CN113774459A - 一种锆合金表面致密高耐蚀微弧氧化膜层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锆合金表面致密高耐蚀微弧氧化膜层的制备方法，属于金属表面处理技术领域。该制备方法中微弧氧化处理采用的脉冲频率为10000–30000Hz，通过增加脉冲频率使微弧氧化电流形成针尖效应，降低锆合金微弧氧化膜的微孔尺寸，有效地改善膜层的致密性，从而很大程度上提高膜层的耐腐蚀性。
Description
技术领域
本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种锆合金表面致密高耐蚀微弧氧化膜层的制备方法。
背景技术
锆合金具有高的熔点、硬度、强度、耐腐蚀性、良好的力学性能、较低的原子热中子吸收截面、对核燃料有良好的相容性等优异的性能，因而被广泛的应用核工业领域。但是，在锆合金实际应用过程中其本身存在一些缺陷。锆合金主要用于核反应堆的堆芯结构材料，由于其处在高温高压的水中工作，锆合金受到高温高压水的冲刷腐蚀，腐蚀会使得锆合金包壳的有效厚度慢慢减薄，从而影响反应堆运行时的安全可靠性和耐久性。对锆合金进行微弧氧化处理，在金属表面获得硬度高、耐蚀性和耐磨性好的膜层，是解决这一问题的有效途径。但是锆合金微弧氧化膜层中具有较大的孔洞，不利于腐蚀防护，通常需进行封闭后处理，急需一种简单有效的微弧氧化膜致密处理方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种锆合金表面致密高耐蚀微弧氧化膜层的制备方法，采用脉冲频率高达10000–30000Hz，解决现有技术中锆合金微弧氧化膜层存在孔洞不利于腐蚀防护以及需要封闭后处理工序的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种锆合金表面致密高耐蚀微弧氧化膜层的制备方法，包括以下步骤：
1)锆合金置于乙醇或丙酮溶液中超声清洗5–10min，取出后用蒸馏水冲洗干净备用；
2)将经步骤1)处理后的锆合金进行碱洗除油，流动热水洗，流动冷水洗；
3)将经步骤2)处理后的锆合金微弧氧化处理10–30min，微弧氧化处理的工艺参数包括：
微弧氧化电解液为5–20g/L NaAlO2和1–5g/L NaOH的混合液；
脉冲电源的电流密度为10–30A/dm2；
脉冲频率为10000–30000Hz；
占空比为20％–30％；
温度为10–30℃；
搅拌速度为100–300r/min；
阴极为不锈钢；
阳极和阴极面积不大于0.5。
优选地，步骤2)中，在3L去离子水中加入60g硅酸钠、60g碳酸钠和150g氢氧化钠，搅拌，均匀溶解，得到碱性除油液对锆合金进行碱洗除油。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：采用高达10000–30000Hz的脉冲频率，使微弧氧化电流形成针尖效应，降低锆合金微弧氧化膜的微孔尺寸，有效地改善膜层的致密性，提高膜层的耐腐蚀性，操作方便且工艺简单。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1是实施例1中锆合金微弧氧化膜的截面扫描电镜照片。
图2是实施例2中锆合金微弧氧化膜的截面扫描电镜照片。
图3是锆合金基体、实施例1中锆合金微弧氧化膜和实施例2中锆合金微弧氧化膜的极化曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
在脉冲频率为1000Hz时对锆合金进行微弧氧化处理，步骤如下：
1.配制碱性除油液
3L去离子水中加入60g硅酸钠、60g碳酸钠、150g氢氧化钠，搅拌，均匀溶解。
2.配制微弧氧化电解液
5L去离子水中加入50g铝酸钠和10g氢氧化钠，搅拌，均匀溶解。
3.微弧氧化处理
将锆合金置于丙酮溶液中超声清洗5–10min，取出后用蒸馏水冲洗干净备用；
将经步骤1)处理后的锆合金在所配制的碱性除油液中碱洗除油，温度为60℃,时间为20min，然后经流动热水洗，流动冷水洗；
将经步骤2)处理后的锆合金进行微弧氧化，微弧氧化处理条件如下：
微弧氧化电解液为10g/LNaAlO2+2g/L NaOH；
脉冲电源的电流密度为15A/dm2；
氧化时间为10min；
占空比为20％；
温度为10–30℃；
搅拌速度为100r/min；
阴极为不锈钢；
阳极阴极面积比不大于0.5。
在此条件下，锆合金微弧氧化膜中孔洞结构较大，其截面扫描电镜如图1所示。
实施例2
在脉冲频率为10000Hz时对锆合金进行微弧氧化处理，步骤如下：
1.配制碱性除油液
3L去离子水中加入60g硅酸钠、60g碳酸钠、150g氢氧化钠，搅拌，均匀溶解。
2.配制微弧氧化电解液
5L去离子水中加入50g铝酸钠和10g氢氧化钠，搅拌，均匀溶解。
3.微弧氧化处理
将锆合金置于丙酮溶液中超声清洗5–10min，取出后用蒸馏水冲洗干净备用；
将经步骤1)处理后的锆合金在所配制的碱洗除油液中碱洗除油，温度为60℃，时间为20min，然后经流动热水洗，流动冷水洗；
