婧，夏海鸿，
申请(专利权)人：国家电投集团科学技术研究院有限公司，南华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11