JP2001220633A - 耐食性に優れた水素吸収の少ないジルコニウム合金とその製造方法 - Google Patents
耐食性に優れた水素吸収の少ないジルコニウム合金とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】十分な耐一様腐食性を備え、水素吸収率の小さ
い核燃料被覆管や核燃料構造部材に好適なジルコニウム
合金およびその製造方法の提供。 【解決手段】質量で、Ｓｎ：０．３〜１％、Ｆｅ：０．
１〜０．４％、Ｃｒ：０．０５〜０．１５％、Ｎｉ：
０．２％以下、Ｃｕ：０．０３〜０．５％、Ｔａ：０．
０３〜０．５％、Ｓｉ：０．００８〜０．０２％を含有
し、残部がＺｒおよび不純物からなり、かつＣｕとＴａ
の含有量が０．１≦Ｃｕ＋Ｔａ≦０．４５を満足してい
るジルコニウム合金とその製造方法。
い核燃料被覆管や核燃料構造部材に好適なジルコニウム
合金およびその製造方法の提供。 【解決手段】質量で、Ｓｎ：０．３〜１％、Ｆｅ：０．
１〜０．４％、Ｃｒ：０．０５〜０．１５％、Ｎｉ：
０．２％以下、Ｃｕ：０．０３〜０．５％、Ｔａ：０．
０３〜０．５％、Ｓｉ：０．００８〜０．０２％を含有
し、残部がＺｒおよび不純物からなり、かつＣｕとＴａ
の含有量が０．１≦Ｃｕ＋Ｔａ≦０．４５を満足してい
るジルコニウム合金とその製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐食性に優れ水素
吸収の少ないジルコニウム合金およびその製造方法に関
し、本発明の合金は原子炉燃料用の被覆管および構造部
材等の用途に好適である。
吸収の少ないジルコニウム合金およびその製造方法に関
し、本発明の合金は原子炉燃料用の被覆管および構造部
材等の用途に好適である。
【０００２】
【従来の技術】発電用原子炉の燃料被覆管に使用される
ジルコニウム合金には、主として沸騰水型軽水炉に適用
されるジルカロイ２（ＪＩＳ−Ｈ−４７５１：ＺｒＴＮ
−８０２−Ｄ相当合金）と加圧水型軽水炉に適用される
ジルカロイ４（ＪＩＳ−Ｈ−４７５１：ＺｒＴＮ−８０
４−Ｄ相当合金）がある。どちらの合金も燃料被覆管と
して長年の使用実績があり、現在の使用条件では問題な
く使用することができる。
ジルコニウム合金には、主として沸騰水型軽水炉に適用
されるジルカロイ２（ＪＩＳ−Ｈ−４７５１：ＺｒＴＮ
−８０２−Ｄ相当合金）と加圧水型軽水炉に適用される
ジルカロイ４（ＪＩＳ−Ｈ−４７５１：ＺｒＴＮ−８０
４−Ｄ相当合金）がある。どちらの合金も燃料被覆管と
して長年の使用実績があり、現在の使用条件では問題な
く使用することができる。
【０００３】原子炉を稼働させる場合、核燃料物質の入
った複数の被覆管を束にして核燃料集合体の状態にして
炉心に挿入し、一定燃焼度に達した後あるいは一定期間
燃焼した後、この燃料集合体を取り出すという作業が繰
り返しおこなわれる。近年、発電効率向上のため高燃焼
度化（燃料集合体を炉心に挿入してから取出すまでの間
に引き出すことのできる熱量の総計を高めること）が進
められている。そのためには燃焼集合体の炉内滞在期間
長期化に耐えうる耐食性と、核燃料の濃縮度アップによ
る過酷環境下での健全な運転のための強度が要求され
る。
った複数の被覆管を束にして核燃料集合体の状態にして
炉心に挿入し、一定燃焼度に達した後あるいは一定期間
燃焼した後、この燃料集合体を取り出すという作業が繰
り返しおこなわれる。近年、発電効率向上のため高燃焼
度化（燃料集合体を炉心に挿入してから取出すまでの間
に引き出すことのできる熱量の総計を高めること）が進
められている。そのためには燃焼集合体の炉内滞在期間
長期化に耐えうる耐食性と、核燃料の濃縮度アップによ
る過酷環境下での健全な運転のための強度が要求され
る。
【０００４】燃料被覆管や燃料集合体を構成する上記の
ジルカロイ２やジルカロイ４のジルコニウム合金は、耐
