TWI778599B - 經鍍覆之金屬基板及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供經鍍覆之金屬基板及製造方法。該方法包含利用物理氣相沉積將一第一層沉積至至少一部分的該金屬基板上以產生一經塗佈之基板。該方法包含將包含鉻、鉻合金或其組合之一第二層電鍍至至少一部分的該第一層上以產生一經鍍覆之基板。

Description

經鍍覆之金屬基板及其製造方法
本發明為關於經鍍覆之金屬基板及其製造方法。
諸如加壓水反應器(PWR)之輕水反應器(LWR)可包含適合於固持核燃料之核燃料棒。核燃料可包含鈾、鈾合金、鈽、鈽合金、釷、釷合金，或其組合。一些核燃料棒包含鋯或鋯合金，諸如由賓夕法尼亞州之蔓越莓鄉之西屋電器公司(Westinghouse Electric Company, Cranberry Township, Pennsylvania)提供的ZIRLO® 。核燃料棒可在PWR中之操作期間經受各種腐蝕性過程，諸如水側腐蝕及氫吸取。在包含鋯或鋯合金之核燃料棒之可製造性及增強其腐蝕效能方面存在挑戰。
本申請案主張2020年4月27日申請之美國臨時申請案第63/016,174號之權益，該申請案之內容特此以全文引用之方式併入本文中。
本發明係藉由在由能源部(Department of Energy)授與之政府合同第DE-NE0008824號下之政府支持完成的。政府對本發明具有某些權利。
本揭示內容提供一種處理一金屬基板之方法。該方法包含利用物理氣相沉積將一第一層沉積至至少一部分的該金屬基板上以產生一經塗佈之基板，該第一層經組構以被電鍍。該方法包含將包含鉻、鉻合金或其組合之一第二層電鍍至至少一部分的該第一層上以產生一經鍍覆之基板。
本揭示內容亦提供一種經鍍覆之核燃料棒，其包含一基板、一第一層及一第二層。該基板包含鋯或鋯合金。該第一層係藉由物理氣相沉積而沉積於該基板上方。該第一層之厚度在0.1微米至5微米之範圍內。該第二層係藉由電鍍而沉積。該第二層包含鉻、鉻合金或其組合。該第二層之厚度在0.1微米至50微米之範圍內。
應瞭解，本說明書描述的多項發明不限於在本發明內容中所摘錄的多個實施例。本說明書描述及示例各種其他態樣。
現將描述本揭示內容之某些示例性態樣以提供對本文中所揭示的組成物、物件及方法之組成、功能、製造及使用之原理的總體理解。這些態樣的一或多個實施例在附圖中示意說明。熟習該項技藝者將瞭解，本說明書具體描述及在附圖中示意說明的組成物、物件、和方法是非限制性示例性態樣，且本發明的各種實施例的範疇僅界定於文後申請專利範圍。有關一示例性態樣之所示意說明或描述的多個特性可結合其他態樣的特性。這類修改和變化意味著包括在本發明的範圍內。
整個說明書中引用的「各種實施例」、「一些實施例」、「一種實施例」、「一實施例」或類似者，意指有關在一實施例中所包括實施例描述的一特定特性、結構、或特徵。因此，在整個說明書中引用的詞組「在各種實施例中」、「在一些實施例中」、「在一種實施例中」、「在一實施例中」或類似者，不必然全都參考相同實施例。此外，在一或多個實施例中，可採用任何適當方式來結合特定特性、結構、或特徵。因此，有關一實施例所示意說明或描述的特定特性、結構、或特徵可整個或部分而沒有限制結合另一實施例或其他實施例的特性、結構、或特徵。這類修改和變化意味著包括在本實施例的範疇內。
