CN116057639A - 核燃料包壳元件和该包壳元件的制造方法 - Google Patents

核燃料包壳元件和该包壳元件的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种核燃料包壳元件，包括由锆基材料制成的基材(16)和在外部覆盖基材(16)的保护涂层(18)，该保护涂层(18)由铬基材料制成，具有由柱状晶粒(20)组成的柱状微观结构并且在其外表面(18B)上具有小于100每mm2的微滴密度。

Description

核燃料包壳元件和该包壳元件的制造方法
技术领域
本发明涉及核燃料包壳、特别是核燃料棒包壳及其制造方法的领域。
包括裂变材料的核燃料通常容纳在防止核燃料的扩散的密封包壳中。
背景技术
用于轻水反应堆的核燃料组件通常包括核燃料棒束，每个核燃料棒包括容纳核燃料的包壳，该包壳由包壳管形成，该包壳管在其两个端部中的每个端部处由插塞封闭。
核燃料组件的包壳管例如由锆或含有锆的合金制成。这种合金在核反应堆的正常使用条件下具有高性能。然而，它们可以在恶劣的事故情况期间(例如，在冷却剂损失事故(或LOCA)期间)特别是在温度方面达到其极限。
在这样的事件期间，温度可以达到800℃以上，并且冷却流体基本上是水蒸气的形式。这可能导致包壳管的快速劣化，特别是氢的释放和包壳管的快速氧化，导致其弱化或甚至其爆裂，因此导致核燃料从包壳释放。在氧化期间，所产生的氢的一部分被包壳吸收(氢化)，从而导致后者弱化。
WO2016/042262A1提出了一种核燃料包壳，其包括基材，该基材由锆或锆合金制成并且覆盖有由铬或铬合金制成的保护涂层，该保护涂层具有柱状微观结构。
发明内容
本发明的一个目是提出一种具有令人满意的抗氢化性和/或抗氧化性的核燃料包壳元件。
为此，本发明提出了一种核燃料包壳元件，该包壳元件包括由含有锆的材料制成的基材和在外侧覆盖基材的保护涂层，该保护涂层由含有铬的材料制成，其中保护涂层具有柱状微观结构，该柱状微观结构由柱状晶粒组成并且在其外表面上具有小于100每mm2的微滴密度。
柱状微观结构允许获得可抵抗变形的延性保护涂层，这限制了在包壳元件变形的情况下发生裂纹的风险。裂纹的发生将可能将基材暴露于外部环境，这可能导致其劣化和其弱化，并最终导致包壳元件的打开。
限制存在于保护涂层的表面上的微滴的密度进一步改善了包壳元件的抗性。实际上，微滴的存在通过允许冷却流体沿着微滴的边界渗透而限制了由保护涂层提供的保护，特别是在高温下降低了包壳元件的耐腐蚀性和抗氧化性。微滴是保护涂层的微观结构中的不连续部，其形成弱化点并且有可能在保护涂层中引发裂纹。此外，微滴的存在至少局部地影响保护涂层的微观结构，柱状晶粒通常在微滴下具有较大的平均直径。
根据特定实施方式，包壳元件包括单独地或以所有技术上可能的组合采取以下可选特征中的一个或多个：
-在包壳元件和保护元件之间的界面附近和/或在包壳元件和保护元件之间的界面处，柱状晶粒的平均直径小于或等于1μm，优选小于或等于0.5μm；
-在保护涂层的外表面附近和/或在保护涂层的外表面上，柱状晶粒的平均直径在0.05μm和5μm之间，优选在0.1μm和2μm之间；
-微滴的直径小于或等于20μm；
-保护涂层的厚度包括在5μm和25μm之间。
-保护涂层由含有铬的材料制成，例如纯铬或含有铬的合金，例如二元铬合金，特别是二元铬-铝合金、二元铬-氮合金或二元铬-钛合金；
-包壳元件是包壳管，特别是用于核燃料棒的包壳管。
本发明还涉及一种核燃料元件，其包括布置在由至少一个如上限定的包壳元件形成的包壳内的核燃料。
本发明还涉及一种核燃料棒，其包括布置在包壳内的核燃料，该包壳由如上限定的管状包壳元件形成，该管状包壳元件在其端部处由插塞封闭。
