锆合金包壳Cr涂层磁控溅射制备方法技术

本发明专利技术提供了一种锆合金包壳Cr涂层磁控溅射制备方法，包括如下步骤：将锆合金包壳管材进行抛光后放入磁控溅射设备中，对磁控溅射设备的腔室进行抽真空，分别对锆合金包壳管材和Cr靶表面进行清洗，之后沉积Cr涂层，得到锆合金包壳Cr涂层；沉积Cr涂层时，磁场为由一个NSN型和一个SNS型磁控管构成的双靶闭合磁场，所述Cr靶外设有加强线圈，两组所述加强线圈上通入的电流大小不相同。本发明专利技术的锆合金包壳Cr涂层磁控溅射制备方法，在对靶非平衡闭合磁场下采用双极脉冲直流磁控溅射沉积Cr涂层时，能够得到更加致密的Cr涂层，Cr涂层与基体结合力高，孔隙率低，具备良好的磨蚀性能、高温抗水蒸气氧化性能和耐腐蚀性能等。气氧化性能和耐腐蚀性能等。

【技术实现步骤摘要】
锆合金包壳Cr涂层磁控溅射制备方法


[0001]本专利技术涉及金属高温防护涂层
，具体涉及一种锆合金包壳Cr涂层的磁控溅射制备方法。

技术介绍

[0002]燃料包壳管是核电站第一道安全屏障，主要作用是燃料与冷却剂隔离开，包容裂变气体，防止放射性物质外逸和传递热量。现有轻水堆核电站主要采用锆合金作为燃料包壳材料。在2011年日本福岛核事故中，福岛核电站失去应急余热排放系统功能，导致堆芯部分熔化、燃料破损、氢爆破坏厂房和安全壳，造成大规模放射性物质泄漏和严重的环境污染。
[0003]为进一步提高燃料包壳的事故容错能力，世界各核电发达国家先后开始研制事故容错型核燃料包壳，以提高核电站的安全性，主要包括减少包壳与水蒸气的反应以降低氢气排放爆炸风险，提高包壳机械性能，提高熔化的安全裕量等。
[0004]在锆合金燃料包壳表面涂覆一层保护涂层，能够有效地降低包壳在服役工况和事故工况下与冷却水或者水蒸气反应的速率，提高包壳在各类工况环境下保持完整性的能力。锆合金表面涂层研制难度相对较低，涂层包壳成本低，无需改变燃料组件的结构设计和燃料棒服本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锆合金包壳Cr涂层磁控溅射制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将锆合金包壳管材进行抛光后放入磁控溅射设备中，对磁控溅射设备的腔室进行抽真空后，分别对锆合金包壳管材和Cr靶表面进行清洗，之后沉积Cr涂层，得到锆合金包壳Cr涂层；沉积Cr涂层时，磁场为由一个NSN型和一个SNS型磁控管构成的双靶闭合磁场，所述Cr靶外设有加强线圈，两组所述加强线圈上通入的电流大小不相同。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述加强线圈的匝数为1500～5000匝，其上加载的电流为2～6A。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述抛光处理中，将所述锆合金包壳管材使用抛光液在管材抛光机上进行抛光处理。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤还包括抛光后的超声波清洗步骤：将抛光后的锆合金包壳管依次在丙酮、酒精和去离子水中分别超声波清洗至少10min，然后进行干燥。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：抽真空时，包括如下步骤，在磁控溅射设备腔室的真空度达到0.2
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‑3Pa以上后，充入惰性气体并保持气压为0.1～4Pa。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：对锆合金包壳管材进行清洗时，包括如下步骤：打开离子束电源，施加偏压，离子束电源功率500～1000W，偏压
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1000～
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【专利技术属性】
技术研发人员：柏广海，薛飞，张晏玮，梅金娜，李金山，耿建桥，刘二伟，
申请(专利权)人：中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司西北工业大学，
类型：发明
国别省市：