[发明专利]一种锆合金表面致密高耐蚀微弧氧化膜层的制备方法

说明书

本发明公开了一种锆合金表面致密高耐蚀微弧氧化膜层的制备方法，属于金属表面处理技术领域。该制备方法中微弧氧化处理采用的脉冲频率为10000–30000Hz，通过增加脉冲频率使微弧氧化电流形成针尖效应，降低锆合金微弧氧化膜的微孔尺寸，有效地改善膜层的致密性，从而很大程度上提高膜层的耐腐蚀性。

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种锆合金表面致密高耐蚀微弧氧化膜层的制备方法。

背景技术

锆合金具有高的熔点、硬度、强度、耐腐蚀性、良好的力学性能、较低的原子热中子吸收截面、对核燃料有良好的相容性等优异的性能，因而被广泛的应用核工业领域。但是，在锆合金实际应用过程中其本身存在一些缺陷。锆合金主要用于核反应堆的堆芯结构材料，由于其处在高温高压的水中工作，锆合金受到高温高压水的冲刷腐蚀，腐蚀会使得锆合金包壳的有效厚度慢慢减薄，从而影响反应堆运行时的安全可靠性和耐久性。对锆合金进行微弧氧化处理，在金属表面获得硬度高、耐蚀性和耐磨性好的膜层，是解决这一问题的有效途径。但是锆合金微弧氧化膜层中具有较大的孔洞，不利于腐蚀防护，通常需进行封闭后处理，急需一种简单有效的微弧氧化膜致密处理方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种锆合金表面致密高耐蚀微弧氧化膜层的制备方法，采用脉冲频率高达10000–30000Hz，解决现有技术中锆合金微弧氧化膜层存在孔洞不利于腐蚀防护以及需要封闭后处理工序的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种锆合金表面致密高耐蚀微弧氧化膜层的制备方法，包括以下步骤：

1)锆合金置于乙醇或丙酮溶液中超声清洗5–10min，取出后用蒸馏水冲洗干净备用；

2)将经步骤1)处理后的锆合金进行碱洗除油，流动热水洗，流动冷水洗；

3)将经步骤2)处理后的锆合金微弧氧化处理10–30min，微弧氧化处理的工艺参数包括：

微弧氧化电解液为5–20g/L NaAlO₂和1–5g/L NaOH的混合液；

脉冲电源的电流密度为10–30A/dm²；

脉冲频率为10000–30000Hz；

占空比为20％–30％；

温度为10–30℃；

搅拌速度为100–300r/min；

阴极为不锈钢；

阳极和阴极面积不大于0.5。

优选地，步骤2)中，在3L去离子水中加入60g硅酸钠、60g碳酸钠和150g氢氧化钠，搅拌，均匀溶解，得到碱性除油液对锆合金进行碱洗除油。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：采用高达10000–30000Hz的脉冲频率，使微弧氧化电流形成针尖效应，降低锆合金微弧氧化膜的微孔尺寸，有效地改善膜层的致密性，提高膜层的耐腐蚀性，操作方便且工艺简单。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是实施例1中锆合金微弧氧化膜的截面扫描电镜照片。

图2是实施例2中锆合金微弧氧化膜的截面扫描电镜照片。