贫铀表面陶瓷膜的恒压法阴极微弧电沉积制备及其腐蚀性能
发布时间：2021-07-02 12:29
铀因为具有独特的核性能而广泛应用于军事、核能等领域,但又因其活泼的化学性质而难以在大气中稳定存在。金属铀在常温下能够与水、氧气等发生化学反应,这不仅影响了自身性质,还对环境造成污染、对操作者造成危害。因此,金属铀的防腐处理非常重要。利用表面处理技术在金属表面制备保护涂层是常用的金属防腐蚀方法,阴极微弧电沉积技术是一种新兴的表面处理技术,能够在金属表面制备具有良好防腐蚀性能的陶瓷膜层。该技术虽然是由微弧氧化技术发展而来,但它克服了微弧氧化只能以阀金属作为基体材料的局限性,能够在各种金属或导电非金属表面制备陶瓷膜层。阴极微弧电沉积陶瓷膜层有两种方法：恒流法和恒压法。本课题组王佳佳等利用恒流法在贫铀表面制备了耐蚀性较好的氧化铝陶瓷膜层,但也发现,恒流法存在工艺稳定性差、重复性不高,膜层粗糙度大、孔隙度高等问题。本研究探索了恒压法在贫铀表面制备氧化物陶瓷膜层,研究了电解质浓度、电源参数（电压、频率和占空比）等对膜层结构的影响,获得了优化工艺参数,制备了氧化铝、氧化铝-氧化锆、氧化铝-氧化钇陶瓷膜层,并对膜层的组织结构和耐腐蚀性能进行了测试。主要结果如下：1、电源电压和硝酸铝浓度对贫铀表面阴极微...
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?ＥＰＴ处理原理图：（ａ）工件表面产生等离子体气泡（为了方便说明此处只画出一个，实??际上有无数气泡）；（ｂ）等离子体气泡骤冷产生冲击波；（Ｃ）等离子体气泡＂爆炸＂，工件表面杂质??被清除；（ｄ）形成微孔；（ｅ）离子沉积于工件表面；（ｆ）随着处理时间增加，膜层厚度增加
分能量非常高，能够产生数百兆帕或者更大的压力。气泡＂爆炸＂出现的空位和巨大的??能量，使得阳离子的运动能够消除相界面的阻碍，快速沉积在阴极表面，从而获得与基??体相异的膜层，如图１．２?（ｅ）所示。也有研究表明ｔｉｗ，在电解等离子体系统中，离子运??动跟流体动为学传输有关。流体动力与前面所述的两种离子传输方式共同作用，使得沉??积速率有了很大的提局。??等离子体产生的高温会使工件表层局部区域烙化，在电解液的冷却作用下发生萍火，??由此形成了特殊的表面结构。有机物杂质如润滑油、油脂等，由于瞬时的高温而很快地??从工件表面清除。同时，由于高温等离子体的出现还伴随着氨气的产生，所Ｗ工件表面??的氧化皮会发生还原反应而被清除。因此，采用Ｅ巧对工件进行清洁时，工件表面氧化??层一方面会被等离子体气泡＂爆炸＂产生的机械作用清除，另一方面会被氨气的化学作??用消除。??１．２．４电解等离子体处理层的性能??１．２．４．１处理表面的形貌和粗挺度??图１．３为Ａ－％低碳钢在ＮａＨＣ〇３溶液体系中经过ＥＰＴ处理的表面形貌［ＵＷ。该形??貌有两个突出的特点，有许多球状颗粒和火山口形孔洞。这种形貌是由等离子体爆破??及爆融表面在电解液中快速冷却形成的。从图中可看出
分能量非常高，能够产生数百兆帕或者更大的压力。气泡＂爆炸＂出现的空位和巨大的??能量，使得阳离子的运动能够消除相界面的阻碍，快速沉积在阴极表面，从而获得与基??体相异的膜层，如图１．２?（ｅ）所示。也有研究表明ｔｉｗ，在电解等离子体系统中，离子运??动跟流体动为学传输有关。流体动力与前面所述的两种离子传输方式共同作用，使得沉??积速率有了很大的提局。??等离子体产生的高温会使工件表层局部区域烙化，在电解液的冷却作用下发生萍火，??由此形成了特殊的表面结构。有机物杂质如润滑油、油脂等，由于瞬时的高温而很快地??从工件表面清除。同时，由于高温等离子体的出现还伴随着氨气的产生，所Ｗ工件表面??的氧化皮会发生还原反应而被清除。因此，采用Ｅ巧对工件进行清洁时，工件表面氧化??层一方面会被等离子体气泡＂爆炸＂产生的机械作用清除，另一方面会被氨气的化学作??用消除。??１．２．４电解等离子体处理层的性能??１．２．４．１处理表面的形貌和粗挺度??图１．３为Ａ－％低碳钢在ＮａＨＣ〇３溶液体系中经过ＥＰＴ处理的表面形貌［ＵＷ。该形??貌有两个突出的特点，有许多球状颗粒和火山口形孔洞。这种形貌是由等离子体爆破??及爆融表面在电解液中快速冷却形成的。从图中可看出
