RU2089341C1 - Method of manufacturing protective technics from uranium and its alloys - Google Patents
Method of manufacturing protective technics from uranium and its alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2089341C1 RU2089341C1 RU94043159A RU94043159A RU2089341C1 RU 2089341 C1 RU2089341 C1 RU 2089341C1 RU 94043159 A RU94043159 A RU 94043159A RU 94043159 A RU94043159 A RU 94043159A RU 2089341 C1 RU2089341 C1 RU 2089341C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uranium
- alloys
- coating
- intermediate coating
- container
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, а именно к способам изготовления изделий защитной техники из конструкционного обедненного урана и его сплавов путем литья. The invention relates to metallurgy, and in particular to methods of manufacturing products of protective equipment from structural depleted uranium and its alloys by casting.
Изделия защитной техники из обедненного урана и его сплавов используются в различных отраслях народного хозяйства в установках, приборах, где применяются высокоактивные источники радиационного излучения. Это, например, контейнеры для хранения и транспортировки высокоактивных материалов, кожухи аппаратов для ионизирующего излучения (медицинские аппараты, дифектоскопы и т. д. ), различные экраны. Как правило такие изделия имеют следующие конструктивные особенности:
внешняя герметизирующая металлическая оболочка (кожух), например, выполненная в виде стакана;
непосредственно защитный материал (свинец, уран и др.),
внутренняя полость для помещения в нее высокоактивных материалов; заглушка.Products of protective equipment from depleted uranium and its alloys are used in various sectors of the national economy in facilities and devices where highly active sources of radiation are used. These are, for example, containers for storing and transporting highly active materials, casings of devices for ionizing radiation (medical devices, diffectoscopes, etc.), various screens. Typically, such products have the following design features:
an external sealing metal shell (casing), for example, made in the form of a glass;
directly protective material (lead, uranium, etc.),
internal cavity for placing highly active materials in it; stub.
Сочетание физических, механических и технологических свойств урана и его сплавов превосходит характеристики других материалов биологической защиты. The combination of physical, mechanical and technological properties of uranium and its alloys exceeds the characteristics of other biological protection materials.
Применение урана для целей защиты от ионизирующего излучения позволяет уменьшить массу и габариты приборов и аппаратов по сравнению с другими материалами. The use of uranium for the purposes of protection against ionizing radiation makes it possible to reduce the mass and dimensions of instruments and apparatuses in comparison with other materials.
Известен способ изготовления контейнеров из отливок с внутренней полостью для размещения радионуклидов, заключающийся в нанесении урана на внешнюю поверхность трубы из циркония методом заливки. Однако такие трубы дороги, их трудно изготовить и сложно придать им требуемую форму, т.к. обычно контейнеры имеют внутренние полости с довольно сложной конфигурацией. Использование стальной трубы невозможно из-за взаимодействия стали с ураном с образованием эвтектики при 725oC.A known method of manufacturing containers from castings with an internal cavity for the placement of radionuclides, which consists in applying uranium to the outer surface of a zirconium pipe by pouring. However, such pipes are expensive, it is difficult to manufacture and difficult to give them the desired shape, because usually containers have internal cavities with a rather complicated configuration. The use of a steel pipe is impossible due to the interaction of steel with uranium with the formation of a eutectic at 725 o C.
Известен способ изготовления изделий защитной техники, например контейнеров, заключающийся в нанесении на внешнюю поверхность стальной трубы керамического покрытия из оксида алюминия, оксида магния материалов не взаимодействующих с ураном с последующей наплавкой на него урана [1]
Известен также способ изготовления изделий защитной техники, которые используются в качестве контейнеров для радиоактивных материалов, включающий нанесение на внешнюю поверхность металлической основы (трубы) методом плазменного напыления подслоя из сплава Ni-AL с последующим нанесением на него промежуточного покрытия из оксида алюминия и наплавлением на эту поверхность урана [2] Этот способ выбран в качестве прототипа.A known method of manufacturing products of protective equipment, such as containers, which consists in applying to the outer surface of a steel pipe a ceramic coating of aluminum oxide, magnesium oxide of materials not interacting with uranium with subsequent deposition of uranium on it [1]
There is also a known method of manufacturing products of protective equipment that are used as containers for radioactive materials, including applying to the outer surface of a metal base (pipe) by plasma spraying a sublayer of Ni-AL alloy followed by applying an intermediate coating of aluminum oxide on it and fusing it uranium surface [2] This method is selected as a prototype.