食性が優れている。しかし、長期間の使用中には原子炉
内の高温高圧冷却水との反応により、黒色で均一な酸化
皮膜が成長する一様腐食が生じる。酸化皮膜が成長し剥
離すれば、減肉により燃料被覆管の強度が低下するた
め、この一様な酸化皮膜の成長を抑制する必要がある。
また腐食反応により発生する水素を母材が吸収すると、
水素脆化が起こり強度が低下するため、水素吸収を抑制
する必要もある。
ジルカロイ２やジルカロイ４のジルコニウム合金は、耐
食性が優れている。しかし、長期間の使用中には原子炉
内の高温高圧冷却水との反応により、黒色で均一な酸化
皮膜が成長する一様腐食が生じる。酸化皮膜が成長し剥
離すれば、減肉により燃料被覆管の強度が低下するた
め、この一様な酸化皮膜の成長を抑制する必要がある。
また腐食反応により発生する水素を母材が吸収すると、
水素脆化が起こり強度が低下するため、水素吸収を抑制
する必要もある。
【０００５】特許公報第２６７４０５２号公報には、Ｓ
ｎ、ＦｅおよびＣｒに、ＮｂおよびＴａを含有させた耐
食性に優れたジルコニウム合金が開示されている。しか
しＦｅ、Ｃｒ、ＮｂはＺｒへの固溶限が非常に小さいの
で、製造条件によっては、析出物が粗大化するため耐食
性、加工性に優れ、水素吸収率の小さいジルコニウム合
金が得られない。
ｎ、ＦｅおよびＣｒに、ＮｂおよびＴａを含有させた耐
食性に優れたジルコニウム合金が開示されている。しか
しＦｅ、Ｃｒ、ＮｂはＺｒへの固溶限が非常に小さいの
で、製造条件によっては、析出物が粗大化するため耐食
性、加工性に優れ、水素吸収率の小さいジルコニウム合
金が得られない。
【０００６】特開平１０−１８３２７８号公報にはＳ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｒの他に、ＣｕおよびＷまたはＴａのうち
の少なくとも１種を含有させた耐食性に優れたジルコニ
ウム合金が開示されている。しかし、この合金は、水素
吸収率や加工性が十分でなく、高燃焼度化に対応できる
合金とは言い難い。
ｎ、Ｆｅ、Ｃｒの他に、ＣｕおよびＷまたはＴａのうち
の少なくとも１種を含有させた耐食性に優れたジルコニ
ウム合金が開示されている。しかし、この合金は、水素
吸収率や加工性が十分でなく、高燃焼度化に対応できる
合金とは言い難い。
【０００７】特開平８−６７９５４号公報には、耐食性
に優れたＳｎ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｎｂ−Ｚｒ合金の製
造方法が開示されている。しかし、この製造方法に用い
られる化学組成のジルコニウム合金の水素吸収率は少さ
くない。また、この製造方法では入熱量が大きいため析
出物が成長するため、製造された合金の加工性、耐食性
は良好でない。
に優れたＳｎ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｎｂ−Ｚｒ合金の製
造方法が開示されている。しかし、この製造方法に用い
られる化学組成のジルコニウム合金の水素吸収率は少さ
くない。また、この製造方法では入熱量が大きいため析
出物が成長するため、製造された合金の加工性、耐食性
は良好でない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、核燃料の高
燃焼度化による炉内滞在期間の長期化の動向に対して、
十分な耐一様腐食性を備え、水素吸収率の小さい核燃料
被覆管や核燃料構造部材に好適なジルコニウム合金およ
びその製造方法の提供にある。
燃焼度化による炉内滞在期間の長期化の動向に対して、
十分な耐一様腐食性を備え、水素吸収率の小さい核燃料
被覆管や核燃料構造部材に好適なジルコニウム合金およ
びその製造方法の提供にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために、まず在来のジルカロイ２やジルカロ