【参考文献】：
期刊论文
[1]阴极等离子电解沉积Al2O3-YAG复合涂层及其抗高温氧化性能[J]. 周帅,何业东,王德仁,杨竞. 材料热处理学报. 2013(12)
[2]铝酸钠浓度对7075铝合金微弧氧化膜层特性的影响[J]. 郝康达,苗景国,陈秋荣,董香芸,吴润,卫中领. 表面技术. 2013(03)
[3]电解液温度对TC4钛合金微弧氧化膜层性能的影响[J]. 吴云峰,杨钢,裴崇,卢德宏,张苏,李荣双. 铸造技术. 2013(05)
[4]工艺参数对钛合金微弧氧化钙磷膜层结构和成分的影响[J]. 马凤仓,刘平,李伟,刘新宽,陈小红,杨丽红,朱坚民. 材料热处理学报. 2013(01)
[5]钛合金表面阴极微弧电沉积Al2O3-SiC复合涂层[J]. 陈海涛,易同斌,张隆平,李忠盛. 材料导报. 2012(22)
[6]NiTi合金表面液相阴极等离子体沉积氧化铝陶瓷涂层的研究[J]. 刘鹏,燕颖,潘欣,杨维虎,蔡开勇,陈亚芍. 材料导报. 2012(12)
[7]电参数对镁合金微弧氧化膜层生长的影响及耐蚀性研究[J]. 李小成,郝建民,张亚明,陈宏. 热加工工艺. 2012(12)
[8]AZ91D镁合金微弧氧化电参数对其耐蚀性的影响[J]. 尚伟,温玉清,李秀广,黄明仁,卢钇成. 表面技术. 2012(01)
[9]氧化钇陶瓷涂层的制备及结构研究[J]. 罗小晨,王文东,刘邦武,夏洋. 热加工工艺. 2011(20)
[10]电参数对锻铝合金微弧氧化涂层生长特性的影响[J]. 刘俊超,朱彦海,唐明奇,李卫平,朱立群. 表面技术. 2011(03)
博士论文
[1]钢铁表面等离子体液相电解沉积陶瓷膜及耐磨耐蚀性能[D]. 王云龙.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]贫铀表面氧化铝陶瓷涂层的阴极微弧电沉积法制备及其性能研究[D]. 王佳佳.中国工程物理研究院 2015
本文编号：3260467
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?ＥＰＴ处理原理图：（ａ）工件表面产生等离子体气泡（为了方便说明此处只画出一个，实??际上有无数气泡）；（ｂ）等离子体气泡骤冷产生冲击波；（Ｃ）等离子体气泡＂爆炸＂，工件表面杂质??被清除；（ｄ）形成微孔；（ｅ）离子沉积于工件表面；（ｆ）随着处理时间增加，膜层厚度增加
分能量非常高，能够产生数百兆帕或者更大的压力。气泡＂爆炸＂出现的空位和巨大的??能量，使得阳离子的运动能够消除相界面的阻碍，快速沉积在阴极表面，从而获得与基??体相异的膜层，如图１．２?（ｅ）所示。也有研究表明ｔｉｗ，在电解等离子体系统中，离子运??动跟流体动为学传输有关。流体动力与前面所述的两种离子传输方式共同作用，使得沉??积速率有了很大的提局。??等离子体产生的高温会使工件表层局部区域烙化，在电解液的冷却作用下发生萍火，??由此形成了特殊的表面结构。有机物杂质如润滑油、油脂等，由于瞬时的高温而很快地??从工件表面清除。同时，由于高温等离子体的出现还伴随着氨气的产生，所Ｗ工件表面??的氧化皮会发生还原反应而被清除。因此，采用Ｅ巧对工件进行清洁时，工件表面氧化??层一方面会被等离子体气泡＂爆炸＂产生的机械作用清除，另一方面会被氨气的化学作??用消除。??１．２．４电解等离子体处理层的性能??１．２．４．１处理表面的形貌和粗挺度??图１．３为Ａ－％低碳钢在ＮａＨＣ〇３溶液体系中经过ＥＰＴ处理的表面形貌［ＵＷ。该形??貌有两个突出的特点，有许多球状颗粒和火山口形孔洞。这种形貌是由等离子体爆破??及爆融表面在电解液中快速冷却形成的。从图中可看出
