【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于涂层防护，具体涉及一种长寿命无机涂层材料、其制备方法及放射性废物包装容器。
技术介绍
1、由于高放废物含有放射性强、发热量大、毒性大、半衰期长的核素，为了不让其对生态环境和人类健康造成危害，需要将它们与人类生存环境长期、可靠地隔离。
2、目前，用于封装高放废物的容器主要采用双层结构设计，其中内包装基本上采用碳钢或铸铁，外包装则可以选用镍-铬-锰合金(合金22)、哈氏合金、钛合金、纯铜等，但此类容器的成本较高。而且，若采用在钢基体外覆数毫米铜涂层的包装容器结构设计，则铜涂层破损后可能作为阴极与钢基体(作为阳极)在电解质中形成微电池发生电偶腐蚀，加速低电位钢容器的腐蚀。
3、为了降低成本，并有效保障高放废物包装容器的长期完整性，各国研究人员还提出了在钢制容器外壁上涂覆有机、无机防腐涂层的方案。例如，本申请人曾研制出环氧系纳米重防腐有机涂层用作16mnr钢容器的表面防腐涂层，但应用实践发现，有机涂层成膜物质本身的耐温性和耐久性不足，而且油性有机涂料在封闭和半封闭空间施工时的环境舒适性和安全性较差。
4、无机陶瓷涂层由于其优异的性能，已广泛用于防腐涂层、耐磨涂层和热障涂层等领域，且相较于有机涂层，无机陶瓷涂层具有更好的耐久性和环境舒适性。现有的无机涂层的制备技术主要包括热喷涂技术、气相沉积技术、自蔓延高温合成技术、溶胶-凝胶技术等，这些技术各有优缺点。例如，自蔓延高温合成技术仅适用于大规模、快速生产管道保护涂层。热喷涂技术的工艺要求高、喷涂材料利用率低、粉尘污染严重。溶胶-凝胶技术和气相
5、近年来，聚合物陶瓷技术作为一种新型的表面无机涂层制备技术得到了业界的广泛关注，其采用喷涂、刷涂等工艺将涂层材料预涂覆在基体表面，再经过常温固化或者热处理后形成完整致密的涂层，具有工艺简便、易于操作，施工作业适应性强，安全性高，成本低等诸多优点。例如，有研究人员提出了一种水性陶瓷防腐涂料，该涂料包含磷酸二氢铝、氧化镁、氧化锌、铝粉、铬酸镁等组分。利用该涂料在钢制基体上制备的涂层能够在常温含盐环境与高温氧化环境中对钢制基体提供防护，但是该涂层的长效防腐性能仍有待提升。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种长寿命无机涂层材料、其制备方法及放射性废物包装容器，以克服现有技术的不足。
2、为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
3、本专利技术实施例提供了一种长寿命无机涂层材料，所述涂层材料的原料包括按照重量份计算的如下组分：10～20份磷酸、12～25份磷酸二氢铝、3～5份糖类碳水化合物、0.5～3份氧化镁、3～5份片状金属铝粉、25～40份表面钝化铝粉、30～50份去离子水、0.5～1.5份助剂；所述表面钝化铝粉包括表面包覆有氧化铝钝化层的球形铝颗粒。
4、本专利技术实施例还提供了前述长寿命无机涂层材料的制备方法，其包括：
5、将球形金属铝粉分散于浓度为0.05～0.2g/ml的铬酸溶液中，在室温条件下反应0.5～1h，获得表面钝化铝粉；
6、将磷酸、磷酸二氢铝和氧化镁均匀混合，形成第一混合液；
7、将糖类碳水化合物溶于去离子水，再依次加入助剂、片状金属铝粉和表面钝化铝粉，形成第二混合液；
8、将第二混合液分批加入第一混合液，并混合均匀，获得涂料组合物；
9、将所述涂料组合物均匀涂覆在金属基体表面，并加热至350～400℃，形成所述长寿命无机涂层材料。
10、本专利技术实施例还提供了一种长寿命无机涂层材料，它由前述的方法制得。
11、本专利技术实施例还提供了一种放射性废物包装容器，包括金属容器基体，所述金属容器基体表面覆盖有前述的长寿命无机涂层材料。
12、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
13、(1)本专利技术中的长寿命无机涂层材料具有水性环保，稳定性好和防腐性能优异等优点；
14、(2)本专利技术中长寿命无机涂层形成的前期仅有少量的球形铝粉参与阴极保护，后期会有较多的球形铝粉参与阴极保护，保证涂层的阴极防护性能；片状的铝粉穿插在磷酸盐网络中，还利于提高涂层致密性，在片状铝粉被完全消耗后，其转化形成的磷酸盐也会并入到磷酸盐网络中，进一步提高涂层的致密性；