Недостатками известного способа являются невозможность нанесения методом плазменного напыления промежуточного покрытия на внутренние полости изделия защитной техники, отсутствие внешней изолирующей оболочки (кожуха), что может привести к опасности загрязнения окружающей среды. The disadvantages of this method are the impossibility of applying by plasma spraying an intermediate coating on the internal cavities of a product of protective equipment, the absence of an external insulating shell (casing), which can lead to the risk of environmental pollution.
В основу изобретения поставлена задача создать способ изготовления изделий защитной техники, который обладал бы высокой технологичностью и свел бы к минимуму опасность загрязнения окружающей среды в процессе изготовления изделий. The basis of the invention is the task to create a method of manufacturing products of protective equipment, which would be highly adaptable and would minimize the risk of environmental pollution during the manufacture of products.
Поставленная задача решается способом изготовления изделий защитной техники из урана и его сплавов, который включает нанесение на поверхность металлической основы промежуточного покрытия, содержащего оксид алюминия, и наплавление на эту поверхность урана или его сплавов. Отличие предлагаемого способа заключается в том, что в качестве основы используют контейнер из нержавеющей стали, изготовленный в виде герметизирующей оболочки изделия, промежуточное покрытие, дополнительно содержит ортофосфорную кислоту, флюорит, хромовый ангидрид и воду при следующем соотношении компонентов, мас. The problem is solved by a method of manufacturing products of protective equipment from uranium and its alloys, which includes applying an intermediate coating containing aluminum oxide to the surface of the metal base and depositing uranium or its alloys on this surface. The difference of the proposed method lies in the fact that as the basis they use a stainless steel container made in the form of a sealing shell of the product, the intermediate coating additionally contains phosphoric acid, fluorite, chromic anhydride and water in the following ratio of components, wt.
Ортофосфорная кислота (H3PO4) 14-19
Оксид алюминия (Al2O3) 6-11
Флюорит (CaF2) 39-52
Хромовый ангидрид (CrO3) 14-19
вода (H2O) Остальное
которое наносят на внутреннюю поверхность контейнера с последующей сушкой и термообработкой, а наплавление урана или его сплавов осуществляют путем заливки его в этот контейнер.Phosphoric Acid (H 3 PO 4 ) 14-19
Alumina (Al 2 O 3 ) 6-11
Fluorite (CaF 2 ) 39-52
Chromic Anhydride (CrO 3 ) 14-19
water (H 2 O) Else
which is applied to the inner surface of the container, followed by drying and heat treatment, and the deposition of uranium or its alloys is carried out by pouring it into this container.
Использование контейнера из нержавеющей стали, который в изобретении изготовлен и в дальнейшем используется как внешняя герметизирующая оболочка (кожух) изделия, а в процессе изготовления изделия является литейной формой, приводит к высокой технологичности и сводит к минимуму опасность загрязнения окружающей среды в процессе изготовления изделий. The use of a stainless steel container, which in the invention is manufactured and subsequently used as the external sealing shell (casing) of the product, and in the manufacturing process of the product is a casting mold, leads to high manufacturability and minimizes the risk of environmental pollution in the manufacturing process of the products.
