一种用于核反应堆燃料包壳的抗高温氧化涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种用于核反应堆燃料包壳的抗高温氧化涂层，包括Zr基体，Zr基体表面沉积有Mo涂层，Mo涂层的外周沉积有Cr涂层，本发明专利技术还公开上述抗高温氧化涂层的制备方法，包括如下步骤：S1、选用Zr‑4基体为Zr基体，选用纯度均为99.99%的Cr靶的靶材和Mo靶的靶材；S2、Zr基体表面清洁；S3、真空室排空，在真空室内对Zr‑4基体、Cr靶的靶材和Mo靶的靶材进行二次清洗；S4、Zr‑4基体完成Mo涂层沉积；S5、Cr涂层在Mo涂层外周沉积；S6、真空室降温至室温后，取出完成沉积的成品。本发明专利技术的抗高温氧化涂层具有抗高温氧化的效果，有效防止Cr‑Zr相互扩散提升产品质量，工艺简单，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核反应堆堆芯，具体涉及一种用于核反应堆燃料包壳的抗高温氧化涂层及其制备方法。

技术介绍

1、zr合金因其低中子吸收截面、耐高温腐蚀、良好的机械性能和抗氧化性而被用于核反应堆。然而，zr合金在高温蒸汽环境中的侵蚀性氧化并释放出大量的热量可能引起氢爆的危险。这一问题推动了对耐事故燃料的研究，耐事故燃料是指能够提供额外应对时间的燃料，以便在发生严重燃料损坏之前进行外部干预。

2、通过在zr合金上沉积涂层不需要改变包壳材料，大大缩短了研发周期。目前，人们已经研究了各种各样的材料作为zr燃料包层的保护涂层，以提高其在正常运行和失水事故下的寿命。

3、cr涂层是开发耐事故燃料包壳涂层的最合适材料，在各种环境下表现最佳，备受关注。在镀铬锆合金表面生长cr2o3层可减缓氧向合金的扩散，并显著提高其抗氧化性。然而，cr-zr相互扩散在高温下显著增加。铬涂层的表面氧化和涂层/合金界面处的cr–zr相互扩散是决定高温条件下cr涂层zr合金保护层的持续时间和温度范围的关键因素。

4、现有技术中，申请号：cn201911169452本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于核反应堆燃料包壳的抗高温氧化涂层，其特征在于：包括Zr基体，Zr基体表面沉积有Mo涂层，Mo涂层的外周沉积有Cr涂层。

2.根据权利要求1所述的用于核反应堆燃料包壳的抗高温氧化涂层，其特征在于：所述Mo涂层的厚度为3～6μm，所述Cr涂层的厚度为8～15μm。

3.一种权利要求2所述的用于核反应堆燃料包壳的抗高温氧化涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的用于核反应堆燃料包壳的抗高温氧化涂层的制备方法，其特征在于：步骤S2中，对Zr-4基体一次清洗用丙酮和无水乙醇进行超声波清洗。

5.根据权利要求3所...

【技术特征摘要】

1.一种用于核反应堆燃料包壳的抗高温氧化涂层，其特征在于：包括zr基体，zr基体表面沉积有mo涂层，mo涂层的外周沉积有cr涂层。

2.根据权利要求1所述的用于核反应堆燃料包壳的抗高温氧化涂层，其特征在于：所述mo涂层的厚度为3～6μm，所述cr涂层的厚度为8～15μm。

3.一种权利要求2所述的用于核反应堆燃料包壳的抗高温氧化涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的用于核反应堆燃料包壳的抗高温氧化涂层的制备方法，其特征在于：步骤s2中，对zr-4基体一次清洗用丙酮和无水乙醇进行超声波清洗。

5.根据权利要求3所述的用于核反应堆燃料包壳的抗高温氧化涂层的制备方法，其特征在于：步骤s3中，真空室排空至7×10-3pa的压力，二次清洗是用ar+离子对cr靶的靶材和mo靶的靶材以及zr-4基体进行溅射清洗，以去除其表面的杂质并提高涂层附着力。

6.根据权利要求3所述的用于核反应堆燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：党卫安，
申请(专利权)人：东莞市典雅五金制品有限公司，
类型：发明
国别省市：