15、(3)本专利技术通过在长寿命无机涂层中添加少量的糖类碳水化合物(例如葡萄糖)，葡萄糖在涂层逐渐升温固化的过程中会发生水热反应，生成碳球、一维碳纳米材料等，提升涂层的导电性，提高涂层的耐腐蚀性能和阴极防护效果；
16、(4)本专利技术形成的长寿命无机涂层可以提高长寿命废物包装容器的密封能力、长期安全性、耐久性和防腐能力。
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1.一种长寿命无机涂层材料，其特征在于，所述涂层材料的原料包括按照重量份计算的如下组分：10～20份磷酸、12～25份磷酸二氢铝、3～5份糖类碳水化合物、0.5～3份氧化镁、3～5份片状金属铝粉、25～40份表面钝化铝粉、30～50份去离子水、0.5～1.5份助剂；所述表面钝化铝粉包括表面包覆有氧化铝钝化层的球形铝颗粒。
2.根据权利要求1所述的长寿命无机涂层材料，其特征在于：所述助剂包括无机防沉剂、无机分散剂中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的长寿命无机涂层材料，其特征在于：所述无机防沉剂包括硅酸铝镁、气相二氧化硅和膨润土中的至少一种；和/或，所述无机分散剂包括六偏磷酸钠、多聚磷酸钠、三聚磷酸钾中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的长寿命无机涂层材料，其特征在于：所述表面钝化铝粉是由球形铝颗粒经铬酸、铬酸盐、重铬酸以及重铬酸盐中的至少一种钝化处理后形成；
5.根据权利要求1所述的长寿命无机涂层材料，其特征在于：所述糖类碳水化合物包括葡萄糖、果糖、蔗糖中的至少一种，优选为葡萄糖；和/或，所述球形铝颗粒的纯度在99wt％以上，粒
6.权利要求1-5中任一项所述长寿命无机涂层材料的制备方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，具体包括：将所述涂料组合物均匀涂覆在金属基体表面后，先在60～80℃烘烤0.5～1.5h，之后以3～5℃/min的升温速度升温至200～240℃，并保温1～3h，其后以10～15℃/min的升温速度升温至350～400℃，并保温1h以上，形成所述长寿命无机涂层材料。
8.一种长寿命无机涂层材料，其特征在于，它由权利要求6-7中任一项所述的方法制得。
9.一种放射性废物包装容器，包括金属容器基体，其特征在于：所述金属容器基体表面覆盖有权利要求8所述的长寿命无机涂层材料。
10.根据权利要求9所述放射性废物包装容器，其特征在于：所述金属容器基体包括钢制基体。
...【技术特征摘要】
1.一种长寿命无机涂层材料，其特征在于，所述涂层材料的原料包括按照重量份计算的如下组分：10～20份磷酸、12～25份磷酸二氢铝、3～5份糖类碳水化合物、0.5～3份氧化镁、3～5份片状金属铝粉、25～40份表面钝化铝粉、30～50份去离子水、0.5～1.5份助剂；所述表面钝化铝粉包括表面包覆有氧化铝钝化层的球形铝颗粒。
2.根据权利要求1所述的长寿命无机涂层材料，其特征在于：所述助剂包括无机防沉剂、无机分散剂中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的长寿命无机涂层材料，其特征在于：所述无机防沉剂包括硅酸铝镁、气相二氧化硅和膨润土中的至少一种；和/或，所述无机分散剂包括六偏磷酸钠、多聚磷酸钠、三聚磷酸钾中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的长寿命无机涂层材料，其特征在于：所述表面钝化铝粉是由球形铝颗粒经铬酸、铬酸盐、重铬酸以及重铬酸盐中的至少一种钝化处理后形成；
5.根据权利要求1所述的长寿命无机涂层材料，其特征在于：所述糖类碳水化合物包括葡萄糖、果糖、蔗糖中的至少一种，优选为葡萄糖；和...
【专利技术属性】
技术研发人员：芦玉峰，李莎莎，赵华宇，尚新龙，杨奔奔，卢彩彬，史佳文，张凤云，秦峻，曹雪雅，王鲲，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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