本发明还涉及一种用于制造如上限定的包壳元件的方法，包括获得基材，然后通过对靶进行溅射的物理气相沉积或通过冷喷涂的物理沉积将保护涂层沉积到基材上。
通过物理气相沉积或通过物理冷喷涂沉积(特别是通过磁控溅射)沉积保护涂层用于获得柱状微观结构，同时限制保护涂层表面上的微滴密度。
根据特定实施方式，该制造方法包括单独地或以所有技术上可能的组合采取的以下可选特征中的一个或多个：
-沉积是通过磁控溅射的物理气相沉积进行的；
-基材是板状的，并且沉积步骤是以保护涂层在基材上的沉积速率在1μm/h和30μm/h之间的方式进行的；
-基材是具有中心轴线的管，并且沉积步骤是通过使基材围绕其中心轴线旋转并且以保护涂层在基材上的沉积速率在1/πμm/h和30/πμm/h之间的方式进行的；
-沉积是通过物理气相沉积通过向靶提供直流电流以在靶上获得包括在0.0005A/cm2和0.1A/cm2之间的电流密度的方式进行的，或者是通过具有电流峰值的脉冲电流以在电流峰值期间在靶上获得包括在0.01A/cm2和5A/cm2之间的电流密度的方式进行的；
-沉积是通过物理气相沉积在物理气相沉积期间基材上相对于靶的偏置电压是负的并且包括在-10V和-200V之间的情况下进行的。
附图说明
在阅读下面仅作为非限制性例子给出并参照附图进行的描述之后，将更好地理解本发明和本发明的优点，在附图中：
图1是核燃料棒的纵向截面的示意图；
图2是核燃料棒的包壳管的示意性横截面图；
图3是沉积在基材上的保护涂层的剖面的显微照片；
图4是保护涂层的表面的区域的示意图，其示出了微滴的存在；
图5是用于通过物理气相沉积在基材上沉积涂层的组件的示意图；以及
图6和图7是通过物理气相沉积而沉积到基材上的保护涂层的表面在显微镜下拍摄的照片；以及
图8是通过物理气相沉积通过阴极电弧蒸发而沉积到基材上的保护涂层的表面在显微镜下拍摄的照片，其中基材被加热。
具体实施方式
图1示出了核燃料棒2，例如用于轻水反应堆，特别是压水反应堆(PWR)或沸水反应堆(BWR)、“VVER”反应堆、“RBMK”反应堆或重水反应堆，例如“CANDU”反应堆。
核燃料棒2具有沿着棒轴线A伸长的棒的形状。
核燃料棒2包括含有核燃料的包壳4。
包壳4包括管状包壳元件6(或“包壳管”)，其沿着棒轴线A延伸并在其每个端部处由插塞8封闭。
核燃料为在包壳元件6内轴向堆叠的芯块10的堆叠物的形式，每个芯块10包含裂变材料。芯块10的堆叠物也称为“裂变柱”。
核燃料棒2包括在包壳元件6内布置在芯块10的堆叠物与一个插塞8之间的弹簧12，用于将芯块10的堆叠物朝向另一个插塞8推动。
在芯块10的堆叠物与弹簧12支承在其上的插塞之间存在空的空间或增压室14。
如图2所示，图2是包壳元件6的横截面图，包壳元件6包括在外侧用保护涂层18覆盖的基材16。
基材16具有朝向包壳4的内部定向的内表面16A和朝向包壳4的外部定向的外表面16B。保护涂层18覆盖基材16的外表面16B以保护其免受外部环境的影响。
包壳元件6在这里是管，对应地，基材16在这里具有管状形状。
基材16例如由含有锆的材料制成。
在本上下文中，含有锆的材料是指由纯锆或含有锆的合金制成的材料。
纯锆材料是包含按重量计至少99％的锆的材料。
含有锆的合金是包含按重量计至少95％的锆的合金。含有锆的合金例如选自于诸如M5、ZIRLO、E110、HANA和N36的已知合金中的一种。
基材16的厚度例如包括在0.4mm和1mm之间。基材16的厚度是基材16的内表面16A和外表面16B之间的距离。
保护涂层18是厚度例如严格小于基材16的厚度的薄层。
保护涂层18的厚度例如包括在5μm和25μm之间，特别是包括在10μm和20μm之间。保护涂层18的厚度是垂直于沉积保护涂层18的表面(这里是基材16的外表面16B)测量的。
