[发明专利]一种复合氧化铝/铒阻氢涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻氢涂层体系，特别是含有由氧化铝和氧化铒构成的复合结构的阻氢涂层体系。

背景技术

阻氢涂层材料通常应用于热核实验反应堆中，其作用是防氚渗透，例如保证液态包层系统中环境和冷却剂中的安全氚水平，防止氚从增殖剂中向冷却剂中、从管道中向环境中渗透。其结构通常包括基体和涂层材料等部分。针对阻氢涂层材料的设计要求，需要在如下几个方面满足系统运行需要：良好的绝缘电阻率、良好的阻氢性能以及涂层材料本身与基体之间的良好热膨胀匹配，从而在经历冷热循环的条件下，使得涂层具有良好的可靠性。

已经对涂层候选材料进行了大量的筛选，包括CaO、AlN、Al₂O₃、Y₂O₃、BeO、MgO、Er₂O₃、Sc₂O₃、Si₃N₄、CaZrO₃、SiC、TiC、TiN/TiC、SiO₂-Cr₂O₃等多种材料。以前制备的涂层，大多采用Al₂O₃。其优点在于Al₂O₃的结构比较稳定，特别是在制备过程中能够形成α-Al₂O₃，对涂层性能有很大帮助。其绝缘电阻率比较高，阻氢性能经验证也比较好。其缺陷在于，在以化学气相沉积方法高温制备α-Al₂O时，比较容易形成大的颗粒，大颗粒往往可以形成脆性相，影响涂层的可靠性；也影响涂层材料的密度和阻氢性能。Er₂O₃涂层是一种比较新的阻氢涂层材料，其优点是绝缘电阻率高、自修复性能好，制备温度低于α-Al₂O₃，缺点是价格比较高。

发明内容：

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种由氧化铝和氧化铒构成的阻氢涂层，作为高性能、高稳定的阻氢涂层材料。

本发明的内容包括：一种由氧化铝和氧化铒构成的阻氢涂层，其包括依次布设的基体、金属过渡层和Al₂O₃/Er₂O₃复合涂层。

本发明的上述由氧化铝和氧化铒构成的阻氢涂层，其中该基体可以是低活化马氏体钢。

本发明的上述由氧化铝和氧化铒构成的阻氢涂层，其中该低活化马氏体钢可以是EuroFER97’或CLAM。

本发明的上述由氧化铝和氧化铒构成的阻氢涂层，其中该金属过渡层可以是为Fe-Al合金，Fe的摩尔百分含量为20％-60％。

本发明的上述由氧化铝和氧化铒构成的阻氢涂层，其中该Fe-Al合金，Fe的摩尔百分含量可为约50％。

本发明的上述由氧化铝和氧化铒构成的阻氢涂层，其中该金属过渡层的厚度为1～5μm。

本发明的上述由氧化铝和氧化铒构成的阻氢涂层，其中该Al₂O₃/Er₂O₃复合涂层可以是组成为xAl₂O₃-(1-x)Er₂O₃(0＜x＜100％)的单层复合涂层。

本发明的上述由氧化铝和氧化铒构成的阻氢涂层，其中该Al₂O₃/Er₂O₃复合涂层可以是由x值不同的多层组成为xAl₂O₃-(1-x)Er₂O₃(0≤x≤100％)的复合涂层构成，在垂直于基体材料的方向上，各层的x值可顺序递减。

本发明的上述由氧化铝和氧化铒构成的阻氢涂层，其中该金属过渡层和Al₂O₃/Er₂O₃复合涂层总厚度不超过15μm。

另一方面，本发明包括上述由氧化铝和氧化铒构成的阻氢涂层的制备方法，其步骤包括：

1.体上以化学气相沉积方法制备Fe-Al金属过渡层；