[发明专利]一种用于不锈钢抗辐射防护的Al2

说明书

本发明公开了一种用于不锈钢抗辐射防护的Al₂O₃复合涂层的制备方法，该方法包括如下步骤：1)以不锈钢作为阴极基材，以镍片作为阳极基材，对基材进行打磨、倒角、除油、活化、热处理；2)将阴阳极基材放置在纳米复合电镀槽中进行纳米复合脉冲电镀，制备Ni(Al/NiO)过渡层；3)电镀外层镍：将基材放在光亮镀镍槽中进行搅拌镀镍；4)将基材放到充满惰性气体保护的容器内进行热处理，热处理的温度为600‑700℃，使得过渡层中的Al与NiO反应，进而表面原位生长出Al₂O₃扩散障，即得到用于不锈钢抗辐射防护的Al₂O₃复合涂层。本发明方法在低温常压下即可施镀，降低了电镀使用成本，同时降低人工操作强度，提高生产效率，通过双脉冲进行电沉积制备的涂层结构厚度可调控，涂层致密性好。

技术领域

本发明属于金属材料表面处理技术领域，具体是一种用于不锈钢抗辐射防护的Al₂O₃复合涂层的制备方法。

背景技术

氚作为氢的放射性同位素，常被用作放射性示踪剂，在地下水分布的测定、河流、湖泊、跟踪记录有显著功效，由于氚高温下最容易与氘反应，并释放出大量能量(17.6MeV)，并与氘协同用作核聚变反应堆的燃料，应用于能源生产中。相较于氢气而言，氚在自然界中含量极少，自然界氚的产生主要是宇宙射线所带的高能量中子撞击氘核所制，而对于实验室中在核反应堆中照射锂金属或含锂金属来制备，由于氚带有放射性，会发生β衰变，其半衰期为12.43年。由于氚的β衰变只会放出高速移动的电子，不会穿透人体，故此在外界没有危险，但仍然存在通过食物或水等辐射危险吸入。因此，为了安全使用氚，特别是对于核反应工程与设计中，需要将氚限制在燃料循环系统内，而针对于核聚变反应堆的设计中，应该考虑到依靠结构材料防止氚渗透。

通常认为具有氧化铝涂层是聚变反应堆中作为氚渗透阻挡层最有效的涂层之一，氢渗透降低因子(PRF)的评估值高达10³甚至数万。氧化铝陶瓷涂层因其耐高温、耐腐蚀、高硬度、耐磨损、化学稳定性较好等优点而被广泛认可。氧化铝陶瓷材料晶体结构属于刚玉型，由强方向性的离子键和共价键结合，导致其自身具有高脆性低韧性，在高温环境下其热膨胀系数与铁基失配，导致与基体结合性差，氧化物陶瓷扩散障一般采用预氧化热生长法、原位生长法等方法进行制备。已有研究人员利用原位生长法在冷喷涂涂层和基体之间制备了氧化物扩散障，但又发现冷喷涂工艺下的涂层与基体之间的结合力差，造成后续制备的扩散障微观缺陷无法避免，在涂层长期服役过程中不能完全阻挡元素互扩散。因此急需开发一种新的复合涂层，使其既可以保证氧化铝与基体之间的粘结性，又可以保证氧化铝在服役过程中稳定状态。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于不锈钢抗辐射防护的Al₂O₃复合涂层的制备方法，该方法得到的Al₂O₃复合涂层致密性好，与基体结合良好，保证使用稳定性，而且该方法在低温常压下即可施镀，降低电镀使用成本，同时降低人工操作强度，提高生产效率。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明一种用于不锈钢抗辐射防护的Al₂O₃复合涂层的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)基材预处理：选用不锈钢作为阴极基材，镍片作为阳极基材，镍片的大小与不锈钢阴极基材的大小相当，并对阴极和阳极基材表面进行打磨、倒角，然后再经除油、活化、热处理；