一种以Zr为基底的Cr-Al合金膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种以Zr为基底的Cr‑Al合金膜及其制备方法，其是利用物理气相沉积方法在Zr表面镀覆多元合金膜，属于溅射法镀覆领域。所镀覆合金膜的最终膜厚约为10μm，本发明专利技术是以500nm的Cr‑Al合金膜为例，所使用的基底为Zr‑4合金(Sn：1.20‑1.70，Fe：0.18‑0.24，Cr：0.07‑0.13，Ni：0.03‑0.08)。制备方法包括：对锆合金基底进行打磨、抛光处理；之后进行清洗、烘干处理；采用直流磁控溅射技术在锆合金表面镀覆Cr‑Al合金膜。通过本发明专利技术在Zr‑4合金的基底上溅射Cr‑Al合金膜的方法，进一步提高了核燃料用Zr合金的耐蚀性，耐高温氧化性能。本发明专利技术有效地提高了锆合金压力管的使用寿命，减少核泄漏事故，进一步提升了核工业的经济效益和安全保障。

A CR Al alloy film based on Zr and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种以Zr为基底的Cr-Al合金膜及其制备方法
本专利技术属于溅射法镀覆领域，具体涉及一种以Zr为基底的Cr-Al合金膜及其制备方法。
技术介绍
当前世界对于清洁能源的需求越来越大，而核电具有绿色环保、产能巨大的优势，同时作为高辐射的工业，其安全问题不容小视。驱动发电机的高温水蒸气要通过锆合金为主要材料制造的压力管排出。纯锆的中子吸收截面非常低，但是由于其强度和抗蚀性能性能无法满足制造压力管的要求，因此人们在锆中往往添加一些合金元素，提高其力学性能和抗蚀能力，同时不大幅增加其中子吸收截面。锆合金在300～400℃的高温高压水蒸气中有良好的耐蚀性能、适中的力学性能、较低的原子热中子吸收截面(锆为0.18靶)，对核燃料有良好的相容性，因此可用作水冷核反应堆的堆芯结构材料(燃料包壳、压力管、支架和孔道管)。金属涂层材料在高温水蒸气和水腐蚀环境能够形成的致密氧化膜，能够有效地降低氧化速率并保护基体；同时，金属涂层与基体界面结合状态良好，将成为锆合金膜材料研究的重点方向之一。高纯金属Cr具有耐高温、抗氧化等优点，作为涂层材料在工程中有着广泛的应用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以Zr为基底的Cr-Al合金膜的制备方法，其特征在于，该制备方法采用金属靶材在锆合金基体上形成Cr-Al合金膜，具体包括以下步骤：/n步骤1：对锆合金基底进行打磨和抛光处理；/n步骤2：将打磨和抛光处理后锆合金对基底进行清洗，之后吹干；/n步骤3：在清洗后的锆合金对基底表面利用磁控溅射方法镀覆Cr-Al合金膜，最终获得生长有Cr-Al合金膜的Zr基片。/n

【技术特征摘要】
1.一种以Zr为基底的Cr-Al合金膜的制备方法，其特征在于，该制备方法采用金属靶材在锆合金基体上形成Cr-Al合金膜，具体包括以下步骤：
步骤1：对锆合金基底进行打磨和抛光处理；
步骤2：将打磨和抛光处理后锆合金对基底进行清洗，之后吹干；
步骤3：在清洗后的锆合金对基底表面利用磁控溅射方法镀覆Cr-Al合金膜，最终获得生长有Cr-Al合金膜的Zr基片。


2.根据权利要求1所述的一种以Zr为基底的Cr-Al合金膜的制备方法，其特征在于，在步骤2中，将打磨和抛光处理后锆合金对基底使用无水乙醇和去离子水对基底进行超声清洗10～15min，之后用纯度为99.99％的高纯氮气吹干。


3.根据权利要求1所述的一种以Zr为基底的Cr-Al合金膜的制备方法，其特征在于，在步骤3中，采用直流磁控溅射方法溅射金属靶材，溅射功率～100W。


4.根据权利要求1所述的一种以Zr为基底的Cr-Al合金膜的制备方法，其特征在于，在步骤3中，进行直流磁控溅射的腔体气压在10-3Pa～10-2Pa之间。
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓东，李玉楼，庞杰，宋忠孝，李雁淮，孙军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61