将经步骤2)处理后的锆合金进行微弧氧化，微弧氧化处理条件如下：
微弧氧化电解液为10g/LNaAlO2+2g/L NaOH；
脉冲电源的电流密度为15A/dm2；
氧化时间为10min；
占空比为20％；
温度为10–30℃；
搅拌速度为100r/min；
阴极为不锈钢；
阳极阴极面积比不大于0.5。
在此条件下，锆合金微弧氧化膜中孔洞结构较小，其截面扫描电镜如图2所示。
如图3所示，相较于锆合金基体，采用高脉冲频率对锆合金进行微弧氧化处理后得到的锆合金微弧氧化膜，比低频微弧氧化涂层更加致密，耐腐蚀性得到明显提高。
Claims (3)
1.一种锆合金表面致密高耐蚀微弧氧化膜层的制备方法，其特征在于，微弧氧化处理采用的脉冲频率为10000–30000Hz。
2.根据权利要求1所述锆合金表面致密高耐蚀微弧氧化膜层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)锆合金置于乙醇或丙酮溶液中超声清洗5–10min，取出后用蒸馏水冲洗干净备用；
2)将经步骤1)处理后的锆合金进行碱洗除油，流动热水洗，流动冷水洗；
3)将经步骤2)处理后的锆合金微弧氧化处理10–30min；其中所述微弧氧化处理的工艺参数包括：
微弧氧化电解液为5–20g/L NaAlO2和1–5g/L NaOH的混合液；
脉冲电源的电流密度为10–30A/dm2；
脉冲频率为10000–30000Hz；
占空比为20％–30％；
温度为10–30℃；
搅拌速度为100–300r/min；
阴极为不锈钢；
阳极和阴极面积不大于0.5。
3.根据权利要求2所述锆合金表面致密高耐蚀微弧氧化膜层的制备方法，其特征在于，步骤2)中，在3L去离子水中加入60g硅酸钠、60g碳酸钠和150g氢氧化钠，搅拌，均匀溶解，得到碱性除油液对锆合金进行碱洗除油。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030188972A1 (en) * | 2002-03-27 | 2003-10-09 | Shatrov Alexander Sergeevich | Process and device for forming ceramic coatings on metals and alloys, and coatings produced by this process |
| CN1623013A (zh) * | 2002-03-27 | 2005-06-01 | 岛屿涂层有限公司 | 用于在金属和合金上形成陶瓷涂层的方法和装置及由此方法制得的涂层 |
| CN103334143A (zh) * | 2013-07-15 | 2013-10-02 | 湖南大学 | 一种锆合金表面快速制备耐磨氧化锆和氧化铝混合涂层的微弧氧化方法 |
| CN108018592A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-05-11 | 上海核工程研究设计院有限公司 | 一种锆合金微弧氧化表面改性方法 |
| CN113355715A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-09-07 | 上海交通大学 | 一种提高锆合金表面微弧氧化成膜速率的方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030188972A1 (en) * | 2002-03-27 | 2003-10-09 | Shatrov Alexander Sergeevich | Process and device for forming ceramic coatings on metals and alloys, and coatings produced by this process |
| CN1623013A (zh) * | 2002-03-27 | 2005-06-01 | 岛屿涂层有限公司 | 用于在金属和合金上形成陶瓷涂层的方法和装置及由此方法制得的涂层 |
| CN103334143A (zh) * | 2013-07-15 | 2013-10-02 | 湖南大学 | 一种锆合金表面快速制备耐磨氧化锆和氧化铝混合涂层的微弧氧化方法 |
| CN108018592A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-05-11 | 上海核工程研究设计院有限公司 | 一种锆合金微弧氧化表面改性方法 |
| CN113355715A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-09-07 | 上海交通大学 | 一种提高锆合金表面微弧氧化成膜速率的方法 |
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