如本說明書中所使用，特別是有關塗覆層或塗覆膜，用語「在……上」、「到……上」、「在……上方」及其變體(例如，「施加於……上方」、「形成於……上方」、「沉積於……上方」、「設置於……上方」、「位於……上方」等)意指施加、形成、沉積、設置或者以其他方式位於基板之表面上，但未必接觸該基板之表面。例如，一「施加於」基板上的塗覆層不排除存在位於所施加的塗覆層和基板之間的相同或不同組成的另一塗覆層或其他塗覆層。同樣，一「施加於」一第一塗覆層上的第二塗覆層並未排除存在位於所施加的第二塗覆層和所施加的第一塗覆層之間的相同或不同組成的另一塗覆層或其他塗覆層。
如本說明書的使用，「中間」意指所引用元件配置在兩元件之間，但是不必然接觸這些元件。因此，除非本說明書特別說明，否則在一第一元件和一第二元件「中間」的元件可以或可不相鄰或接觸第一元件及/或第二元件，且其他元件可配置在中間元件和第一及/或第二元件之間。
諸如PWR之LWR包含用於在反應器內支撐核燃料之核燃料棒。典型地，核燃料棒包含管狀形狀，且在各種實施例中包含4公尺之長度、1公分(cm)之外徑及0.6毫米(mm)之壁厚度。核燃料棒可包含鋯或鋯合金。核燃料棒可以是阻止分裂產物自核燃料釋放至PWR之初級電路中的障壁。因此，可能需要增強核燃料棒之腐蝕效能，以便維持阻止分裂產物自核燃料釋放之所需障壁且增強核燃料棒之高溫效能。
本揭示內容之發明人已發現，鉻或鉻合金之冷噴覆薄層(例如，不超過5微米)可能存在挑戰。另外，發明人已發現，物理氣相沉積可能具有非所需沉積速率(例如，每小時1微米)，藉此阻礙了藉由物理氣相沉積來形成厚層。此外，本揭示內容之發明人已判定，較快沉積速率(例如，每小時12至15微米)可利用鉻或鉻合金電鍍而達成。然而，發明人亦判定，鋯或鋯合金核燃料棒可能由於氧化鋯之存在而不用鉻直接進行電鍍，氧化鋯典型地存在於鋯或鋯合金核燃料棒之表面上。舉例而言，用於電鍍鉻之化學浴典型地無法移除足夠的(若存在)氧化鋯以用於使鉻或鉻合金適當地電鍍至鋯或鋯合金核燃料棒之表面。
因此，本揭示內容提供一種處理鋯或鋯合金核燃料棒之方法，其可施加鉻或鉻合金之所需層厚度以供在所需沉積速率下進行腐蝕預防。另外，本揭示內容提供一種經鍍覆之核燃料棒，其可適合於在增強耐腐蝕性的同時進行快速製造。根據本揭示內容之經鍍覆之核燃料棒可為事故容錯性的且適合於諸如PWR之LWR。
另外，本揭示內容亦可適用於可能不用鉻直接進行電鍍之其他金屬基板。舉例而言，本揭示內容可適用於核燃料棒、航空組件、化學處理組件或其組合。金屬基板可包含鋯、鋯合金、鈦、鈦合金、鉿、鉿合金或其組合。為了易於闡明，金屬基板將就包含鋯或鋯合金之核燃料棒而言進行描述，但應理解，包含鋯或鋯合金之核燃料棒可包括其他類型金屬基板或由其他類型金屬基板替換或另外包括其他類型金屬基板，諸如航空組件、化學處理組件或其他組件。
參看圖1，提供一種處理鋯或鋯合金核燃料棒之方法。如所繪示，可選的夾層可在第一層之前沉積至核燃料棒上，102。夾層可藉由物理氣相沉積而沉積，該物理氣相沉積可包括核燃料棒之表面之預沉積離子蝕刻。在各種實施例中，沉積夾層移除核燃料棒之表面上至少一部分的氧化鋯。
此後，第一層可利用物理氣相沉積而沉積至至少一部分的核燃料棒上以產生經塗佈之核燃料棒，104。在第一層直接施加至核燃料棒之實施例中，可能需要使第一層之物理氣相沉積包括核燃料棒之表面或夾層之預沉積離子蝕刻。在各種實施例中，沉積第一層移除核燃料棒之表面上至少一部分的氧化鋯。第一層可為導電的且適合於電鍍。舉例而言，第一層可實現後續電鍍製程，其在無第一層之情況下可能無法發生。
