CN106637036B - 一种涂层具有γ射线辐射屏蔽效果的电弧喷涂管状丝材 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涂层具有γ射线辐射屏蔽效果的电弧喷涂管状丝材，可用于各类反应堆、加速器、同位素放射源等领域的γ射线辐射屏蔽。其特征是在镍带内填充碳化钨、黄碲矿、钼铁、钴铜、铝粉、高碳铬铁、硼铁为原料的粉末后，经轧制、拉拔制作成φ2.0‑3.0mm的管状丝材。利用该丝材形成的电弧喷涂涂层，相比于传统的含铅屏蔽材料，具有无毒、耐温高、成型速度快，工艺简单，屏蔽性能好、抗辐照性强、力学性能佳等优点。

Description

一种涂层具有γ射线辐射屏蔽效果的电弧喷涂管状丝材

技术领域

本发明涉及一种涂层具有γ射线辐射屏蔽效果的电弧喷涂管状丝材，用于各类反应堆、加速器、同位素放射源等领域的γ射线辐射屏蔽。

背景技术

近年来，核能和核技术的应用得到了迅猛发展，核电、核武器、核动力船舶、辐照加工、无损检测、放射治疗、农业育种等产业的快速发展，高能辐射射线已广泛应用于工业、医疗、天文、军事、生物等多个领域，由此带来的辐射安全与防护问题越来越引起人们的广泛关注。反应堆产生的辐射中，γ射线的波长非常短，频率高，因此具有非常大的能量。高能量的γ射线对人体的破坏作用相当大，当人体受到γ射线的辐射剂量达到200-600雷姆时，人体造血器官如骨髓将遭到损坏，白血球严重地减少，内出血、头发脱落，在两个月内死亡的概率为0-80%。

屏蔽γ射线的材料很多，如水、土壤、铁矿石、混凝土、铁、铅、铅玻璃、以及铅硼聚乙烯等。这些材料对γ射线的屏蔽效果各不相同，其中铅最有效，体积小、总重量轻，因此人们通常采用铅做屏蔽材料，但铅本身是重金属污染源，很可能在使用过程中造成重金属中毒，且不耐高温。近年来国际上为了防止公害、保护环境，提出了开发代替铅的辐射屏蔽材料的要求。

目前核辐射屏蔽材料的发展趋势是采用复合型屏蔽材料，采用耐高温聚合物与屏蔽物质，硅烷类偶联剂，交联剂，增强纤维等构成的成型体可在-25～190℃温度内使用，日本学者用甲基丙烯酸铅与乙烯基酯共聚的方法制取了防γ射线透明材料，防护效果较好，并申请了专利；国内也有人通过溶剂法、重结晶法合成了纯度较高，适合本体聚合的有机铅化合物，制备了透光率大于80%，有一定力学性能的防辐射有机材料，进而获得高性能的核辐射屏蔽材料。

但复合型屏蔽材料仍然含铅，一方面不能排除铅毒，另外也不能实时涂覆在被保护的工件及设施上，因此制备一种超薄防护γ射线辐射的屏蔽涂层，将会有很广阔的应用前景。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种涂层具有γ射线辐射屏蔽效果的电弧喷涂管状丝材。

本发明采用如下技术方案：

本发明在于该丝材在镍带内装填有下述重量份的粉体原料，经轧制、拉拔制作成管状丝材：

碳化钨28-32、黄碲矿（α-TeO2）24-28、钼铁（Mo55）12-16、钴铜（Co15）10-15、铝粉8-12、高碳铬铁5-8、硼铁3-6。

在本发明是通过下列方式制作的：

选择合适的金属或合金粉末组分及配比，混合各种粉末，然后把混合好的粉末加到具有一定形状的U型镍带中，通过轧机使其成为搭接合缝，然后拉拔到适当的外径规格。

上述管状丝材，其特征在于所述的镍带内装填原料的粉末其填充比为0.35-0.40，丝材直径为φ2.0-3.0mm。

使用本发明研制的材料在经过喷砂粗化后的金属或陶瓷基体上按照现有技术中的电弧喷涂工艺参数进行施工，得到的涂层可使γ射线具有较好的衰减作用，且耐温高达500℃，对目前已有的屏蔽材料是一个重要的补充。

