[发明专利]一种核控制棒驱动装置导向键及其表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及表面处理技术领域，具体是一种具有表面电沉积镀铬层的核控制棒驱动装置导向键，以及该导向键的表面处理方法。

背景技术

核控制棒驱动装置（CONTROL ROD DRIVE MECHANISM，简称CRDM）属于核岛一回路系统，是控制反应堆反应速率的关键部件之一。CRDM的主要作用是形成压力边界，保证反应堆冷却剂的密封，避免核衰减物资的泄露，防止辐射；带动控制棒的提升、保持和下降调节反应堆的功率；快速落棒安全停堆；带动控制棒的提升、下降来调节反应堆冷却剂的温度。CRDM导向键呈长方体状、设置在套管轴外圆上的对应键槽里，两者采用间隙配合。在核控制棒驱动装置工作时，导向键与键槽之间是有接触并相互摩擦。CRDM导向键安装完成后，将在较为湿润的热环境（温度上限达343℃）下服役30年之久，同时在CRDM提升、下降等过程中工作面会与其他零件发生相对摩擦磨损，因此要求其具备优秀的耐蚀、耐磨性能以保持CRDM有效运行。

由于镀铬的廉价性且镀铬层硬度高、摩擦系数小，目前，已服役的CRDM部件均基本采用表面镀铬的手段以保证其具备优秀的耐蚀、耐磨损工况需求。但镀铬层韧性差，在施镀及后续服役热过程中极易萌生裂纹，从而构成腐蚀介质传输通道，导致CRDM构件耐腐蚀性能劣化。另外，中国发明CN20061071602.1显示，作为经受约300℃左右级别的热过程也没有发生裂纹的铬层，是经喷镀（spatter）处理而得到的铬层，但喷镀处理而得到的铬层硬度仅为Hv250左右，所以不适用于有耐磨损性要求的构件的包覆，另外，若与电沉积镀相比，成本更高。

发明内容

本发明鉴于这样的状况而进行，其目的在于，提供一种具有表面耐蚀耐磨镀层的核控制棒驱动装置导向键，以及上述镀层的制备方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案实现的：

一种核控制棒驱动装置导向键，呈长方体状、设置在套管轴外圆上的对应键槽里，所述导向键表面采用电化学沉积方式制备有镀铬层，所述镀铬层位于导向键的相对两侧、即导向键对应键槽两侧的接触面上。

所述镀铬层的厚度不小于50μm。

所述镀铬层的厚度为78~84μm。

所述镀铬层的表面硬度大于Hv800。

所述镀铬层经受约300℃热过程下，在厚度方向上无任何贯穿性裂纹。

所述的核控制棒驱动装置导向键的表面处理方法，包括下列顺序步骤：

（1）碱性清洗除油，并使用B级纯水清洗；

（2）酸洗活化预处理，并使用B级纯水清洗；

（3）使用电镀液在导向键表面电沉积镀铬，该电镀液的组分有且仅有：CrO3、浓H2SO4和Cr3+。

所述步骤（1）的碱性清洗除油中，清洗液组分和配比为：60~80g/l 的NaOH、35~40g/l 的Na2CO3和40~60g/l 的Na3PO4，除油温度为50~70℃，电流密度为3~8A/dm2；

所述步骤（2）的酸洗活化预处理中，酸洗液是：体积比为5%~10%的H2SO4溶液。

所述步骤（3）的电沉积镀铬中，电镀液的配比为：220~260g/l 的CrO3、2.0~3.0g/l的浓H2SO4和2.0~3.5g/l 的Cr3+，电镀液温度为55±3℃，电流密度为10~23A/dm2。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过在核控制棒驱动装置导向键表面电化学沉积镀铬形成表面耐蚀、耐磨镀层，对导向键形成长效防腐、耐磨层，且能有效的延长导向键使用寿命，保证核控制棒驱动装置的有效运行。

另外，根据本发明提供的构件包覆电沉积镀铬技术其生成的铬层的硬度可达Hv800以上，且在经受约约300℃左右级别的热过程、也难以有裂纹生成，因而腐蚀介质难以通过铬层裂纹部分入侵，能够防止构件的腐蚀。且根据本发明施镀的铬层具有极高的维氏硬度，可使构件的耐磨损性能得到明显的提高。

根据本发明制备的核控制棒驱动装置导向键表面铬层物理性能优异，镀层表面外观、厚度、裂纹、附着力、维氏硬度均达到标准要求，详见表1。

表1 核控制棒驱动装置导向键表面铬层物理性能

附图说明

图1为本发明核控制棒驱动装置导向键的结构示意图；

图2为本发明核控制棒驱动装置导向键的表面处理方法流程示意图。

图中标号表示：1-导向键、p-镀铬层。

具体实施方式