物理氣相沉積可在至少部分真空下進行且可包括濺鍍或蒸鍍。舉例而言，物理氣相沉積可包含利用高溫或電漿來汽化固態源材料，將經汽化之固態源材料輸送至核燃料棒之表面，以及將經汽化之固態源材料冷凝成核燃料棒上之所需層(例如，夾層、第一層)。在各種實施例中，固態源材料可包含待沉積至核燃料棒上之所需組成物。在第一層正被沉積之實施例中，固態源材料可包含鉻、鉻合金、鐵、鐵合金、鉭、鉭合金、鎢、鎢合金、鉬、鉬合金、鈮、鈮合金，或其組合。在第一層正被沉積之實施例中，固態源材料可包含鉻、鉻合金、鐵、鐵合金，或其組合。在夾層正被沉積之實施例中，固態源材料可包含鉭、鉭合金、鎢、鎢合金、鉬、鉬合金、鈮、鈮合金，或其組合。在各種實施例中，物理氣相沉積可包含磁控濺鍍或脈衝磁控濺鍍。
第二層可電鍍至至少一部分的第一層上以產生經鍍覆之核燃料棒，106。舉例而言，第二層可與第一層直接接觸。第一層可適合於收容經電鍍之第二層，此係因為藉由第一層之物理氣相沉積而形成的氧化物(若存在)可經由電鍍製程而至少部分地移除，以便達成第一層與第二層之間的所需結合。第二層可為適合用於PWR中之耐腐蝕(例如，抗氧化)層及/或耐磨層。第二層相較於第一層可以較快速率被電鍍，藉此增強了經鍍覆之核燃料棒的製造且能夠形成較厚的鉻或鉻合金層。舉例而言，第二層可以比沉積第一層之速率快至少10倍之速率電鍍。
電鍍可包含：對核燃料棒進行可選的初始清潔以移除汙跡或其他表面雜質；對核燃料棒進行可選的預處理，諸如蝕刻；將至少一部分的核燃料棒浸沒於化學浴中；以及在核燃料棒與化學浴之間形成電位。化學浴可包含基於鉻或鉻合金之成分(例如，三氧化鉻、硫酸鉻、氯化鉻)及電解質(例如，硫酸)。化學浴之溫度可經控制以達成藉由電鍍而形成之第二層的所需性質。
經鍍覆之核燃料棒可包含第一層、第二層及可選的夾層及/或其他層。在各種實施例中，第一層直接沉積至核燃料棒上且第二層直接電鍍至第一層。在其他實施例中，夾層直接沉積至核燃料棒上，第一層直接沉積至夾層上，且第二層直接沉積至第一層上。在一些實施例中，另一層沉積於核燃料棒與夾層中間及/或夾層與第一層中間。
根據本揭示內容之經鍍覆之核燃料棒200之一部分繪示於圖2中。如所繪示，經鍍覆之核燃料棒200包含基板202、第一層204、第二層206及可選的夾層208。
基板202可包含鋯或鋯合金。舉例而言，基板可包含純鋯、Zircaloy-2TM 、Zircaloy-4TM 、ZIRLO® 、Optimized ZIRLOTM ，或其組合。舉例而言，基板202可包含鋯合金組成物，其包含均按鋯合金之總重量計的以下各者：0.5%至2.0%之鈮；0.7%至1.5%之錫；0.07%至0.14%之鐵；至多0.03%之碳；至多0.2%之氧；以及其餘鋯及附帶雜質。
基板202可為管狀形狀且可包含0.4 mm至0.7 mm (諸如0.5 mm至0.6 mm)之範圍內之壁厚度t0 。在各種實施例中，厚度t0 可為0.57 mm。基板202之外徑可在7 mm至12 mm之範圍內，諸如8 mm至11 mm，或9 mm至10 mm。在各種實施例中，基板202之外徑可為9.5 mm。
第一層204可藉由物理氣相沉積而沉積於基板202上方，且在包含夾層208之實施例中，第一層204可沉積於夾層208上方。第一層204可提供適合於電鍍之表面。舉例而言，第一層204可適當地結合至第一層204正下方之層。在不具有夾層208之某些實施例中，第一層204可藉由物理氣相沉積製程而直接結合至基板202之鋯或鋯合金部分，使得氧化鋯可最低限度地(若存在)在第一層204與基板202之間。
