【摘 要】
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金属铀具有高化学活性,在许多环境中极易发生氧化腐蚀.该论文主要采用PVD技术中的磁控溅射镀膜(MS或RMS)及部分用等离子喷涂(PS)和热氧化(TO)表面处理技术研究了铀的具有代表性的三种防腐保护镀层,即单质Al、氧化物AlO和合金Al-Zn镀层.实验力图在制备技术、工艺参数及镀层的微结构和性能之间找到一些内在的联系,探索综合性能较好的防腐蚀镀层.主要实验结果如下:不同的制备技术或工艺及参数显著影
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金属铀具有高化学活性,在许多环境中极易发生氧化腐蚀.该论文主要采用PVD技术中的磁控溅射镀膜(MS或RMS)及部分用等离子喷涂(PS)和热氧化(TO)表面处理技术研究了铀的具有代表性的三种防腐保护镀层,即单质Al、氧化物Al<,2>O<,3>和合金Al-Zn镀层.实验力图在制备技术、工艺参数及镀层的微结构和性能之间找到一些内在的联系,探索综合性能较好的防腐蚀镀层.主要实验结果如下:不同的制备技术或工艺及参数显著影响镀层的一些组织、结构.在基体上施加-100V低偏压时,Al、Al<,2>O<,3>和Al-Zn镀层三种镀层的组织均致密,但在-300V偏压时,铝镀层组织呈开放式结构,致密性差.偏压对铝镀层残余应力的影响较小,且总体变化不大,但在-100V偏压下,Al-Zn镀层的成分有明显的择优溅射现象.采用PS法获得的Al<,2>O<,3>镀层的表面粗糙、致密度低,TO法和RMS法获得的较好.循环氩离子轰击镀方法可促进使膜-基界面原子间的扩散或键合,有利于提高膜-基结合强度.电化学参数计算或盐雾腐蚀结果表明,镀层的致密程度与其对铀基体的保护性能呈现了较好的一致性:镀层越致密,其保护性越好,即-100V偏压下的铝镀层和RMS、TO法制备的Al<,2>O<,3>镀层;镀层越疏松,其保护性越差,即-300V偏压下的铝镀层和PS法制备的Al<,2>O<,3>镀层.磨损实验结果表明,镀层的抗磨损性能与其本身的物化性质有关,Al<,2>O<,3>镀层的抗磨损性最好.实验还发现,相对于铀基体,Al-Zn镀层随偏压的增加可由阳极性镀层转变为阴极性镀层.可以看出,制备技术或工艺及参数的选择对镀层成分、微结构的影响是非常明显的,由此进一步显著影响镀层的性能.经比较分析我们认为在适当的低偏压条件下,采用RMS或TO方法获得的Al<,2>O<,3>镀层的综合性能最好.在已有基础上,可尝试在铀上制备Al<,2>O<,3>/Al这种梯度镀层,以期进一步提高对铀的防腐保护性能.
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