优选地，保护涂层18是包壳元件6的最外层。保护涂层18与外部环境接触。
保护涂层18由含有铬的材料制成。
在本上下文中，含有铬的材料是指纯铬材料或含有铬的合金。
纯铬材料是包含按重量计至少99％的铬的材料。
含有铬的合金是包含按重量计至少85％的铬的合金。
在一个实施方式中，含有铬的材料是选自于以下合金的含有铬的合金：二元铬-铝合金(CrAl)、二元铬-氮合金(CrN)和二元铬-钛合金(CrTi)。
保护涂层18包括由含有铬的材料制成的单个层或由含有铬的材料制成的多个覆盖层，该多个覆盖层优选地由含有铬的相同材料制成。
保护涂层18在多个覆盖层中的结构例如是由用于将保护涂层18沉积到基材16上的沉积方法产生的。
如图3所示，保护涂层18具有柱状微观结构。换句话说，保护涂层18的微观结构具有柱状晶粒20，即，具有沿着垂直于沉积保护涂层18的表面(这里是基材16的外表面16B)的延伸方向DE伸长的总体圆柱体形状的晶粒。
每个柱状晶粒20具有沿着柱状晶粒20的延伸方向DE测量的高度。
每个柱状晶粒20具有直径。柱状晶粒20的直径例如是通过测量柱状晶粒20的宽度(即，其垂直于其延伸方向的尺寸)而在显微照片上测量的。
当然，每个柱状晶粒20不是完美的圆柱形并且直径可以沿着柱状晶粒20变化。
此外，柱状晶粒20并不都具有相同的直径。
可以确定保护涂层18的柱状晶粒20在基材16和保护涂层18之间的界面处(即，在保护涂层18的内表面18A附近)的平均直径，该平均直径为在保护涂层18的显微照片上可见的在基材16和保护涂层18之间的界面处的柱状晶粒20的直径的总和除以所考虑的柱状晶粒20的数量。
还可以确定外表面18B附近的保护涂层18的柱状晶粒20的平均直径，该平均直径为在保护涂层18的显微照片上可见的在外表面18B附近的柱状晶粒20的直径的总和除以所考虑的柱状晶粒20的数量。
优选地，在基材16和保护涂层18之间的界面处，柱状晶粒20的平均直径小于或等于1μm，特别是小于或等于0.5μm。
在基材16和保护涂层18之间的界面处的非常细的柱状晶粒2提供了保护涂层18在基材16上的良好的内聚力。
远离基材16和保护涂层18之间的界面，柱状晶粒20的直径趋于增加。
优选地，在保护涂层18的外表面18B附近，柱状晶粒20的平均直径包括在0.05μm和5μm之间，优选在0.1μm和2μm之间。
保护涂层18的外表面18B上的相对较细的柱状晶粒20限制了弱化以及在保护涂层18上剥落的风险。
在涂层18的沉积(特别是物理气相沉积)期间，可能在保护涂层18的外表面18B上出现微滴22。
优选地，涂层18的外表面18B上的微滴22的密度小于或等于100每mm2，特别是小于或等于10每mm2。
在保护涂层18的外表面18B处的微滴22的密度例如是优选地在表示外表面18B的均匀性的样本上通过外表面18B的给定参考区域的在光学或电子显微镜下的观察确定的。
保护涂层18的外表面18B上的微滴22的密度例如是存在于保护涂层18的外表面18B的参考区域中的微滴22的数量除以参考区域的面积而确定的。
参考区域表示例如保护涂层18的外表面18B的一部分。参考区域的面积足够大以便测量具有代表性。优选地，参考区域的面积大于或等于10mm2。
优选地，存在于外表面18B上的微滴22的直径小于或等于20μm。换句话说，外表面18B没有直径大于20μm的微滴。
存在于保护涂层18的外表面18B上的每个微滴22在操作中增强了冷却流体(通常是水)沿着微滴22和柱状晶粒22之间的边界的渗透，这降低了包壳元件的耐腐蚀性和包壳元件的抗氧化性，特别是在高温下(在压水反应堆中，通常在正常操作中的280℃至350℃以及在事故情况下的800℃和1200℃之间)。