第一層204可包含適合於電鍍之組成物。舉例而言，第一層204可包含鉻、鉻合金、鐵、鐵合金，或其組合。在各種實施例中，第一層204可包含鉻或鉻合金。
第一層204可包含至少0.1微米之厚度t1 ，諸如至少1微米、至少2微米、至少3微米，或至少4微米。在各種實施例中，厚度t1 可不大於5微米，諸如不大於4微米、不大於3微米，或不大於2微米。舉例而言，厚度t1 可在0.1微米至5微米之範圍內，諸如1微米至5微米、1微米至4微米、2微米至4微米、3微米至5微米，或3微米至4微米。第一層204之厚度可經選擇以達成用於電鍍之合適表面。
第二層206可藉由電鍍而沉積於第一層204上方。舉例而言，第二層206可與第一層204直接接觸。第二層206可適合於PWR中之操作。舉例而言，第二層206可增強經鍍覆之核燃料棒200之耐腐蝕性。第二層包含鉻、鉻合金，或其組合。利用物理氣相沉積以產生第一層204且隨後針對第二層206使用電鍍會使經鍍覆之核燃料棒200能夠增強各層之間的黏著力、增強層組成性質，且增加第二層206之厚度。在各種實施例中，第二層206係經鍍覆之核燃料棒200之最外層。
在實施例中，在第一層204包含鉻或鉻合金之情況下，若物理氣相沉積靶標與基板202相對地偏置，則針對第一層204利用物理氣相沉積可經由離子轟擊而增強基板202之鋯或鋯合金與第一層204之鉻或鉻合金的混合。在某些實施例中，第一層204及第二層206之微結構可能因不同生長機制而不同。舉例而言，第二層206可能比第一層204更密緻。然而，在一些實施例中，在第一層204之沉積期間，膜能量可藉由加熱基板或使用在沉積期間用離子轟擊表面之較高能量過程而維持於高位準。此對於鋯或鋯合金基板可能具挑戰性，此係因為其典型地具有經熱處理之微結構。在各種實施例中，增大第一層204之厚度可能由於應力而具挑戰性，該等應力歸因於可使第一層204破裂或剝離之物理氣相沉積製程而累積於第一層204中。在各種實施例中，相較於第一層204，第二層206包含改良的顆粒結構，此係因為物理氣相沉積製程可產生可不利於腐蝕防護之柱狀顆粒結構。
第二層206可包含至少0.1微米之厚度t2 ，諸如至少5微米、至少10微米、至少15微米、至少20微米、至少25微米，或至少30微米。在各種實施例中，厚度t2 可不大於50微米，諸如不大於40微米、不大於30微米、不大於25微米、不大於20微米、不大於15微米，或不大於10微米。舉例而言，厚度t2 可在0.1微米至50微米之範圍內，諸如5微米至50微米、5微米至40微米、10微米至50微米，或15微米至50微米。
夾層208可藉由物理氣相沉積而沉積於基板202上方。舉例而言，夾層208可與基板202直接接觸。夾層208可包含鉭、鉭合金、鎢、鎢合金、鉬、鉬合金、鈮、鈮合金，或其組合。在某些實施例中，夾層208可包含鉭、鉭合金、鎢、鎢合金、鈮、鈮合金，或其組合。舉例而言，夾層208可包含鈮或鈮合金。夾層208可最小化或防止由基板202及第一層204形成共熔合金。舉例而言，夾層208可經組構以最小化或防止形成包含鋯及鉻之共熔合金。夾層208可抑制基板202之氧化且實現經鍍覆之核燃料棒200之較高操作溫度。舉例而言，經鍍覆之核燃料棒200可在大於攝氏900度之溫度下在PWR中操作。
