本发明专利技术涉及一种防氚渗透涂层热浸镀制备工艺，通过该工艺来获得比较理想的材料表面热浸镀效果，从而有利于获得比较理想的防氚渗透涂层。具体工艺过程为将金属镀液在电磁力作用下流过材料欲镀表面，同时对流经材料的金属镀液施加超声振动，或者直接对材料施加超声振动，从而促进材料与金属镀液的浸润过程，有利于获得与材料结合良好的防氚渗透涂层，在热浸镀后经过热处理，获得防氚渗透涂层。采用本发明专利技术的防氚渗透涂层热浸镀制备工艺得到的防氚渗透涂层，在≤５００℃氢气下的氢渗透减小因子（ＴＰＲＦ）能达到３００以上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及防氚渗透涂层制备领域，具体为一种防氮渗透涂层热浸镀制备工艺
技术介绍
氚具有放射性，能够对环境构成严重污染。氚在很多材料中都具有较高的渗 透率，且随温度升高，氚渗透率也随之增高。而目前氚提取、分离、纯化、贮存 等氚处理工艺设备工作温度一般均比较高，必须釆取有效措施防止这些设备出现 氚的泄露问题。要解决氚泄露问题，除考虑增强设备基#^才料的防氚渗透性能外， 在基体材料表面形成防氚渗透涂层可以大幅度提高设备的防氚渗透能力。目前防 氚渗透涂层材料及技术成为防氚渗透研究的热点之一。防氚渗透涂层材料及技术不仅可以显著提高氚提取、分离、纯化、贮存等氳 处理工艺设备的防氚渗透能力，而且对于聚变堆技术的发展也具有重要意义，聚 变堆氚燃料系统中防氚渗透涂层是目前必不可少的结构材料之一。目前防氚渗透涂层制备技术有热浸铝(HDA)、化学气相沉积(CVD)、真 空离子溅射(VPS)等。对于防氚渗透涂层材料，经过多*究，发现表面形成Al203膜的Fe-Al基 涂层具有阻氚效果好、与锂铅合金相容性好、适合大规模工业制造、具备裂紋自 修复功能的优点，因而它正成为最有希望的防氚渗透阻挡层之一。HDA法所制备的表面形成Al203膜的Fe-Al基涂层是最有潜力的防氚渗透 涂层之一，具体工艺为将基体材料表面热浸镀铝，再经一定热处理，使镀铝层表 面形成Al203膜，同时^203膜与基体材料之间形成Fe-Al过渡层。但目前该 技术也存在一定问题，性能不甚理想。从热浸镀技术本身看，目前该技术比较原 始、单一，主要是简单地将欲镀材料浸入铝液中一定时间，从而在材料表面形成 富铝层；从浸镀后形成的涂层状态看，涂层一般厚度不均匀，涂层内部存在较多 裂紋、孔洞等缺陷，而对于复杂工件的热浸镀，还容易出现漏镀等问题，因此目 前所制备涂层性能并不理想，在50(TC氢气下的氢渗透减小因子(TPRF)很难达 到300。因氚具有放射性，而氢与氚的性质相近，故通常釆用以氣代氚的方式测试样品的防氚渗透性能。同时通过热浸方法也可以在许多材料表面形成金属或合金保护涂层，从而提 高材料的某些性能，比如抗氧化性、耐腐蚀性等，也可以使材料表面更为美观。 对于这些对涂层要求不很苛刻的领域，工业上通常釆用熔剂法或氧化还原法来制 备这种涂层，前者是材料在浸入金属液之前经一定溶剂进行处理，从而保护材料 表面不被氧化，以及减少金属镀液表面氧化层对材料浸镀的阻碍作用；后者是材 料在浸镀前先经高温氧化再经氢气还原，目的是去除材料表面油、氧化皮等杂质， 这些杂质的存在一般会严重影响材料的浸镀效果。但这些制备方法存在浸镀时间 长、镀层较厚且厚度不均匀、镀层内存在较多缺陷等问题，从而影响镀层性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种防氚渗透涂层热浸镀制备工艺，利用该工艺可以 获得良好的浸镀效果。为了实现上述目的，本专利技术釆取以下的技术方案本专利技术的防氚渗透涂层热浸镀制备工艺的具体过程为将金属镀液在电磁力 作用下流过材料欲镀表面，同时对流经材料的金属镀液施加超声振动，或者直接 对材料施加超声振动，在热浸镀后经过热处理，从而最终获得防氖渗透涂层。所釆用的电磁泵铸造工艺是一种先进的金属制品成型工艺，特别适合于大型、 复杂结构铸件的铸造，它具有传输金属液体平稳、生产过程和生产状态平稳、铸 件一致性好等优点，可以有效减少一般铸造制品中氧化夹杂、微裂紋等缺陷的形 成。此处借鉴了该工艺的长处，以减少镀层缺陷，增强镀层一致性。所釆用的超 声浸镀工艺，即在浸镀工艺中加A^声振动，超声振动对于提高试样与镀液的浸 润性、避免漏镀、提高镀层均匀、致密性以及镀层与钢基体的结合力、减小镀层 厚度、缩短浸镀时间有显著效果。