【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涂层领域，具体涉及一种核反应堆涂层材料。
技术介绍
1、原子核被具有一定能量的其他粒子或原子核撞击后转变为另一种原子核的物理过程被称为核反应。核反应堆是利用u或pu为核燃料发生裂变产生的高通量中子流照射靶材料，吸收中子后的靶核发生改变，产生不稳定的放射性核素。反应过程中，核燃料包壳在反应堆常年承受高温、高压、高化学活性的环境，而且还会受到强辐照。由于具有低的中子吸收截面、较强的耐腐蚀性、较低的线膨胀系数、良好的导热特性等优点，zr合金被广泛应用于核燃料包壳。然而，如果发生核泄漏事故，冷却水会迅速变为水蒸气，并与zr合金发生反应产生氢气，在氢气达到一定浓度后就会发生爆炸。为了降低此类风险，对zr合金进行表面涂层改性是一种行之有效的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种核反应堆涂层材料，该涂层材料具有优异的耐腐蚀性能和结合强度。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种核反应堆涂层材料的制备包括以下步骤：
4、预处理：选用zr-4合金为基底，用100、400、1200、2000目的砂纸依次进行打磨处理，用18-20wt％的盐酸溶液进行酸洗处理，用22-25wt％的碳酸钠溶液进行除油处理，用无水乙醇除去表面残留的液体，并烘干待用；
5、制备cr打底层：在磁控溅射镀膜机中，以cr为靶材，氩气为工作气体，在基底表面制备cr打底层，溅射过程中工作气压为0.8-1.0pa，溅射时间为60-75min，溅射功率为100-
6、制备crn结合层：在磁控溅射镀膜机中，以cr为靶材，氩气和氮气为工作气体，制备crn结合层，溅射过程中工作气压为0.5-0.8pa，溅射时间为90-120min，溅射功率为120-150w、靶基距为8-10cm、氩气流量20-25sccm，氮气流量20-25sccm；
7、制备crnin顶层：在磁控溅射镀膜机中，以cr-ni复合材料为靶材，靶材中ni的质量占比为13％-36％，氩气和氮气为工作气体，制备crnin顶层，溅射过程中工作气压为0.5-0.8pa，溅射时间为180-210min，溅射功率为180-200w、靶基距为8-10cm、氩气流量20-25sccm，氮气流量30-40sccm；
8、真空退火处理：将包含涂层材料的zr-4合金放入真空退火炉中进行真空退火处理，退火时间为3-5h，退火温度为400-420℃。
9、优选地，所述盐酸溶液的浓度为18wt％。
10、优选地，所述碳酸钠溶液的浓度为22wt％。
11、优选地，所述退火时间为3h。
12、优选地，所述退火温度为420℃。
13、优选地，所述靶材中ni的质量占比为26％。
14、为了提高核反应堆中锆合金的表面性能，本专利技术在其表面制备了cr打底层、crn结合层、crnin顶层。研究表明，随着crnin顶层中ni元素含量的增加，涂层的耐腐蚀性能呈现出先提升后降低的趋势，涂层的结合强度呈现出先提升后趋于稳定的趋势。考虑到生产成本和材料性能，最优选的试验样品中自腐蚀电流密度为1.62×10-9a·cm-2，结合强度为35.9mpa。另外，对涂层材料进行液氮处理虽然对结合强度几乎没有影响，但是可以进一步提高其耐腐蚀性能。
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1.一种核反应堆涂层材料，其特征在于，所述涂层材料的制备包括以下步骤：
2.一种如权利要求1所述的核反应堆涂层材料，其特征在于，所述盐酸溶液的浓度为18wt％。
3.一种如权利要求1所述的核反应堆涂层材料，其特征在于，所述碳酸钠溶液的浓度为22wt％。
4.一种如权利要求1所述的核反应堆涂层材料，其特征在于，所述退火时间为3h。
5.一种如权利要求1所述的核反应堆涂层材料，其特征在于，所述退火温度为420℃。
6.一种如权利要求1所述的核反应堆涂层材料，其特征在于，所述靶材中Ni的质量占比为26％。
【技术特征摘要】
1.一种核反应堆涂层材料，其特征在于，所述涂层材料的制备包括以下步骤：
2.一种如权利要求1所述的核反应堆涂层材料，其特征在于，所述盐酸溶液的浓度为18wt％。
3.一种如权利要求1所述的核反应堆涂层材料，其特征在于，所述碳酸钠溶液的浓度为22wt％。
【专利技术属性】
技术研发人员：王楚峰，
申请(专利权)人：江苏奥尔法领创高新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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