夾層208可包含至少0.01微米之厚度t3 ，諸如至少1微米、至少2微米、至少3微米、至少4微米，或至少5微米。厚度t3 可不大於10微米，諸如不大於9微米、不大於7微米、不大於6微米、不大於5微米、不大於4微米，或不大於3微米。舉例而言，厚度t3 可在0.01微米至10微米之範圍內，諸如1微米至10微米、3微米至7微米，或4微米至6微米。厚度t3 可經選擇以達成對基板202與第一層204之間的共熔合金形成之所需抗性。
經鍍覆之核燃料棒200可包含基板202、第一層204、第二層206及可選的夾層208及/或其他層。在各種實施例中，第一層204直接沉積至基板202上且第二層206直接電鍍至第一層204。在如圖2中所展示之其他實施例中，夾層208直接沉積至基板202上，第一層204直接沉積至夾層208上，且第二層206直接沉積至第一層204上。在一些實施例中，另一層(未展示)沉積於基板202與夾層208中間及/或夾層208與第一層204中間。
根據本揭示內容之本發明之各種態樣包括但不限於以下編號條項中列舉的態樣。 1.      一種處理一金屬基板之方法，該方法包含： 利用物理氣相沉積將一第一層沉積至至少一部分的該金屬基板上以產生一經塗佈之基板，該第一層經組構以被電鍍；及 將包含鉻、鉻合金或其組合之一第二層電鍍至至少一部分的該第一層上以產生一經鍍覆之基板。 2.      如條項1之方法，其中，該物理氣相沉積包含離子蝕刻。 3.      如條項1至2中任一項之方法，其中，該第一層包含鉻、鉻合金、鐵、鐵合金、鉭、鉭合金、鎢、鎢合金、鉬、鉬合金、鈮、鈮合金，或其組合。 4.      如條項1至3中任一項之方法，其中，該第一層包含在0.1微米至5微米之範圍內之厚度。 5.      如條項1至4中任一項之方法，其進一步包含在該第一層之前將一夾層沉積至該金屬基板上，其中，該夾層包含鉭、鉭合金、鎢、鎢合金、鉬、鉬合金、鈮、鈮合金，或其組合。 6.      如條項5之方法，其中，該夾層包含在0.01微米至10微米之範圍內之厚度。 7.      如條項5至6中任一項之方法，其中，該金屬基板包含一鋯或鋯合金核燃料棒，且該沉積該夾層移除該核燃料棒之一表面上至少一部分的氧化鋯。 8.      如條項1至4中任一項之方法，其中，該金屬基板包含一鋯或鋯合金核燃料棒，且該沉積該第一層移除該核燃料棒之一表面上至少一部分的氧化鋯。 9.      如條項1至8中任一項之方法，其中，該第二層包含在0.1微米至50微米之範圍內之厚度。 10.   如條項1至9中任一項之方法，其中，該第一層包含在3微米至5微米之範圍內之厚度且該第二層包含大於15微米之厚度。 11.    如條項1至10中任一項之方法，其中，該金屬基板包含一核燃料棒，且其中，該核燃料棒包含一鋯合金組成物，該鋯合金組成物包含均按該鋯合金之總重量計的以下各者： 0.5%至2.0%之鈮； 0.7%至1.5%之錫； 0.07%至0.14%之鐵； 至多0.03%之碳； 至多0.2%之氧；及 其餘鋯及附帶雜質。 12.    如條項1至11中任一項之方法，其中，該經鍍覆之基板適合用於一加壓水反應器中。 13.    如條項1至12中任一項之方法，其中，該第二層係以比沉積該第一層之速率快至少10倍之速率電鍍。 14.    一種經鍍覆之核燃料棒，其包含： 一基板，其包含鋯或鋯合金； 一第一層，其藉由物理氣相沉積而沉積於該基板上方，該第一層之厚度在0.1微米至5微米之範圍內； 一第二層，其藉由電鍍而沉積，該第二層包含鉻、鉻合金或其組合，該第二層之厚度在0.1微米至50微米之範圍內。 15.    如條項14之經鍍覆之核燃料棒，其中，該第一層包含鉻、鉻合金、鐵、鐵合金，或其組合。 16.    