本专利技术通过对这些先进浸镀方法的综合应用， 达到改善浸镀效果的目的，从而改善镀层性能。所釆用的浸镀后热处理为常规的 浸镀后热处理工艺，本专利技术未对常规的浸镀后热处理制度进行改进，常规的浸镀 后热处理制度一般为，在空气气氛中经70(TC 110(TCxlh -20h热处理。在本专利技术的防氚渗透涂层热浸镀制备工艺中，所述的金属镀液为液态铝或液 态铝合金。在本专利技术的防氚渗透涂层热浸镀制备工艺中，待镀材料的熔点与金属镀液的 金属熔点之差^90。C。在本专利技术的防氚渗透涂层热浸镀制备工艺中，在对流经材料的金属镀液施加超声振动的情况下，其超声场超声频率为20 30KHz,超声场超声功率为每立方 米镀液3 15KW，浸镀时间为20秒 5分钟；在直接对材料施加超声振动的情 况下，其超声场超声频率为20 30KHz,超声场超声功率为每平方米欲镀材料表 面3 ~ 15KW，浸镀时间为20秒~ 5分钟。在本专利技术的防氚渗透涂层热浸镀制备工艺中，金属镀液在电磁力作用下流过 材料欲镀表面的速度为l~200cm/s。在本工艺中，材料浸镀前可以加入或不加通常熔剂法浸镀或氧化还原法浸镀 所釆用的镀前预处理措施。在热浸镀后一般还须经过一定的热处理使金属镀层表面形成氧化物，从而最 终获得防氚渗透涂层。本专利技术的有益效果是利用本专利技术所建立的浸镀工艺，可以获得比较理想的材料表面热浸镀效果， 从而有利于获得比较理想的防氚渗透涂层，釆用本专利技术的防氚渗透涂层热浸镀制 备工艺得到的防氚渗透涂层，在《50(TC氢气下的氢渗透减小因子(TPRF)能达到 300以上。 具体实施例方式实施例1在316不锈钢片表面镀Al并经一定后续热处理制备表面形成A1203膜的Fe -Al基涂层。316不锈钢与A1的熔点相差约74(TC。具体工艺为铝液在电磁力作 用下流过不锈钢片欲镀表面，同时对流经不锈钢片的铝液施加超声振动，超声场 超声频率为20KHz，功率为每立方米镀液3KW，浸镀时间为lmin,电磁泵输送 铝液时铝液流过材料表面的速度为30cm/s。不锈钢片浸镀前采用通常熔剂法浸镀 所釆用的镀前预处理措施进行预处理。镀铝后样品在空气气氛中经80(TCx20h 热处理，所获得的样品在300'C氢气下的氢渗透减小因子(TPRF)为610。实施例2在F82H钢筒体表面镀Al-0.2wt%Er合金(即0.2wt%Er，其余为Al )。 F82H 钢熔点高于100(TC, "-0.2\￥1°/(￡1"合金熔点约650°(:。具体工艺为AI-0.2wt%Er 合金液在电磁力作用下流过简体表面，同时对简体直接施加超声振动，超声场超 声频率为23KHz，功率按每平方米欲镀筒体表面7KW计算，浸镀时间为2min，电磁泵输送合金液时合金液流过简体表面的速度为150cm/s。简体浸镀前采用通 常氧化还原法浸镀所釆用的镀前预处理措施进行预处理。镀铝后样品在空气气氛 中经90(TC x 15h热处理,所获得的样品在40(TC氢气下的氢渗透减小因子(TPRF) 为443。实施例3在CLAM钢片表面镀Al并经一定后续热处理制备表面形成A1203膜的Fe -Al基涂层。CLAM钢熔点高于IOOO'C,铝熔点为66(TC。具体工艺为铝液在 电磁力作用下流过CLAM钢片表面，同时对钢片直接施加超声振动，超声场超声 频率为25KHz，功率按每平方米钢管表面IOKW计算，浸镀时间为3min，电磁 泵输送铝液时铝液流过钢片表面的速度为100cm/s。钢片浸镀前采用通常熔剂法 浸镀所采用的镀前预处理措施进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种防氚渗透涂层热浸镀制备工艺，其特征在于具体工艺过程为将金属镀液在电磁力作用下流过材料欲镀表面，同时对流经材料的金属镀液施加超声振动，或者直接对材料施加超声振动，在热浸镀后经过热处理，从而最终获得防氚渗透涂层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李华玲，蒋利军，韩石磊，王树茂，刘晓鹏，李志念，李国斌，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：11[]
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