イ４の合金組成を参考に、一様腐食性および水素吸収率
を下げる合金元素の効果を種々検討した。その結果、以
下の知見を得るに至った。 （１）Ｓｎ含有量を低減し、微量のＳｉを含有させると
耐食性が向上し、また水素吸収も抑制できる。 （２）Ｃｕの添加は耐食性改善の効果があるが、Ｔａと
の複合添加により耐食性改善効果が一層大きくなる。 （３）ＴａとＣｕを適量複合添加すると水素吸収を抑制
する効果がある。さらに低Ｓｎ化で懸念される強度低下
も抑制される。 （４）熱間加工前の加熱や焼鈍時の金属間化合物の析
出、成長により冷間加工性や耐食性が低下するが、それ
を防止するには溶体化処理処理後、熱間加工前の加熱や
焼鈍による総入熱量を適正にするのが望ましい。
を解決するために、まず在来のジルカロイ２やジルカロ
イ４の合金組成を参考に、一様腐食性および水素吸収率
を下げる合金元素の効果を種々検討した。その結果、以
下の知見を得るに至った。 （１）Ｓｎ含有量を低減し、微量のＳｉを含有させると
耐食性が向上し、また水素吸収も抑制できる。 （２）Ｃｕの添加は耐食性改善の効果があるが、Ｔａと
の複合添加により耐食性改善効果が一層大きくなる。 （３）ＴａとＣｕを適量複合添加すると水素吸収を抑制
する効果がある。さらに低Ｓｎ化で懸念される強度低下
も抑制される。 （４）熱間加工前の加熱や焼鈍時の金属間化合物の析
出、成長により冷間加工性や耐食性が低下するが、それ
を防止するには溶体化処理処理後、熱間加工前の加熱や
焼鈍による総入熱量を適正にするのが望ましい。
【００１０】本発明は上記の知見にもとづきなされたも
ので、その要旨は以下の通りである。
ので、その要旨は以下の通りである。
【００１１】（１）質量で、Ｓｎ：０．３〜１％、Ｆ
ｅ：０．１〜０．４％、Ｃｒ：０．０５〜０．１５％、
Ｎｉ：０．２％以下、Ｃｕ：０．０３〜０．４２％、Ｔ
ａ：０．０３〜０．４２％、Ｓｉ：０．００８〜０．０
２％を含有し、残部がＺｒおよび不純物からなり、かつ
ＣｕとＴａの含有量が０．１≦Ｃｕ＋Ｔａ≦０．４５を
満足している耐食性に優れた水素吸収の少ないジルコニ
ウム合金。
ｅ：０．１〜０．４％、Ｃｒ：０．０５〜０．１５％、
Ｎｉ：０．２％以下、Ｃｕ：０．０３〜０．４２％、Ｔ
ａ：０．０３〜０．４２％、Ｓｉ：０．００８〜０．０
２％を含有し、残部がＺｒおよび不純物からなり、かつ
ＣｕとＴａの含有量が０．１≦Ｃｕ＋Ｔａ≦０．４５を
満足している耐食性に優れた水素吸収の少ないジルコニ
ウム合金。
【００１２】（２）上記（１）に記載の化学組成を有す
るジルコニウム合金を溶体化処理した後、熱間加工し、
必要により焼鈍を施して冷間加工と５００℃〜８００℃
の温度範囲での焼鈍とを１回以上おこない、最終の冷間
加工後の最終焼鈍を４００℃〜６００℃の温度範囲でお
こなう方法であって、溶体化処理後の熱間加工前の加熱
時および焼鈍時における被加工材の総入熱を、下記式に
より求めた入熱パラメータＡｉの総和が３×１０-21〜
２×１０-17となるようにするジルコニウム合金の製造
方法。 Ａｉ＝ｔｉ×ｅｘｐ｛−40000／Ｔｉ｝ ここで、ｔｉ：ｉ番目の熱間加工前の加熱時や焼鈍時に
おける加熱時間（ｈ） Ｔｉ：ｉ番目の熱間加工前の加熱時や焼鈍時における加
熱温度（Ｋ） とする。
るジルコニウム合金を溶体化処理した後、熱間加工し、
必要により焼鈍を施して冷間加工と５００℃〜８００℃
の温度範囲での焼鈍とを１回以上おこない、最終の冷間
加工後の最終焼鈍を４００℃〜６００℃の温度範囲でお
こなう方法であって、溶体化処理後の熱間加工前の加熱
時および焼鈍時における被加工材の総入熱を、下記式に
より求めた入熱パラメータＡｉの総和が３×１０-21〜
２×１０-17となるようにするジルコニウム合金の製造
方法。 Ａｉ＝ｔｉ×ｅｘｐ｛−40000／Ｔｉ｝ ここで、ｔｉ：ｉ番目の熱間加工前の加熱時や焼鈍時に
