DE1621164A1 - Oberflaechenbehandlung von Fertigteilen aus Zirkonlegierungen fuer Kernreaktoranlagen - Google Patents

Description

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■TEK-iSij AKTIriliGiüSdLLiiCIIAPT Erlangen, den ^{x nh}

Werner-von-Sieraens-otr.

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Or er f läehemehandlung von Fertigteilen aus 7Λ rkor.i erierungen für Kernreaktoranlagen

jie vorliegende i£r findung betrifft die Oberflächenbehandlung von Fertigteilen aus Zirkonlegierungen, wie z.B. von Zirkonhüi;rohren für die anschließende Verwendung in Kernreaktoran-

Bisher war es 'ibiich, solche Zirkonteile zum Zwecke der Reinigung mit einer iJal petersäure-Flußsäurebeize zu behandeln. Dabei besteht die Möglichkeit der Bildung von schwer löslichen 7'luoriden auf der Oberfläche, die Ausgangspunkte für eine erhöhte Korrosion darstellen. Zur Erkennung derartiger Fehlstellen

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werden die Zirkonbauteile einer Oxidationsbehandlung ϊή einem Autoklaven unterzogen, die gewöhnlich 3 Tage dauert. Derart lange Behandlungsaeiten passen nicht in einen normalen "Fabrikationsablauf, die Beizverfahren selbst müssen mit aller größter Sorgfalt durchgeführt werden, wobei außerdem darauf hingewiesen werden muß, daß der Umgang mit den genannten Säuren nicht ungefährlich ist. "-.-■.·

Ks stellte sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung für derartige Zirkonbauteile zu finden, das mit diesen genannten Nachteilen nicht behaftet ist. Anstelle der Beiz- und Autoklavenbehandlung werden die Zirkonbauteile erfindungsgeinä'ß elektrolytisch poliert.

elektrolytische Polieren ist an sich in der Technik weit ver breitet, bei Zirkonteilen hat es ,Jedoch noch keinen Eingang ge-

funden. Es ist lediglich bekannt geworden, Zirkonteile für metal lographische Zwecke mit einem Perchlorsäure—dssigsäure-ilektrolyten zu polieren. Für größere Teile jedoch versagt dieses bekannte Verfahren wegen der zu hohen Stromdichte und der damit nicht mehr in ,ausreichendem Maße durchführbaren Kühlung des Elektrolyten. Dies ist deswegen von Bedeutung, da der Poliereffekt mit steigender Temperatur des Elektrolyten abnimmt und schließlich nur matte, unansehliche Oberflächen erzielt werden können. Von diesem Stande der Technik ausgehend entstand die grundlegende Idee,, auch größere Zirkonbauteile elektrolytsich zu polieren, damit die den bisherigen Verfahren anhaftenden

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ile zu vermeiden: and schließlich die Korr^sionsanf älligkeit von: EiriöiilfgierMngeii durcfe die Schaffung einer blanlre^a; metallisehen Öfeerflädte weiter zu verringern. Das ProTjelm des geeigne- : ten; Bl e^trölyten wurde daraufhin dursli sy st emä tische; f ersuchs-

ßff warÄ gefuiideit, dsß- slcn eine Misehung aus 99 Ks'sigs^ure, 4Ö 4igef Perehlorsaure und? 57 ^iger; Salzsäure im 7erha 1 tnis :von_; etwa 3Oö ^i "-"-J r -^: ^D): -"-C-TQj-. - 4ü) Teilen^sehr gut für die besfcsichtigten. ZweeJce. exgneti Bei,Elektrolytteniperatüren tis zu 2^^G jö sind da bei ^sJ trdmdiehte> τση 2Q bis 150 A pro dm anwendbar» Es wurde weiterb-tn ^efunä^i &äßein Z^sa^zy:on 10 g Ghlaressigsäüre auf je^ 3öi>.ml Essigsaure unter Verringerung des Anteils der^; ^ercliiorsäure zu gunstigen Ergebnis^eft führt.

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Je nach der Verunreinigung der Zirkonoberflachen genügt eine Behandlung von 1 bis 2 Minuten Dauer, bis eine hochglänzende Oberfläche erreicht wird. Dies ist zunächst der augenfälligste Vorteil dieser Oberflächenbehandlung. Weiterhin dürfte dieses , Verfahren, aber auch neben der.bereits, genannten Verbesserung der Korrosionsfestigkeit und der damit erzielten blanken Metalloberfläche wesentlich billiger als das bisherige kommen, ganz abgesehen davon, daß der verwendete Elektrolyt infolge der nur sehr geringen Perchlorsäurekonzentration vollkommen ungefährlich in seiner Handhabung ist.

Wie aligemein bekannt, wird das zu polierende Werkstück als Anode an eine Gleichspannung geschaltet, als Kathode kann beispielsweise V2A-Blech Verwendung finden. Es ist dabei weiterhin ,in an sich bekannter Weise wichtig, daß die Feldliniendichten an allen ,Punkten der zu polierenden Metalloberfläche möglichst gleich sind, damit ein gleichmäßiger Abtrag von der Metalloberfit-che erzielt wird> Die bereits erwähnte Kühlung des Elektrolyten kann dabei durch Umwälzen desselben über eine besondere Kühleinrichtung, aber auch durch Kühlung der Kathodenbleche erreicht werden. In ,jedem Fall wira eine Bewegung desce'iben zur /ergleiehmäßigung des Poliereffektes von Vorteil ' sein. Ergänzend sei erwähnt,, daß die beim elektrolytischen Polieren verwendeten Säuregemische im Gegensatz zur chemischen Beizung das zu behandelnde Metall nicht angreifen. Erst durch Anlegen einer Gleichspannung wird an der Anode Metall gelöst.

Die Wiederaufbereitung des verbrauchten Elektrolyten ist ver- \ . 1098 18/1564

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■haitnismäßig einfach. Man läßt 'den gebrauchten Elektrolyten zunächst einige Zeit stehen/Hierbei scheidet sich der größte Teil des-in Lösung gegangenen Zirkons in Form von schwerlöslichen Salzen ab. Nach Entfernung dieses Niederschlages und einer Ergänzung der verbrauchten Elektrolytmenge ist das Polierbad wieder voll einsatzfähig. Dieses'Regenerieren kann mehrmals vorgenommen werden. "

Abschließend sei erwähnt:, daß die mit Hilfe dieser Oberflächenbehandlung .gereinigten Zirkonteile vor ihrem Einsatz in einer.Kernreaktüranlage keiner weiteren Behandlung mehr bedürfen, da Rückstände wie. beijn bekannten Beizverfähren nicht zu befiirchten sind.

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Claims (2)

1. - PIA 67/5 256

   Pa tentansprüche

   ι. Oberflächenbehandlung von Fertigteilen aus Zirkoniegierungeri, wie z.B. Zirkonhül !rohren für die anschließende Verwendung in Kernreaktoranlagen, dadurch gekennzeichnet, daß diese elektrolytisch poliert werden.
2. 2. OLerflächenbehandlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus 99 bis 100 $iger Essigsäure., 40 #iger . Perchlorsäure und 37 ^iger Salzsäure im Mischungsverhältnis von etwa 300 r (1 - 10) : (10 - 40) Teilen besteht, wobei die ütromdichten 20 bis 150 A pro dm bei einer Elektrolyttemperatür bis zu 25 C betragen.

   3· Oberflächenbehanülung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dajj.ein Zusatz von etwa 10 g Chloressigsäure auf je 300 "ml jiF:sigsäure vorgesehen ist. ■

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