一种耐腐蚀涂层及其制备方法

本发明属于涂层，具体涉及一种耐腐蚀涂层及其制备方法。

背景技术：

1、核能发电法能将核能转变为电能，在产生电能的过程中核能发电法没有二氧化碳排放。锆合金是常用的核燃料包壳材料，锆合金耐高温氧化腐蚀性能不足，提升锆合金的耐高温氧化腐蚀性能具有重大意义。

2、铬涂层具有较高的耐高温氧化腐蚀性能，在锆合金表面制备铬涂层能提升锆合金的耐高温氧化腐蚀性能。此外，铬的热中子吸收截面适中，铬对锆合金包壳的中子经济性影响较小。因此，铬涂层是一种合适的锆合金表面防护涂层。

3、超音速等离子喷涂法是制备铬涂层的方法，但是采用超音速等离子喷涂法制备的铬涂层中存在孔隙和裂纹，导致铬涂层的致密度不高。在高温(1200℃)氧化腐蚀环境中，腐蚀物质通过孔隙和裂纹向内扩散，导致铬涂层被较快腐蚀而失效。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐腐蚀涂层及其制备方法，本发明提供的耐腐蚀涂层致密度高，能阻挡高温环境中腐蚀物质向内扩散，使其具有高耐腐蚀性能。

2、为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明提供了一种耐腐蚀涂层的制备方法，包括以下步骤：

4、将锆合金表面进行喷砂处理，得到粗糙表面；

5、在所述粗糙表面进行超音速等离子喷涂制备一层铬涂层，然后利用铬粉末射流撞击所述铬涂层进行压实处理；所述铬粉末射流未被加热；

6、所述采用超音速等离子喷涂制备一层铬涂层的过程和所述利用铬粉末射流撞击所述铬涂层进行压实处理的过程交替进行，得到耐腐蚀涂层。

7、优选的，所述超音速等离子喷涂所用喷涂粉末为球形铬粉；所述球形铬粉的粒径为30～70μm。

8、优选的，所述超音速等离子喷涂的功率为60～70kw。

9、优选的，所述超音速等离子喷涂所用工作气体包括氩气和氢气；所述氩气的流量为90～110l/min；所述氢气的流量为20～30l/min。

10、优选的，所述超音速等离子喷涂的喷涂距离为90～110mm。

11、优选的，所述超音速等离子喷涂的送粉速率为20～30g/min。

12、优选的，所述压实处理所用喷枪与铬涂层之间的距离为8～12mm。

13、优选的，所述压实处理的送粉速率为10～16g/min。

14、优选的，所述压实处理所用工作气体为氩气；所述氩气的气压为1.8～2mpa。

15、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的耐腐蚀涂层，包括铬涂层；所述耐腐蚀涂层的厚度为80～120μm；所述耐腐蚀涂层的致密度为99.4～99.7％。

16、本发明提供了一种耐腐蚀涂层的制备方法，包括以下步骤：将锆合金表面进行喷砂处理，得到粗糙表面；在所述粗糙表面进行超音速等离子喷涂制备一层铬涂层，然后利用铬粉末射流撞击所述铬涂层进行压实处理；所述铬粉末射流未被加热；所述采用超音速等离子喷涂制备一层铬涂层的过程和所述利用铬粉末射流撞击所述铬涂层进行压实处理的过程交替进行，得到耐腐蚀涂层。

17、本发明将超音速等离子喷涂过程与固态粉末撞击压实过程结合，先采用超音速等离子喷涂法制备一层铬涂层，然后对铬粉末不加热，利用同一设备产生的高速气流将固态铬粉加速，由于一层铬涂层的厚度很小，高速铬粉末射流撞击铬涂层表面后能将铬涂层进行压实，去除铬涂层中的孔隙和裂纹，提高铬涂层的致密度，再制备下一层铬涂层，随后对该层铬涂层继续进行压实。每层铬涂层的喷涂过程与压实过程交替进行，直至制得一定厚度的致密铬涂层。致密铬涂层能阻碍腐蚀物质向内扩散，降低腐蚀物质向涂层内部扩散的速率，提高涂层的耐腐蚀性能，使铬涂层具有高耐腐蚀性能。

技术特征：

1.一种耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超音速等离子喷涂所用喷涂粉末为球形铬粉；所述球形铬粉的粒径为30～70μm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超音速等离子喷涂的功率为60～70kw。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超音速等离子喷涂所用工作气体包括氩气和氢气；所述氩气的流量为90～110l/min；所述氢气的流量为20～30l/min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超音速等离子喷涂的喷涂距离为90～110mm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超音速等离子喷涂的送粉速率为20～30g/min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述压实处理所用喷枪与铬涂层之间的距离为8～12mm。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述压实处理的送粉速率为10～16g/min。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述压实处理所用工作气体为氩气；所述氩气的气压为1.8～2mpa。

10.权利要求1～9任一项所述制备方法制备的耐腐蚀涂层，其特征在于，包括铬涂层；所述耐腐蚀涂层的厚度为80～120μm；所述耐腐蚀涂层的致密度为99.4～99.7％。

技术总结本发明属于涂层技术领域，具体涉及一种耐腐蚀涂层及其制备方法。本发明将锆合金表面进行喷砂处理，得到粗糙表面；在所述粗糙表面进行超音速等离子喷涂制备一层铬涂层，然后利用铬粉末射流撞击所述铬涂层进行压实处理；所述铬粉末射流未被加热；所述采用超音速等离子喷涂制备一层铬涂层的过程和所述利用铬粉末射流撞击所述铬涂层进行压实处理的过程交替进行，得到耐腐蚀涂层。本发明将超音速等离子喷涂过程与固态粉末撞击压实过程结合，制备的铬涂层致密度高，能阻挡高温环境中的腐蚀物质向内扩散，使铬涂层具有高耐腐蚀性能。技术研发人员：杨学兵,张林伟,郭炜,余玖明,曾松,陈文夫,贺友兴,江畅,胡强受保护的技术使用者：江西省科学院应用物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/5