此外，每个微滴22在保护涂层18的微观结构中限定不连续部，该不连续部通过形成弱化点并通过可能在保护涂层18中引发裂纹而弱化保护涂层18。
另外，每个微滴22通常通过在微滴22下方引起生长较大直径的晶粒而局部地影响保护涂层18的微观结构的形成。
因此，限制存在于保护涂层18的外表面18B上的微滴22的密度可以提高包壳元件6的抗性。
此外，大的微滴可能是裂纹产生的来源。不存在直径大于20μm的任何微滴限制了这种风险。沉积保护涂层18以避免形成直径大于20μm的任何微滴。
上述的包壳元件6是用于生产包括布置在包壳元件6内的核燃料的核燃料棒2的包壳管，该包壳管在其每个端部处由插塞密封。
在另一个实施方式中，包壳元件6是板状的，例如以便形成板状核燃料元件2，其包括插入在(即，夹在)两个板状的包壳元件6之间的核燃料层。
特别是关于基材16的材料、保护涂层18的材料、基材16的厚度、保护涂层18的厚度、保护涂层18的微观结构和液滴在保护涂层18的外表面18B上的限制，以类似于上面描述的方式生产这样的板状包壳元件6。
现在将参照图4描述包壳元件6的制造方法。
该制造方法包括获得基材16的步骤。当包壳元件6是用于核燃料棒的包壳管时，基材16是管，该管具有例如包括在8mm和15mm之间、特别是在9mm和13mm之间的外径，和/或包括在1m和5m之间、特别是在2m和5m之间的长度。这样的管例如是以已知的方式通过周期式轧管(pilgrim rolling)由直径比管大且长度比管短的管状坯件制成的。
该制造方法然后包括例如通过溅射的物理气相沉积在基材16的外表面16B上沉积涂层的步骤。
在沉积步骤期间，基材16和由适合于形成保护涂层18的材料制成的靶24被放置在例如由诸如氩气的中性气体形成的稀薄气氛中，并且在靶24和基材16之间产生电势差，靶24限定阴极，而基材16限定阳极(使靶24的电势高于基材16的电势)。
在基材16与靶24之间的电势差的作用下，在稀薄气氛中在基材16与靶24之间产生电场，导致产生含有带电粒子(电子、离子等)的等离子体，所述带电粒子在电场的作用下撞击到靶24上并将原子与靶24分离(即，靶24被溅射，因此称为阴极溅射)，与靶24分离的原子随后沉积在基材16上。
在保护涂层18由纯铬制成的情况下，靶24例如由纯铬制成。在保护涂层18由铬合金(特别是如上所述的二元铬合金)制成的情况下，靶24例如由具有不同比例但允许以预期比例沉积保护涂层的铬合金制成(例如，靶由含有按重量计15％的铝的铬-铝合金制成，以便获得由含有按重量计10％的铝的铬-铝合金制成的保护涂层)。
如图4所示，借助于物理气相沉积装置26和用于在靶24与被引入腔室28中的基材16之间产生电势差的电路32进行沉积步骤，物理气相沉积装置26包括腔室28、布置在腔室28内部的靶24以及入口与腔室28流体连接以便在腔室26中产生稀薄气氛的泵30。
在沉积步骤期间，将基材16引入腔室28中，借助于泵30在腔室28内产生稀薄气氛，并且通过电路32在靶24与基材14之间产生电势差，这允许进行物理气相沉积。
优选地，物理气相沉积是通过磁控溅射进行的。
在这种情况下，产生磁场，优选地至少接近靶24。
磁场的提供可以更好地控制到达靶24的带电粒子的轨迹，这导致更好地控制保护涂层18的沉积速率，特别是更快的保护涂层18的沉积速率。
磁场例如由一个或多个永磁体34(如图4所示)和/或一个或多个电磁体产生。
此外，溅射(特别是磁控溅射)的物理气相沉积可以进行表现出令人满意的均匀性的沉积，同时限制微滴22在保护涂层18的外表面18B上的发生。
优选地，当基材16具有管状形状，特别是与用于核燃料棒的包壳管的基材16的情况一样具有包括围绕中心轴线的旋转对称性的管时，基材16在沉积步骤期间围绕其中心轴线旋转。
这样，可以在管状基材16的外表面16B的整个圆周上进行均匀的沉积。