如條項14至15中任一項之經鍍覆之核燃料棒，其進一步包含在該基板與該第一層中間的一夾層，其中，該夾層包含鉭、鉭合金、鎢、鎢合金、鉬、鉬合金、鈮、鈮合金，或其組合。 17.    如條項16之經鍍覆之核燃料棒，其中，該夾層包含在0.01微米至10微米之範圍內之厚度。 18.    如條項14至17中任一項之經鍍覆之核燃料棒，其中，該第一層包含在3微米至5微米之範圍內之厚度且該第二層包含大於15微米之厚度。 19.    如條項14至18中任一項之經鍍覆之核燃料棒，其中，該基板包含一鋯合金組成物，該鋯合金組成物包含均按該鋯合金之總重量計的以下各者： 0.5%至2.0%之鈮； 0.7%至1.5%之錫； 0.07%至0.14%之鐵； 至多0.3%之碳； 至多0.2%之氧；及 其餘鋯及附帶雜質。 20.    如條項14至19中任一項之經鍍覆之核燃料棒，其中，該核燃料棒適合用於一加壓水反應器中。
熟習該項技藝者將明白，為概念上的清楚，本說明書描述的組成物、物件、方法和伴隨其的討論係用作實施例，並構想各種組構修改。因此，如本說明書的使用，所闡述的特定範例和所附的討論旨在於表示其的更一般性類別。一般而言，任何具體範例之使用意欲表示其類別，且對具體組件(例如，操作)、裝置及物件之未包括不應視為限制性的。
在本說明書描述各種特性和特徵是要瞭解本發明的組成、結構、產生、功能及/或操作，其中包括所揭示的組成、塗覆和方法。應瞭解本說明書描述的本發明的各種特性和特徵可採取任何適當方式組合，而不管此特性和特徵是否在本說明書中明確組合描述。發明人和申請人明確意圖將此特性和特徵的組合包括在本說明書描述的本發明的範疇內。因此，可將申請專利範圍修改，採取任何組合形式記載在本說明書中明確或本質上所描述或採取明確或本質上所支持的任何特性和特徵。此外，即使在本說明書中未明確描述這些特性和特徵，但是申請人保留權利來修改請求項，以明確否定可能存在於先前技術中的特性和特徵。因此，任何此修改都不會在說明書或請求項中增加新的內容，並將符合書面揭露、揭露充分性、和所增加事項要求。
關於文後申請專利範圍，熟習該項技藝者應明白，其中所列舉的操作通常可採用任何順序執行。而且，雖然採用順序方式來呈現各種操作流程，但是應瞭解，可採用除了所示以外的其他順序來執行各種操作，或者同時執行各種操作。。除非另有特別說明，否則這些替代排序的實施例可包括重迭、交錯、中斷、重新排序、遞增、準備、補充、同時、反向或其他變異排序。此外，除非另有特別說明，否則諸如「隨著」、「關於」或其他形容詞之類的用語通常未受到排除這類變異形式。
本說明書描述的發明可包含由本說明書描述的各種特性和特徵，由該等特性和特徵所組成、或本質上由該等特性和特徵所組成。多個用語「包含(comprise)」(及任何形式的包含，諸如「包含(comprises)」和「包含(comprising)」)、「具有(have)」(及任何形式的具有，諸如「具有(has)」和「具有(having)」)、「包括」(及任何形式的包括，諸如「包括(includes)」和「包括(including)」)、和「含有(contain)」(及任何形式的含有，諸如「含有(contains)」和「含有(containing)」)都是開放式用語。因此，「包含」、「具有」、「包括」、或「含有」一或多個特性及/或特徵的組成物、核燃料棒或方法具有該特性或彼等特性及/或特徵，但不限於僅具有該特性或彼等特性及/或特徵。同樣，「包含」、「具有」、「包括」、或「含有」一或多個特性及/或特徵的組成物、塗覆層或製程的元件具有該特性或彼等特性及/或特徵，但不限於僅具有該特性或彼等特性及/或特徵，並可具有額外的特性及/或特徵。