分能量非常高，能够产生数百兆帕或者更大的压力。气泡＂爆炸＂出现的空位和巨大的??能量，使得阳离子的运动能够消除相界面的阻碍，快速沉积在阴极表面，从而获得与基??体相异的膜层，如图１．２?（ｅ）所示。也有研究表明ｔｉｗ，在电解等离子体系统中，离子运??动跟流体动为学传输有关。流体动力与前面所述的两种离子传输方式共同作用，使得沉??积速率有了很大的提局。??等离子体产生的高温会使工件表层局部区域烙化，在电解液的冷却作用下发生萍火，??由此形成了特殊的表面结构。有机物杂质如润滑油、油脂等，由于瞬时的高温而很快地??从工件表面清除。同时，由于高温等离子体的出现还伴随着氨气的产生，所Ｗ工件表面??的氧化皮会发生还原反应而被清除。因此，采用Ｅ巧对工件进行清洁时，工件表面氧化??层一方面会被等离子体气泡＂爆炸＂产生的机械作用清除，另一方面会被氨气的化学作??用消除。??１．２．４电解等离子体处理层的性能??１．２．４．１处理表面的形貌和粗挺度??图１．３为Ａ－％低碳钢在ＮａＨＣ〇３溶液体系中经过ＥＰＴ处理的表面形貌［ＵＷ。该形??貌有两个突出的特点，有许多球状颗粒和火山口形孔洞。这种形貌是由等离子体爆破??及爆融表面在电解液中快速冷却形成的。从图中可看出
【参考文献】：
期刊论文
[1]阴极等离子电解沉积Al2O3-YAG复合涂层及其抗高温氧化性能[J]. 周帅,何业东,王德仁,杨竞. 材料热处理学报. 2013(12)
[2]铝酸钠浓度对7075铝合金微弧氧化膜层特性的影响[J]. 郝康达,苗景国,陈秋荣,董香芸,吴润,卫中领. 表面技术. 2013(03)
[3]电解液温度对TC4钛合金微弧氧化膜层性能的影响[J]. 吴云峰,杨钢,裴崇,卢德宏,张苏,李荣双. 铸造技术. 2013(05)
[4]工艺参数对钛合金微弧氧化钙磷膜层结构和成分的影响[J]. 马凤仓,刘平,李伟,刘新宽,陈小红,杨丽红,朱坚民. 材料热处理学报. 2013(01)
[5]钛合金表面阴极微弧电沉积Al2O3-SiC复合涂层[J]. 陈海涛,易同斌,张隆平,李忠盛. 材料导报. 2012(22)
[6]NiTi合金表面液相阴极等离子体沉积氧化铝陶瓷涂层的研究[J]. 刘鹏,燕颖,潘欣,杨维虎,蔡开勇,陈亚芍. 材料导报. 2012(12)
[7]电参数对镁合金微弧氧化膜层生长的影响及耐蚀性研究[J]. 李小成,郝建民,张亚明,陈宏. 热加工工艺. 2012(12)
[8]AZ91D镁合金微弧氧化电参数对其耐蚀性的影响[J]. 尚伟,温玉清,李秀广,黄明仁,卢钇成. 表面技术. 2012(01)
[9]氧化钇陶瓷涂层的制备及结构研究[J]. 罗小晨,王文东,刘邦武,夏洋. 热加工工艺. 2011(20)
[10]电参数对锻铝合金微弧氧化涂层生长特性的影响[J]. 刘俊超,朱彦海,唐明奇,李卫平,朱立群. 表面技术. 2011(03)
博士论文
[1]钢铁表面等离子体液相电解沉积陶瓷膜及耐磨耐蚀性能[D]. 王云龙.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]贫铀表面氧化铝陶瓷涂层的阴极微弧电沉积法制备及其性能研究[D]. 王佳佳.中国工程物理研究院 2015
本文编号：3260467
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