在沉积步骤期间，优选地，通过使基材16围绕中心轴线旋转并且以保护涂层18在基材16上的沉积速率在1/πμm/h和30/πμm/h之间的方式将保护涂层18沉积在具有中心轴线的管状基材上。
可以提供与板的形状一致的包壳元件6，使得基材16的外表面16B基本上是平坦的。这样的包壳元件6可以用于形成具有总体板形状的核燃料元件，该核燃料元件包括插入(或夹在)在具有板形状的两个包壳元件6之间的核燃料。
在板形状的包壳元件6的情况下，在基材16没有任何旋转的情况下进行沉积步骤。
优选地，保护涂层18在板状基材上的沉积以保护涂层18在基材16上的沉积速率在1μm/h和30μm/h之间的方式进行。
将获得的保护涂层18的微观结构取决于保护涂层18的沉积速率。
以上提出的沉积速率可用于获得期望的微观结构，即，具有柱状晶粒的柱状微观结构，柱状晶粒在基材18和保护涂层18之间的界面处具有小直径，并且在保护涂层的外表面18B处具有不太大的直径，如上所述。
通过溅射(特别是磁控溅射)的物理气相沉积进行的保护涂层18的沉积速率特别是取决于流过靶24的电流密度和基材的偏置电压，即，沉积期间基材16的电势与靶24的电势之间的差。
此外，物理气相沉积可以通过直流密度(即，通过将直流电流施加到靶24)或脉冲电流密度(即，通过施加包括脉冲的脉冲电流)来进行。
靶的电流密度是流过靶的电流的量除以靶的有效表面(即，靶的朝向基材16定向并且接收投射到靶24上的等离子体的带电粒子的表面)的面积。
在一个实施方式中，保护涂层18是通过向靶24提供直流电流以在靶24处获得在0.0005A/cm2和0.1A/cm2之间、优选包括在0.0005A/cm2和0.05A/cm2之间的电流密度的方式沉积的，或者是通过向靶24提供具有电流峰值的脉冲电流以在电流峰值(即，峰值电流密度)期间在靶24处获得在0.01A/cm2和5A/cm2之间、优选在0.01A/cm2和0.5A/cm2之间的电流密度的方式沉积的。
靶功率密度为沉积在靶上的电功率除以靶的有效表面的面积。
在一个实施方式中，保护涂层18是通过向靶24提供直流电流以在靶24处获得包括在0.5W/cm2和100W/cm2之间、优选包括在0.5W/cm2和50W/cm2之间的功率密度的方式沉积的，或者是通过向靶24提供具有电流峰值的脉冲电流以在靶24处获得包括在10W/cm2和50,000W/cm2之间的功率密度(即，峰值功率密度)、优选包括在10W/cm2和5,000W/cm2之间的功率密度的方式沉积的。
优选地，在物理气相沉积期间基材16相对于靶24的偏置电压是负的并且包括在-10V和-200V之间，更优选在-50V和-150V之间。
在优选实施方式中，沉积是通过具有以下参数中的一个或多个的脉冲电流进行的：
-平均功率密度(沉积在靶24上的电功率密度的时间平均值)包括在1W/cm2和5W/cm2之间；
-峰值功率密度(在每次电流脉冲下的靶24上的靶24的每个单位面积的电功率)包括在30W/cm2和100W/cm2之间；
-电流脉冲频率包括在50Hz和5000Hz之间；
-电流脉冲持续时间包括在10μs和50μs之间；
-物理气相沉积是在由惰性气体组成的气氛、特别是由氩气(Ar)组成的气氛中进行的；
-其中进行物理气相沉积的腔室内的压力包括在0.1Pa和0.4Pa之间；和/或
-基材16与靶24之间的距离包括在50mm和200mm之间，更优选在80mm和140mm之间。
观察一个或多个上述优选范围允许获得低液滴密度。
优选地，在基材16上进行物理气相沉积，而没有除了由因物理气相沉积从靶24上剥离的粒子(原子、离子等)对基材16的轰击而产生的热输入之外的任何热输入。
特别地，不借助于加热系统加热基材16。以这种方式，限制了超过基材16的材料的相变温度的风险。