На внутреннюю поверхность контейнера наносят промежуточное покрытие, новизна которого заключается в дополнительном введении определенных ингредиентов и в специально подобранном соотношении компонентов, мас. ортофосфорная кислота 14-19; оксид алюминия 6-11; хромовый ангидрид 14-19, в готовом покрытии после сушки и термообработки при 450oC создают наиболее благоприятное соотношение оксидов AL2 O 3:P2O5:CrO3=1:1:1, что обеспечивает наиболее высокие прочностные свойства покрытия, а в сочетании с флюоритом в количестве 39-52 мас. высокую эрозионную прочность. Вода используется для создания суспензии, позволяющей наносить покрытие методом полива, кистью или краскопультом.An intermediate coating is applied to the inner surface of the container, the novelty of which is the additional introduction of certain ingredients and in a specially selected ratio of components, wt. phosphoric acid 14-19; alumina 6-11; chromic anhydride 14-19, in the finished coating after drying and heat treatment at 450 o C create the most favorable ratio of oxides AL 2 O 3 : P 2 O 5 : CrO 3 = 1: 1: 1, which provides the highest strength properties of the coating, and in combination with fluorite in an amount of 39-52 wt. high erosion resistance. Water is used to create a suspension that allows coating by irrigation, brush or spray gun.
Специально подобранный состав позволил получить промежуточное покрытие, которое имеет высокую адгезию к нержавеющей стали, обладает прочностью достаточной, чтобы препятствовать эрозионному разрушению от гидравлического воздействия струи жидкого урана при сливе его в герметизирующую оболочку (кожух). При этом покрытие не взаимодействует с расплавленным ураном и его сплавами до температуры слива. A specially selected composition made it possible to obtain an intermediate coating that has high adhesion to stainless steel and is strong enough to prevent erosion from the hydraulic action of a jet of liquid uranium when it is poured into a sealing shell (casing). In this case, the coating does not interact with molten uranium and its alloys to the discharge temperature.
Адгезионную прочность покрытия определяли на адгезиометре (см. Н.П. Дубинин др. "Кокильное литье", Справочное пособие, М. Машиностроение, 1967, с. 460). Пригораемость покрытия определяли на технологических пробах визуально по наличию промежуточного покрытия, прилипшего к извлеченной из литейной формы отливки, и рассчитывали в к общей площади отливки. Легирующие свойства покрытий определяли по результатам химического и металлографического анализов поверхностного слоя отливки, малое проникновение (до 0,01 мм) компонентов промежуточного покрытия в заливаемый в форму металл считалось удовлетворительным. The adhesive strength of the coating was determined on an adhesiometer (see NP Dubinin et al. "Chill casting", Reference manual, M. Engineering, 1967, S. 460). The stickiness of the coating was determined on technological samples visually by the presence of an intermediate coating adhering to the casting extracted from the mold and was calculated to the total area of the casting. The alloying properties of the coatings were determined according to the results of chemical and metallographic analyzes of the surface layer of the casting; low penetration (up to 0.01 mm) of the components of the intermediate coating into the cast metal was considered satisfactory.
Все указанные характеристики исследовались на образцах, полученных по методике изготовления изделий, и на основании лучших результатов был выбран оптимальный состав промежуточного покрытия. Характеристики покрытия приведены в таблице. All these characteristics were studied on samples obtained by the method of manufacturing products, and based on the best results, the optimal composition of the intermediate coating was selected. Coating characteristics are given in the table.
Для лучшего понимания изобретения ниже приведены конкретные примеры его выполнения. For a better understanding of the invention below are specific examples of its implementation.
Пример 1. Защитное изделие из урана (заглушка), входящее в комплект радиационной установки, состоит из оболоченной формы (контейнера) из нержавеющей стали марки Х18Н10Т, которая представляет собой глухую снизу емкость D150 и высотой 300 мм. Внутренняя поверхность оболочки подвергалась пескоструйной обработке для удаления загрязнений. Example 1. A protective product from uranium (plug) included in the radiation installation kit consists of a shell-shaped form (container) made of X18H10T stainless steel, which is a D150 tank, which is blind from below and 300 mm high. The inner surface of the shell was sandblasted to remove contaminants.