除非特別說明，否則在包括「申請專利範圍」的本說明書使用的前述詞「一」、和「該」旨在包括「至少一」或「一或多個」。因此，本說明書使用的前述詞意指物件的語法對像中的一個或一個以上(即是，「至少一」)。舉例來說，「一組件」意指一或多個組件，因此，可想像成一個組件以上，並可採用或用於實施所述的組成物、塗覆層、和製程。不過，要瞭解，在某些情況下(而非其他情況)，使用用語「至少一」或「一或多個」將不會導致任何解釋，其中這些用語不會用來將前述詞「一」和「該」之標的限制成僅有一個。此外，除非使用的上下文特別說明，否則單數名詞的使用包括複數個，且複數個名詞的使用包括單數。
在本說明書中，除非特別說明，否則所有數值參數應認為在所有情況下均通過用語「約」作為開頭和修飾，其中數值參數具有用於確定參數數值的基礎測量技術的固有可變性特徵。至少，且不試圖將等同原則的應用限制於申請專利範圍的範疇，本說明書描述的每個數值參數應至少根據所列舉的有效數字的數目並通過應用普通四捨五入技術來解釋。
本說明書列舉的任何數值範圍包括在列舉範圍內所涵蓋的全部子範圍。例如，範圍「1到10」包括介於(且包括)所列舉最小值1和所列舉最大值10之間(即是，具有等於或大於1的最小值和等於或小於10的最大值)的所有子範圍。而且，本說明書所列舉的全部範圍包含所列舉範圍的端點。例如，一範圍「1到10」包括端點1和10。本說明書中列舉的任何最大數值限制旨在包括其中所涵蓋的全部較低數值限制，且本說明書中列舉的任何最小數值限制旨在包括其中所涵蓋的全部較高數值限制。因此，申請人保留修改本說明書(包括申請專利範圍)的權利，以明確列舉涵蓋在明確列舉範圍內的任何子範圍。本說明書本質上描述所有這些範圍。
除非特別說明，否則本說明書中確定的任何專利、公開案、或其他文獻整個併入本說明書供參考，但僅在所合併的材料不與在本說明書中明確闡述的現有描述、定義、陳述、示意說明、或其他揭露材料相衝突的範圍內。因此，且在必要的程度上，如本說明書中闡述的明確揭露內容取代併入參考的任何衝突材料。併入本說明書供參考，但與本說明書闡述的現有定義、陳述、或其他揭露材料相衝突的任何材料或其部分，僅以在併入材料與現有揭露材料之間不發生衝突的程度來併入。申請人保留修改本說明書以明確引用併入供參考的任何標的事項或其部分的權利。本說明書的修改以增加此所併入之標的事項將符合書面揭露、揭露充分性、和所增加事項要求。
雖然以上為說明之目的已描述本發明的特定實施例，但是熟習該項技藝者將明白，在不悖離如文後申請專利範圍所限定本發明的情況，可對本發明的細節進行多種變型。
102:利用物理氣相沉積來沉積夾層 104:利用物理氣相沉積來沉積第一層 106:電鍍第二層 200:經鍍覆之核燃料棒 202:基板 204:第一層 206:第二層 208:夾層 T0 :厚度 T1 :厚度 T2 :厚度 T3 :厚度
藉由參考以下連同附圖的所使用實施例的描述，將變得更明白多個實施例的特徵和優點及實現其的方式，並將更瞭解該等實施例，其中：
圖1係繪示處理根據本揭示內容之鋯或鋯合金核燃料棒之方法之實施例的示意性程序圖。
圖2係繪示根據本揭示內容之經鍍覆之核燃料棒之一部分之實施例的示意圖。
對應參考符號表示在所有圖式中的對應部件。本說明書闡述的示例係採用一形式來示意說明某些實施例，且這些示例不應解釋為採取任何方式限制多個實施例的範疇。