おける加熱時間（ｈ） Ｔｉ：ｉ番目の熱間加工前の加熱時や焼鈍時における加
熱温度（Ｋ） とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明のジルコニウム合金の化学
組成を規定した理由を以下に示す。なお、以下の「％」
表示は「質量％」とする. Ｓｎ：Ｓｎは、不純物として混入してくるＮの耐食性へ
の悪影響を低減させるのに効果があり、その効果を得る
ために０．３％以上含有させる。しかし、最近の製造技
術ではＮの混入が少なくなっており、Ｓｎの多すぎる含
有は、むしろ耐食性を損なう傾向にあるため、上限を１
％とする．望ましくは０．４５〜０．８％である. ＦｅおよびＣｒ：Ｆｅは、耐食性を向上させるとともに
強度を向上させる効果があり、特に耐食性についてはＣ
ｒと複合添加することにより一層効果が大きくなる。ど
ちらの元素も少なすぎると効果が得られず、多すぎると
加工性が劣化し、耐食性が低下してくる。そこで、Ｆｅ
は０．１〜０．４％、Ｃｒは０．０５〜０．１５％の範
囲とした。望ましくは、Ｆｅが０．２〜０．３５％、Ｃ
ｒが０．０８〜０．１２％である。
組成を規定した理由を以下に示す。なお、以下の「％」
表示は「質量％」とする. Ｓｎ：Ｓｎは、不純物として混入してくるＮの耐食性へ
の悪影響を低減させるのに効果があり、その効果を得る
ために０．３％以上含有させる。しかし、最近の製造技
術ではＮの混入が少なくなっており、Ｓｎの多すぎる含
有は、むしろ耐食性を損なう傾向にあるため、上限を１
％とする．望ましくは０．４５〜０．８％である. ＦｅおよびＣｒ：Ｆｅは、耐食性を向上させるとともに
強度を向上させる効果があり、特に耐食性についてはＣ
ｒと複合添加することにより一層効果が大きくなる。ど
ちらの元素も少なすぎると効果が得られず、多すぎると
加工性が劣化し、耐食性が低下してくる。そこで、Ｆｅ
は０．１〜０．４％、Ｃｒは０．０５〜０．１５％の範
囲とした。望ましくは、Ｆｅが０．２〜０．３５％、Ｃ
ｒが０．０８〜０．１２％である。
【００１４】ＣｕとＴａ：Ｃｕは耐食性改善に効果があ
り、特にＴａと複合添加することにより一層効果が大き
くなる。また、Ｔａは水素吸収を抑制する効果がある。
これらの効果は、どちらの元素も少なすぎると得られ
ず、多すぎると加工性が劣化し耐食性が低下してしま
う。そこでＣｕは０．０３〜０．４２％、Ｔａは０．０
３〜０．４２％の範囲とした。好ましくは、Ｃｕは０．
０５〜０．１５％、Ｔａは０．０７〜０．２％である。
また、ＣｕとＴａとの合計含有量が０．１未満では耐食
性が改善されず、一方０．４５を超えると加工性と耐食
性が劣化する。
り、特にＴａと複合添加することにより一層効果が大き
くなる。また、Ｔａは水素吸収を抑制する効果がある。
これらの効果は、どちらの元素も少なすぎると得られ
ず、多すぎると加工性が劣化し耐食性が低下してしま
う。そこでＣｕは０．０３〜０．４２％、Ｔａは０．０
３〜０．４２％の範囲とした。好ましくは、Ｃｕは０．
０５〜０．１５％、Ｔａは０．０７〜０．２％である。
また、ＣｕとＴａとの合計含有量が０．１未満では耐食
性が改善されず、一方０．４５を超えると加工性と耐食
性が劣化する。
【００１５】Ｎｉ：Ｎｉは、耐食性を改善する効果があ
るが、水素吸収を増加させる傾向がある。含有量が適量
であれば、前述のＴａにより水素吸収が抑制されるが、
含有量が多くなるとＴａを含有していても水素吸収が多
くなってしまう。そこで、Ｎｉは０．２％以下とした。
下限は限定しないが、０．０３％以上とするのが好まし
い。また、好ましい上限は ０．１２％である。
るが、水素吸収を増加させる傾向がある。含有量が適量
であれば、前述のＴａにより水素吸収が抑制されるが、
含有量が多くなるとＴａを含有していても水素吸収が多
くなってしまう。そこで、Ｎｉは０．２％以下とした。
下限は限定しないが、０．０３％以上とするのが好まし
