恒压模式下电源频率对ZrH1.8表面微弧氧化陶瓷-西北有色金属研究院.PDFVIP

第44 卷 第1 期 稀有金属材料与工程 Vol.44, No.1 2015 年 1 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING January 2015 恒压模式下电源频率对ZrH1.8 表面微弧氧化 陶瓷层的影响 王志刚，陈伟东 ，闫淑芳 ，范秀娟 ( 内蒙古工业大学，内蒙古 呼和浩特 010051) 摘 要：在磷酸盐体系下，采用恒压模式对氢化锆(ZrH1.8)进行微弧氧化。考察了电源频率对氧化膜的厚度、相结构、 截面形貌以及阻氢性能的影响。利用扫描电镜(SEM) 、X射线衍射(XRD) 、膜层测厚仪分析了氧化膜的表面形貌、截面 形貌、相结构及膜层厚度。通过真空脱氢实验评估膜层的阻氢性能。结果表明：随着电源频率的增加，ZrH 1.8表面微弧 氧化膜层厚度由约50 μm仅减小至约45 μm；电源频率的增加能有效提高膜层的致密性；电源频率的改变对于膜层的相 结构没有明显影响，膜层主要由单斜相氧化锆(M-ZrO )和四方相氧化锆(T-ZrO )构成，其中单斜相占80% 以上；电源 2 1.88 频率的增加有助于提高氧化膜的阻氢效果，当电源频率增加到300 Hz 时，氧化膜的氢渗透降低因子PRF值高达10.8。 关键词：氢化锆；微弧氧化；频率；阻氢渗透 中图法分类号：TG174.453 文献标识码：A 文章编号：1002- 185X(2015)01-0184-05 氢化锆具有较高的含氢量 （H/Zr 原子比高达1.8以 影响。为在氢化锆表面用微弧氧化法制备氧化锆防氢 上）、低的中子捕获截面、负的温度系数、良好的导热性能， 渗透层工艺提供依据。 [1-3] 是核反应堆理想的固体中子慢化材料和屏蔽材料 。 1 实 验 但是，氢化锆的实际工作温度在650 ℃左右，在此温 度下，氢化锆中的氢原子存在析出的问题，从而导致 实验选用材料为ZrH 1.8 ，采用数控线切割机将氢化 [4] 慢化效率下降，缩短氢化锆慢化剂的实际使用寿命 ， 锆线切割成Φ20 mm×2 mm 的圆片试样，在距圆片试样 在氢化锆表面制备防氢渗透层显得尤为必要。 边缘2 mm处打Φ2 mm孔。分别用360# 、600# 、800# 目前，防氢渗透层材料主要有碳化物、氧化物、 和1000# SiC 水砂纸对试样进行逐级打磨使试样表面 [5-7] 氮化物及碳化物和氮化物的复合氧化膜材料等 。 光滑，并将试样的边角打磨圆滑以防止微弧氧化时发 相关学者通过原位氧化法在氢化锆表面制备氧化锆 生尖端放电。然后将试样分别置于丙酮及无水乙醇溶 [8] 防氢渗透层 ; 秦丽娟等人对在氢化锆表面电镀 Cr 液中进行15 min 的超声波去油清洗处理。清洗完毕后 [9] 制备氢渗透阻挡层进行了研究 ；赵平等人对氢化锆 烘干，用于微弧氧化处理。