通过磁控溅射的物理气相沉积可以根据以下技术中的一种或以下技术中的至少两种的组合来进行：直流(DC)磁控溅射、脉冲直流(或DC脉冲)磁控溅射、高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS或HPMS)、磁控溅射双极(MSB)、双磁控溅射(MSB)、双磁控溅射(磁控溅射双极)、双磁控溅射(DMS)、不平衡的磁控(UBM)溅射。
图6至图8是在不同组的参数的情况下在氩气气氛下通过具有脉冲电流的磁控溅射进行的物理气相沉积而沉积到基材16上的保护涂层18的表面的在显微镜下拍摄的照片，如下表1所示。
Figure BDA0004113573180000101
Figure BDA0004113573180000111
表1
进行观察上述的物理气相沉积参数的实施例1和2，而不进行观察所有所述参数的实施例3。
在作为根据实施例2产生的样品的视图的图6中可以看出，保护涂层18在其外表面18B上具有很少的液滴G。
在实施例2中，保护涂层18在其外表面18B上具有50每mm2的微滴密度。
实施例1给出的结果与实施例2的结果类似，保护涂层18在其外表面18B上具有50每mm2的微滴密度。
图7所示的实施例3的保护涂层18也是通过磁控溅射的物理气相沉积产生的，但是特别是对于压力和峰值功率密度在推荐范围之外。
在这种情况下，微滴密度为大约2,500个微滴每mm2，其远高于所寻求的最大微滴密度，即100微滴每mm2。
在图8中示出的实施例的保护涂层18是通过电弧溅射的物理气相沉积在加热的基材和与磁控溅射的参数不同的参数的情况下制造的。
在图8中可以看出，在该实施例中，保护涂层18在其外表面18B上具有大于10,000每mm2的微滴密度。
应当注意，图6至图8的照片的比例不同。
通过磁控溅射的物理气相沉积来沉积保护涂层是优选的，但是本发明不限于这种沉积技术。
作为变型，可以根据另一种技术(例如通过物理冷喷涂沉积)来沉积保护涂层。
本发明能够获得在核反应堆的正常操作中和在事故情况下(例如，在冷却流体损失事故期间)具有良好的抗氧化性和抗氢化性的核燃料包壳元件。

Claims (24)

1.一种核燃料包壳元件，所述包壳元件包括由含有锆的材料制成的基材(16)和在外侧覆盖所述基材(16)的保护涂层(18)，所述保护涂层(18)由含有铬的材料制成，其中所述保护涂层(18)具有由柱状晶粒(20)组成的柱状微观结构，并且在其外表面(18B)上具有小于100每mm2的微滴密度。
2.根据权利要求1所述的包壳元件，其中，在所述包壳元件和所述保护元件之间的界面附近和/或在所述包壳元件和所述保护元件之间的界面处，所述柱状晶粒的平均直径小于或等于1μm，优选小于或等于0.5μm。
3.根据权利要求1或2所述的包壳元件，其中，在所述保护元件的所述外表面(18B)附近和/或在所述保护元件的所述外表面(18B)上，所述柱状晶粒(20)的平均直径在0.05μm和5μm之间，优选在0.1μm和2μm之间。
4.根据前述任一项权利要求所述的包壳元件，其中，所述微滴的直径小于或等于20μm。
5.根据前述任一项权利要求所述的包壳元件，其中，所述保护涂层(18)的厚度包括在5μm和25μm之间。
6.根据前述任一项权利要求所述的包壳元件，其中，所述保护涂层由含有铬的材料制成，例如纯铬或含有铬的合金，例如二元铬合金，特别是二元铬-铝合金、二元铬-氮合金或二元铬-钛合金。
7.根据前述任一项权利要求所述的包壳元件，其中，所述包壳元件是包壳管，特别是核燃料棒的包壳管。
8.一种核燃料元件，其包括设置在包壳内的核燃料，所述包壳由至少一个根据前述任一项权利要求所述的包壳元件组成。
9.一种核燃料棒，其包括布置在包壳内的核燃料，所述包壳包括根据权利要求1至7中任一项所述的管状包壳构件，所述管状包壳构件在其端部处由插塞封闭。