い。また、好ましい上限は ０．１２％である。
【００１６】Ｓｉ：Ｓｉは、耐食性の改善および水素吸
収の抑制に効果がある。しかし、含有量が少なすぎても
多すぎても効果が低下する。既存のジルカロイ２やジル
カロイ４では不純物として０．０１２％以下と規定され
ているが、最近の製造技術ではＳｉの混入量は０．００
５％以下に減少している。しかし、上記の効果を得るに
は０．００８％を越える量を必要とする。一方、０．０
２％を越えると効果が低下するので、上限を０．０２％
とした。したがって、Ｓｉの含有量を０．００８〜０．
０２％とした。望ましくは０．０１２〜０．０１５％で
ある。
収の抑制に効果がある。しかし、含有量が少なすぎても
多すぎても効果が低下する。既存のジルカロイ２やジル
カロイ４では不純物として０．０１２％以下と規定され
ているが、最近の製造技術ではＳｉの混入量は０．００
５％以下に減少している。しかし、上記の効果を得るに
は０．００８％を越える量を必要とする。一方、０．０
２％を越えると効果が低下するので、上限を０．０２％
とした。したがって、Ｓｉの含有量を０．００８〜０．
０２％とした。望ましくは０．０１２〜０．０１５％で
ある。
【００１７】次に製造方法について説明する。
【００１８】先ず、原料の原子力級Ｚｒスポンジに合金
元素を配合し、消耗電極式真空アーク溶解炉にて溶製
し、インゴットとする。インゴットを鍛造または分塊圧
延した後、溶体化処理を施し、加熱後熱間加工をおこな
い、必要であれば焼鈍を施す。その後冷間加工と焼鈍を
少なくとも１回以上おこない目標の寸法に加工し、最終
の冷間加工後に最終の焼鈍をおこなうのがよい。この冷
間加工は、燃料被覆管を製造する場合は冷間圧延であ
る。
元素を配合し、消耗電極式真空アーク溶解炉にて溶製
し、インゴットとする。インゴットを鍛造または分塊圧
延した後、溶体化処理を施し、加熱後熱間加工をおこな
い、必要であれば焼鈍を施す。その後冷間加工と焼鈍を
少なくとも１回以上おこない目標の寸法に加工し、最終
の冷間加工後に最終の焼鈍をおこなうのがよい。この冷
間加工は、燃料被覆管を製造する場合は冷間圧延であ
る。
【００１９】熱間加工や冷間加工後の焼鈍は、軟化およ
び冷間加工後の歪み取りを目的として５００〜８００℃
の温度範囲のα相領域でおこなうのがよい。α相領域で
熱処理をおこなうと、固溶限を超えて析出した金属間化
合物を再固溶させない。５００℃未満では歪み取りが完
全でなく、次の冷間加工に悪影響を与え、また８００℃
を超えると金属間化合物が成長し加工性が劣化するた
め、焼鈍温度範囲は５００〜８００℃とするのが好まし
い。ただし、最終焼鈍は製品の歪み取りもしくは再結晶
化を目的としているため、４００〜６００℃の範囲でお
こなうのがよい。４００℃未満では耐食性が不芳であ
り、また６００℃を超えても耐食性が低下するおそれが
ある。再結晶させるためには５５０℃以上とするのがよ
い。
び冷間加工後の歪み取りを目的として５００〜８００℃
の温度範囲のα相領域でおこなうのがよい。α相領域で
熱処理をおこなうと、固溶限を超えて析出した金属間化
合物を再固溶させない。５００℃未満では歪み取りが完
全でなく、次の冷間加工に悪影響を与え、また８００℃
を超えると金属間化合物が成長し加工性が劣化するた
め、焼鈍温度範囲は５００〜８００℃とするのが好まし
い。ただし、最終焼鈍は製品の歪み取りもしくは再結晶
化を目的としているため、４００〜６００℃の範囲でお
こなうのがよい。４００℃未満では耐食性が不芳であ
り、また６００℃を超えても耐食性が低下するおそれが
ある。再結晶させるためには５５０℃以上とするのがよ
い。
【００２０】熱間加工前の加熱や焼鈍中に金属間化合物
が析出、成長して冷間加工性が低下したり、耐食性が低
下するのを効果的に防止するには、溶体化処理後は、そ
の後の全ての熱間加工や焼鈍時の総入熱量を下記のよう