Покрытие наносилось обливным способом с последующей сушкой и термообработкой при 450oC. В нагретую до 900oC оболочку заливали 40 кг обедненного урана. Температура слива металла 1300oC. Плавка проводилась в вакууме 1,3 Па. После плавки литейная сборка охлаждалась до комнатной температуры вместе с печью. У извлеченной литейной сборки механически удалялась прибыльная зона и изделие герметизировалось сваркой.The coating was applied by spraying followed by drying and heat treatment at 450 o C. 40 kg of depleted uranium were poured into a shell heated to 900 o C. The temperature of the metal discharge 1300 o C. Melting was carried out in a vacuum of 1.3 PA. After melting, the casting assembly was cooled to room temperature with the furnace. The extracted casting assembly mechanically removed the profitable zone and the product was sealed by welding.
В таблице приведены составы промежуточных покрытий, которые наносились на внутреннюю поверхность контейнера из нержавеющей стали. The table shows the compositions of the intermediate coatings that were applied to the inner surface of the stainless steel container.
Готовое изделие представляет собой герметичную оболочку с нанесенным на внутреннюю поверхность промежуточным покрытием заполненную литым ураном. The finished product is an airtight shell with an intermediate coating on the inner surface filled with cast uranium.
Пример 2. Защитное изделие из урана, входящее в комплект установки для радиационной обработки посевного зерна, состоит из оболочечной формы (контейнера) из нержавеющей стали марки Х18Н10Т, которая представляет собой глухую снизу полую внутри емкость квадратного сечения с размерами по наружной поверхности 250•250 мм и внутренней поверхности 150•150 мм и высотой 300 мм. Внутренняя поверхность контейнера подвергалась пескоструйной обработке для удавления загрязнений. Example 2. A protective product made of uranium, which is included in the installation kit for the radiation treatment of seed grain, consists of a shell form (container) made of stainless steel grade X18H10T, which is a square-sectioned hollow inside bottom-blank container with dimensions on the outer surface of 250 • 250 mm and an internal surface of 150 • 150 mm and a height of 300 mm. The inner surface of the container was sandblasted to suppress contaminants.
Покрытие лучшего состава (приведено в таблице) наносили обливным методом на внутреннюю поверхность контейнера с последующей сушкой и термообработкой при 450oC. В контейнер заливали 120 кг сплава урана с 2,5 мас. молибдена. Контейнер предварительно нагревали до 900oC. Температура слива сплава 1350oC. Плавка проводилась в вакууме 1,3 Па. После плавки литейная сборка охлаждалась до комнатной температуры вместе с печью, затем механически удалялась прибыльная зона и изделие герметизировалось электросваркой.The coating of the best composition (shown in the table) was applied by the spray method on the inner surface of the container, followed by drying and heat treatment at 450 o C. 120 kg of uranium alloy with 2.5 wt. molybdenum. The container was preheated to 900 ° C. The discharge temperature of the alloy was 1350 ° C. Melting was carried out in a vacuum of 1.3 Pa. After melting, the casting assembly was cooled to room temperature together with the furnace, then the profitable zone was mechanically removed and the product was sealed by electric welding.
Готовое изделие представляет собой контейнер, состоящий из герметизирующей оболочки с внутренней полостью для размещения в ней излучающего агента (соответствующих радионуклидов), выполненный из нержавеющей стали с нанесенным промежуточным покрытием. Объем между внутренней полостью и герметизирующей оболочкой заполнен сплавом урана и загерметизирован сваркой. После помещения во внутреннюю полость излучающего агента полость закрывается специальной крышкой. The finished product is a container consisting of a sealing shell with an internal cavity for placement of a radiating agent (corresponding radionuclides) in it, made of stainless steel with an intermediate coating. The volume between the internal cavity and the sealing shell is filled with an uranium alloy and sealed by welding. After being placed in the internal cavity of the emitting agent, the cavity is closed with a special cover.