102:利用物理氣相沉積來沉積夾層
104:利用物理氣相沉積來沉積第一層
106:電鍍第二層

Claims (18)

  1. 一種處理一金屬基板之方法，該方法包含：利用物理氣相沉積將一第一層沉積至至少一部分的該金屬基板上以產生一經塗佈之基板，該第一層經組構以被電鍍；及將包含鉻、鉻合金或其組合之一第二層電鍍至至少一部分的該第一層上以產生一經鍍覆之基板，及在該第一層之前將一夾層沉積至該金屬基板上，其中，該夾層包含鉭、鉭合金、鎢、鎢合金、鉬、鉬合金、鈮、鈮合金，或其組合。
  2. 如請求項1之方法，其中，該物理氣相沉積包含離子蝕刻。
  3. 如請求項1之方法，其中，該第一層包含鉻、鉻合金、鐵、鐵合金、鉭、鉭合金、鎢、鎢合金、鉬、鉬合金、鈮、鈮合金，或其組合。
  4. 如請求項1之方法，其中，該第一層包含在0.1微米至5微米之範圍內之厚度。
  5. 如請求項1之方法，其中，該夾層包含在0.01微米至10微米之範圍內之厚度。
  6. 如請求項1之方法，其中，該金屬基板包含一鋯或鋯合金核燃料棒，且該沉積該夾層移除該核燃料棒之一表面上至少一部分的氧化鋯。
  7. 如請求項1之方法，其中，該金屬基板包含一鋯或鋯合金核燃料棒，且該沉積該第一層移除該核燃料棒之一表面上至少一部分的氧化鋯。
  8. 如請求項1之方法，其中，該第二層包含在0.1微米至50微米之範圍內之厚度。
  9. 如請求項1之方法，其中，該第一層包含在3微米至5微 米之範圍內之厚度且該第二層包含大於15微米之厚度。
  10. 如請求項1之方法，其中，該金屬基板包含一核燃料棒，且該核燃料棒包含一鋯合金組成物，該鋯合金組成物包含均按該鋯合金之總重量計的以下各者：0.5%至2.0%之鈮；0.7%至1.5%之錫；0.07%至0.14%之鐵；至多0.03%之碳；至多0.2%之氧；及其餘鋯及附帶雜質。
  11. 如請求項1之方法，其中，該經鍍覆之基板適合用於一加壓水反應器中。
  12. 如請求項1之方法，其中，該第二層係以比沉積該第一層之速率快至少10倍之速率電鍍。
  13. 一種經鍍覆之核燃料棒，其包含：一基板，其包含鋯或鋯合金；一第一層，其藉由物理氣相沉積而沉積於該基板上方，其中，該第一層之厚度在0.1微米至5微米之範圍內；一第二層，其藉由電鍍而沉積，該第二層包含鉻、鉻合金或其組合，其中，該第二層之厚度在0.1微米至50微米之範圍內；及在該基板與該第一層中間的一夾層，其中，該夾層包含鉭、鉭合金、鎢、鎢合金、鉬、鉬合金、鈮、鈮合金，或其組合。
  14. 如請求項13之經鍍覆之核燃料棒，其中，該第一層包含鉻、鉻合金、鐵、鐵合金、鉭、鉭合金、鎢、鎢合金、鉬、鉬合金、鈮、鈮 合金，或其組合。
  15. 如請求項13之經鍍覆之核燃料棒，其中，該夾層包含在0.01微米至10微米之範圍內之厚度。
  16. 如請求項13之經鍍覆之核燃料棒，其中，該第一層包含在3微米至5微米之範圍內之厚度且該第二層包含大於15微米之厚度。
  17. 如請求項13之經鍍覆之核燃料棒，其中，該基板包含一鋯合金組成物，該鋯合金組成物包含均按該鋯合金之總重量計的以下各者：0.5%至2.0%之鈮；0.7%至1.5%之錫；0.07%至0.14%之鐵；至多0.3%之碳；至多0.2%之氧；及其餘鋯及附帶雜質。
  18. 如請求項13之經鍍覆之核燃料棒，其中，該核燃料棒適合用於一加壓水反應器中。
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