にするのが好ましい。
が析出、成長して冷間加工性が低下したり、耐食性が低
下するのを効果的に防止するには、溶体化処理後は、そ
の後の全ての熱間加工や焼鈍時の総入熱量を下記のよう
にするのが好ましい。
【００２１】すなわち、溶体化処理後のｉ番目の熱間加
工前の加熱や焼鈍工程での入熱量を下式で示す入熱パラ
メーターＡｉで表すときに、各工程での入熱パラメータ
ーの合計値ΣＡｉが３×１０-21〜２×１０-17の範囲と
するのがよい。
工前の加熱や焼鈍工程での入熱量を下式で示す入熱パラ
メーターＡｉで表すときに、各工程での入熱パラメータ
ーの合計値ΣＡｉが３×１０-21〜２×１０-17の範囲と
するのがよい。
【００２２】 Ａｉ＝ｔｉ×ｅｘｐ｛−40000／Ｔｉ｝ ここで、ｔｉ：ｉ番目の熱間加工前の加熱時や焼鈍時に
おける加熱時間（ｈ） Ｔｉ：ｉ番目の熱間加工前の加熱時や焼鈍時における加
熱温度（Ｋ） とする。
おける加熱時間（ｈ） Ｔｉ：ｉ番目の熱間加工前の加熱時や焼鈍時における加
熱温度（Ｋ） とする。
【００２３】なお、式中の40000は、活性エネルギー／
気体定数から求めた値である。
気体定数から求めた値である。
【００２４】ΣＡｉが３×１０-21未満の場合は、加工
性が低下し冷間加工時の表面肌荒れが発生して割れに至
る場合もあり、さらには耐食性も低下するおそれがあ
る。一方、ΣＡｉが２×１０-17を超えると耐食性が低
下するおそれがあり、高温、長時間の熱処理となるた
め、エネルギーコストの上昇や生産性の低下を招くこと
となり好ましくない。
性が低下し冷間加工時の表面肌荒れが発生して割れに至
る場合もあり、さらには耐食性も低下するおそれがあ
る。一方、ΣＡｉが２×１０-17を超えると耐食性が低
下するおそれがあり、高温、長時間の熱処理となるた
め、エネルギーコストの上昇や生産性の低下を招くこと
となり好ましくない。
【００２５】
【実施例】表１に示す化学組成のジルコニューム合金１
０種をアルゴンアーク溶解炉にて溶製した。得られた鋳
片は、１０５０℃にて３０分加熱した後、１０５０℃で
３０分加熱した後、急冷する溶体化処理を施した。その
後は、表２に示すＡ〜Ｄの４種の製造方法により、厚さ
１ｍｍのジルコニウム合金板を製造した。
０種をアルゴンアーク溶解炉にて溶製した。得られた鋳
片は、１０５０℃にて３０分加熱した後、１０５０℃で
３０分加熱した後、急冷する溶体化処理を施した。その
後は、表２に示すＡ〜Ｄの４種の製造方法により、厚さ
１ｍｍのジルコニウム合金板を製造した。
【００２６】
【表１】
【表２】 熱間圧延の加工度は全て７５％で、冷間圧延の加工度は
第１回〜３回ともに全ての試験に対して５０％とした。
第１回〜３回ともに全ての試験に対して５０％とした。
【００２７】これらの板から、幅２０ｍｍ、長さ３５ｍ
ｍの腐食試験片を切り出し、表面を＃６００番のエメリ
ー紙で湿式研磨後、エタノールで脱脂、乾燥させて腐食
試験に供した。
ｍの腐食試験片を切り出し、表面を＃６００番のエメリ
ー紙で湿式研磨後、エタノールで脱脂、乾燥させて腐食
試験に供した。
【００２８】腐食試験は、３６０℃、２０ＭＰａの高温
高圧水中にて４８０日間暴露し、試験前後の試験片の重
量変化を秤量することにより腐食増量を求めて、一様腐
食性を評価した。腐食増量は、比較のため試験に供した
ジルカロイ４の腐食増量を１としたときの値で表した。
高圧水中にて４８０日間暴露し、試験前後の試験片の重
量変化を秤量することにより腐食増量を求めて、一様腐
食性を評価した。腐食増量は、比較のため試験に供した
ジルカロイ４の腐食増量を１としたときの値で表した。
【００２９】さらに、一様腐食試験後の試験片を用いて
水素吸収率を求めた。これらの結果を表３に示す。水素
吸収率もジルカロイ４を１としたときの値で表した。
水素吸収率を求めた。これらの結果を表３に示す。水素
吸収率もジルカロイ４を１としたときの値で表した。