由于采用上述管状丝材，从而使本发明与已有γ射线屏蔽技术相比具有如下特点及效果：

a)采用薄涂层作屏蔽材料堆积密度大，可以提高生产效率，减少被保护工件及设施的占用空间；

b)电弧喷涂涂层无毒，耐高温，牢固；使用温度可达500℃。

c)能够成型制作异性体、适于组装，屏蔽材料施工方便，并可反复喷涂操作。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细描述：

实施例1

取碳化钨30、黄碲矿（α-TeO2）25、钼铁（Mo55）13、钴铜（Co15）11、铝10、高碳铬铁8、硼铁3。将上述重量份的粉料混合物，用V型混粉机搅拌后，加到具有一定形状的U型0.5mm厚度镍带中，填充率35%，经轧制、拉拔制作成φ2.0mm的管状丝材，采用电弧喷涂设备，在未经喷砂的Q235钢板上喷涂2.5mm厚的涂层，冷却后，剥开涂层，检测其辐射屏蔽结果表明能对能量为0.1MeV～1MeV的γ射线屏蔽效能达85%左右。

实施例2

取碳化钨28、黄碲矿（α-TeO2）24、钼铁（Mo55）15、钴铜（Co15）14、铝8、高碳铬铁6、硼铁5。将上述重量份的粉料混合物，用V型混粉机搅拌后，加到具有一定形状的U型0.5mm厚度镍带中，填充率36%，经轧制、拉拔制作成φ2.0mm的管状丝材，采用电弧喷涂设备，在未经喷砂的Q235钢板上喷涂3.0mm厚的涂层，冷却后，剥开涂层，检测其辐射屏蔽结果表明能对能量为0.1MeV～1MeV的γ射线屏蔽效能达90%左右。

实施例3

取碳化钨32、黄碲矿（α-TeO2）28、钼铁（Mo55）16、钴铜（Co15）15、铝12、高碳铬铁5、硼铁6。将上述重量份的粉料混合物，用V型混粉机搅拌后，加到具有一定形状的U型0.5mm厚度镍带中，填充率38%，经轧制、拉拔制作成φ2.5mm的管状丝材，采用电弧喷涂设备，在未经喷砂的Q235钢板上喷涂3.0mm厚的涂层，冷却后，剥开涂层，检测其辐射屏蔽结果表明能对能量为0.1MeV～1MeV的γ射线屏蔽效能达88%左右。

实施例4

取碳化钨29、黄碲矿（α-TeO2）25、钼铁（Mo55）12、钴铜（Co15）10、铝12、高碳铬铁7、硼铁6。将上述重量份的粉料混合物，用V型混粉机搅拌后，加到具有一定形状的U型0.5mm厚度镍带中，填充率40%，经轧制、拉拔制作成φ3mm的管状丝材，采用电弧喷涂设备，在未经喷砂的Q235钢板上喷涂3.0mm厚的涂层，冷却后，剥开涂层，检测其辐射屏蔽结果表明能对能量为0.1MeV～1MeV的γ射线屏蔽效能达90%左右。

Claims (2)

1.一种涂层具有γ射线辐射屏蔽效果的电弧喷涂管状丝材，其特征在于：在丝材镍带内装填有下述重量份的粉体原料，经轧制、拉拔制作成管状丝材：

碳化钨28-32、α-TeO₂ 24-28、钼铁12-16、钴铜10-15、铝粉8-12、高碳铬铁5-8、硼铁3-6；

其中钼铁中Mo的重量百分比为55%，钴铜中Co的重量百分比为15%。

2.根据权利要求1所述的涂层具有γ射线辐射屏蔽效果的电弧喷涂管状丝材，

其特征在于：所述的镍带内装填原料的粉末其填充比为0.35-0.40，丝材直径为φ2.0-3.0mm。