10.一种根据权利要求1至7中任一项所述的包壳元件的制造方法，所述制造方法包括获得基材(16)，然后通过对靶(24)进行溅射的物理气相沉积或通过冷喷涂的物理沉积将保护涂层(18)沉积到所述基材(16)上。
11.根据权利要求10所述的制造方法，其中，所述沉积是通过磁控溅射的物理气相沉积进行的。
12.根据权利要求11或12所述的制造方法，其中，所述基材(16)具有板的形状，并且沉积步骤是以所述保护涂层(18)在所述基材(16)上的沉积速率包括在1μm/h和30μm/h之间的方式进行的。
13.根据权利要求11或12所述的制造方法，其中，所述基材(16)是具有中心轴线的管，并且沉积步骤是通过使所述基材(16)围绕其中心轴线旋转并且以所述保护涂层(18)在所述基材(16)上的沉积速率包括在1/πμm/h和30/πμm/h之间的方式进行的。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的制造方法，其中，所述沉积是通过物理气相沉积通过向所述靶提供具有电流峰值的脉冲电流进行的。
15.根据权利要求14所述的制造方法，其中，所述沉积是以包括在1W/cm2和5W/cm2之间的平均功率密度进行的；
16.根据权利要求14或15所述的制造方法，其中，所述沉积是以包括在30W/cm2和100W/cm2之间的峰值功率密度进行的；
17.根据权利要求14至16中任一项所述的制造方法，其中，所述沉积是以包括在50Hz和5000Hz之间的电流脉冲频率进行的；
18.根据权利要求14至17中任一项所述的制造方法，其中，所述沉积以包括在10μs和50μs之间的电流脉冲持续时间进行的；
19.根据权利要求14至18中任一项所述的制造方法，其中，所述沉积是在0.1Pa和0.4Pa之间的压力下进行的。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的制造方法，其中，所述沉积是在所述基材(16)与所述靶(24)之间的距离包括在50mm和200mm之间、更优选地在80mm和140mm之间的情况下进行的。
21.根据权利要求10至20中任一项所述的制造方法，其中，所述沉积是通过物理气相沉积通过向所述靶提供直流电流以在所述靶(24)上获得包括在0.0005A/cm2和0.1A/cm2之间、优选在0.0005A/cm2和0.05A/cm2之间的电流密度的方式进行的，或者是通过具有电流峰值的脉冲电流以在电流峰值期间在所述靶(24)上获得包括在0.01A/cm2和5A/cm2之间、优选在0.01A/cm2和0.5A/cm2之间的电流密度的方式进行的。
22.根据权利要求10至21中任一项所述的制造方法，其中，所述保护涂层(18)的沉积是通过向所述靶(24)提供直流电流以对于所述靶获得包括在0.5W/cm2和100W/cm2之间的功率密度、优选包括在0.5W/cm2和50W/cm2之间的功率密度的方式进行的，或者是通过具有电流峰值的脉冲电流以在所述靶处获得包括在10W/cm2和50.000W/cm2之间的功率密度(即，峰值功率密度)、优选包括在10W/cm2和5000W/cm2之间的功率密度的方式进行的。
23.根据权利要求10至22中任一项所述的制造方法，其中，所述沉积是通过物理气相沉积在物理气相沉积期间在所述基材(16)相对于所述靶(24)的偏置电压是负的并且包括在-10V和-200V之间的情况下进行的。
24.根据权利要求10至23中任一项所述的制造方法，其中，所述沉积是在由惰性气体组成的气氛中进行的。
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