【００３０】
【表３】 表３から明らかなように、本発明例 の試験番号１〜５
は、腐食増量は全て０．５以下で、水素吸収率も０．６
以下と低く、極めて良好な特性が得られている。
は、腐食増量は全て０．５以下で、水素吸収率も０．６
以下と低く、極めて良好な特性が得られている。
【００３１】一方、比較例の試験番号６〜１０は、化学
成分が本発明で規定する範囲から外れている合金で、い
ずれも耐食性が不芳で、水素吸収率も高かった。
成分が本発明で規定する範囲から外れている合金で、い
ずれも耐食性が不芳で、水素吸収率も高かった。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、耐食性に優れているば
かりでなく、水素吸収が少ないジルコニウム合金が得ら
れ、高燃焼度に要求される炉内滞在期間の延長にも耐
え、燃料被覆管や核燃料構造部材として優れた効果を発
揮する。
かりでなく、水素吸収が少ないジルコニウム合金が得ら
れ、高燃焼度に要求される炉内滞在期間の延長にも耐
え、燃料被覆管や核燃料構造部材として優れた効果を発
揮する。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年８月７日（２０００．８．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】（２）上記（１）に記載の化学組成を有す
るジルコニウム合金を溶体化処理した後、熱間加工し、
冷間加工と５００℃〜８００℃の温度範囲での焼鈍とを
１回以上おこない、最終の冷間加工後の最終焼鈍を４０
０℃〜６００℃の温度範囲でおこなう方法であって、溶
体化処理後の熱間加工前の加熱時および焼鈍時における
被加工材の総入熱を、下記式により求めた入熱パラメー
タＡｉの総和が３×１０−２１〜２×１０−１７となる
ようにするジルコニウム合金の製造方法。 Ａｉ＝ｔｉ×ｅｘｐ｛−40000／Ｔｉ｝ ここで、ｔｉ：ｉ番目の熱間加工前の加熱時や焼鈍時に
おける加熱時間（ｈ） Ｔｉ：ｉ番目の熱間加工前の加熱時や焼鈍時における加
熱温度（Ｋ） とする。（３）熱間加工後に焼鈍を施して冷間加工することを特
徴とする請求項２に記載のジルコニウム合金の製造方
法。
るジルコニウム合金を溶体化処理した後、熱間加工し、
冷間加工と５００℃〜８００℃の温度範囲での焼鈍とを
１回以上おこない、最終の冷間加工後の最終焼鈍を４０
０℃〜６００℃の温度範囲でおこなう方法であって、溶
体化処理後の熱間加工前の加熱時および焼鈍時における
被加工材の総入熱を、下記式により求めた入熱パラメー
タＡｉの総和が３×１０−２１〜２×１０−１７となる
ようにするジルコニウム合金の製造方法。 Ａｉ＝ｔｉ×ｅｘｐ｛−40000／Ｔｉ｝ ここで、ｔｉ：ｉ番目の熱間加工前の加熱時や焼鈍時に
おける加熱時間（ｈ） Ｔｉ：ｉ番目の熱間加工前の加熱時や焼鈍時における加
熱温度（Ｋ） とする。（３）熱間加工後に焼鈍を施して冷間加工することを特
徴とする請求項２に記載のジルコニウム合金の製造方
法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 1/00 ６４１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９１Ｂ ６９１ ６９１Ｃ 1/18 Ｅ 1/18 Ｇ２１Ｃ 3/06 Ｎ
Claims (2)
- 【請求項１】質量で、Ｓｎ：０．３〜１％、Ｆｅ：０．
１〜０．４％、Ｃｒ：０．０５〜０．１５％、Ｎｉ：
０．２％以下、Ｃｕ：０．０３〜０．４２％、Ｔａ：
０．０３〜０．４２％、Ｓｉ：０．００８〜０．０２％
を含有し、残部がＺｒおよび不純物からなり、かつＣｕ
とＴａの含有量が０．１≦Ｃｕ＋Ｔａ≦０．４５を満足
していることを特徴とする耐食性に優れた水素吸収の少
ないジルコニウム合金。 - 【請求項２】請求項１に記載の化学組成を有するジルコ