Предлагаемый способ изготовления изделий защитной техники позволяет сократить производственный цикл, существенно уменьшить трудозатраты, свести к минимуму опасность загрязнения окружающей среды при изготовлении, транспортировке и сборочных работах. The proposed method for the manufacture of protective equipment makes it possible to shorten the production cycle, significantly reduce labor costs, and minimize the risk of environmental pollution in the manufacture, transportation and assembly work.
Claims (1)
Оксид алюминия 6 11
Флюорит 39 52
Хромовый ангидрид 14 19
Вода Остальное
при этом промежуточное покрытие наносят на внутреннюю поверхность герметизирующей оболочки с последующей сушкой и термообработкой, а наплавку урана или его сплавов осуществляют путем заливки его в этот контейнер.Phosphoric acid 14 19
Alumina 6 11
Fluorite 39 52
Chromic Anhydride 14 19
Water Else
while the intermediate coating is applied to the inner surface of the sealing shell, followed by drying and heat treatment, and the surfacing of uranium or its alloys is carried out by pouring it into this container.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94043159A RU2089341C1 (en) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | Method of manufacturing protective technics from uranium and its alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94043159A RU2089341C1 (en) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | Method of manufacturing protective technics from uranium and its alloys |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94043159A RU94043159A (en) | 1996-10-20 |
| RU2089341C1 true RU2089341C1 (en) | 1997-09-10 |
Family
ID=20162963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94043159A RU2089341C1 (en) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | Method of manufacturing protective technics from uranium and its alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2089341C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2468887C1 (en) * | 2011-07-26 | 2012-12-10 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) | Safety device |
-
1994
- 1994-12-06 RU RU94043159A patent/RU2089341C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент Франции N 2395093, кл. B 22 D 19/02, 1979 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2468887C1 (en) * | 2011-07-26 | 2012-12-10 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) | Safety device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94043159A (en) | 1996-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2529134C2 (en) | Alloy casts with protective plies and method of their production | |
| US5443892A (en) | Coated graphite articles useful in metallurgical processes and method for making same | |
| JPS56112458A (en) | Formation of corrosion-preventive coating on metallic substrate | |
| KR100415876B1 (en) | Kitchenware and method for manufacturing the same | |
| US4141760A (en) | Stainless steel coated with aluminum | |
| CN106498251A (en) | A kind of biological medical magnesium alloy and preparation method thereof | |
| RU2089341C1 (en) | Method of manufacturing protective technics from uranium and its alloys | |
| JPH0235627B2 (en) | ||
| JPS6187861A (en) | Surface treatment of structural material for vacuum apparatus | |
| DE2327273C3 (en) | Process for the production of compacts from powder enclosed in a glass container | |
| US4464430A (en) | Metal diffusion | |
| CN100577872C (en) | Cast product having aluminum-based film and process for producing the same | |
| CN108213383A (en) | A kind of preparation method of semisolid state slurry thereof and device | |
| US3958046A (en) | Coating for corrosion resistance | |
| US5084312A (en) | Molten metal containment vessel with rare earth oxysulfide protective coating thereon and method of making same | |
| DE3509242C2 (en) | ||
| CN109020554A (en) | Stainless steel crucible coating and preparation method thereof for Melting of Al-li Alloy | |
| JPH10280012A (en) | Metal powder for coating pigment and its production | |
| JP2003239025A (en) | Method for melting metal of high melting point | |
| JPS57188632A (en) | Manufacture of metal ti | |
| US3531318A (en) | Method of coating a crucible with sodium chloride | |
| CN110257659A (en) | The method for improving Al-Zn-Mg-Cu system alloy melt degree of purity | |
| GB1570471A (en) | Process for the production of uranium and steel composite castings | |
| US3432334A (en) | Method of applying oxidation protective coatings to columbium | |
| CN108941517B (en) | Preparation method of furnace mouth |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091207 |