ニウム合金を溶体化処理した後、熱間加工し、必要によ
り焼鈍を施して冷間加工と５００℃〜８００℃の温度範
囲での焼鈍とを１回以上おこない、最終の冷間加工後の
最終焼鈍を４００℃〜６００℃の温度範囲でおこなう方
法であって、溶体化処理後の熱間加工前の加熱時および
焼鈍時における被加工材の総入熱を、下記式により求め
た入熱パラメータＡｉの総和が３×１０-21〜２×１０
-17となるようにすることを特徴とするジルコニウム合
金の製造方法。 Ａｉ＝ｔｉ×ｅｘｐ｛−40000／Ｔｉ｝ ここで、ｔｉ：ｉ番目の熱間加工前の加熱時や焼鈍時に
おける加熱時間（ｈ） Ｔｉ：ｉ番目の熱間加工前の加熱時や焼鈍時における加
熱温度（Ｋ） とする。
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|---|---|---|---|
| JP2000025632A JP3235611B2 (ja) | 2000-02-02 | 2000-02-02 | 耐食性に優れた水素吸収の少ないジルコニウム合金とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000025632A JP3235611B2 (ja) | 2000-02-02 | 2000-02-02 | 耐食性に優れた水素吸収の少ないジルコニウム合金とその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001220633A true JP2001220633A (ja) | 2001-08-14 |
| JP3235611B2 JP3235611B2 (ja) | 2001-12-04 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP (1) | JP3235611B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006077326A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-03-23 | Global Nuclear Fuel Americas Llc | 非熱処理ジルコニウム合金燃料被覆及びその製造方法 |
| CN113355561A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-09-07 | 中国核动力研究设计院 | 一种耐腐蚀的核用锆合金材料及其制备方法 |
-
2000
- 2000-02-02 JP JP2000025632A patent/JP3235611B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2006077326A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-03-23 | Global Nuclear Fuel Americas Llc | 非熱処理ジルコニウム合金燃料被覆及びその製造方法 |
| CN113355561A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-09-07 | 中国核动力研究设计院 | 一种耐腐蚀的核用锆合金材料及其制备方法 |
| CN113355561B (zh) * | 2021-06-04 | 2023-01-24 | 中国核动力研究设计院 | 一种耐腐蚀的核用锆合金材料及其制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3235611B2 (ja) | 2001-12-04 |
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