[发明专利]一种核反应堆用锆包壳表面金属涂层PVD制备工艺

权利要求书

1.一种核反应堆用锆包壳表面金属涂层PVD制备工艺，其特征在于，包括：

(1)对锆包壳基体进行表面前处理；

(2)将锆包壳基体装在炉腔转架上，再在真空环境下加热，然后对锆包壳基体进行表面离子清洗；

(3)在Ar气氛下，开启Cr弧靶，在锆包壳基体上形成Cr基础层；其中，Ar气压为0.2Pa～0.5Pa，偏压为-600V～-750V，占空比20％～30％，弧电流为110A～130A，时间为120S～180S；

(4)调整弧电流至130A～150A、偏压至-250V～-300V、占空比至50％～70％，沉积120S～180S后形成Cr过渡层；

(5)调整弧电流至160A～200A、偏压至-100V～-140V、占空比至40％～50％，沉积2h以上形成Cr超厚涂层；

(6)关闭弧源及相关电源，降温至80℃以下后即可出炉。

2.根据权利要求1所述的一种核反应堆用锆包壳表面金属涂层PVD制备工艺，其特征在于，所述步骤(1)中锆包壳基体表面前处理的工艺包括：

(11)先对锆包壳基体进行表面微晶喷砂；

(12)再对锆包壳基体进行表面清洗后烘干。

3.根据权利要求2所述的一种核反应堆用锆包壳表面金属涂层PVD制备工艺，其特征在于，所述步骤(11)中微晶喷砂的具体工艺过程为：

采用保护气体对锆包壳基体表面进行微晶喷砂，砂粒选用800～3000目的金刚砂。

4.根据权利要求2所述的一种核反应堆用锆包壳表面金属涂层PVD制备工艺，其特征在于，所述步骤(12)中锆包壳基体表面清洗的具体工艺过程为：

先采用化学试剂对锆包壳基体表面进行喷淋；再采用化学试剂对锆包壳基体进行浸泡及超声波清洗；然后采用加入防锈剂的去离子水对包壳基体进行漂洗；最后对清洗完的锆包壳基体进行烘干，烘干温度为110℃～130℃。

5.根据权利要求2所述的一种核反应堆用锆包壳表面金属涂层PVD制备工艺，其特征在于，所述步骤(2)包括：

将烘干后的锆包壳基体装在炉腔内的三维转架上，抽高真空，随后加热，充入Ar气，施加高偏压，对锆包壳基体进行辉光溅射清洗或电子枪清洗刻蚀；

所述辉光溅射清洗的条件为：Ar气压在0.8Pa～1.2Pa，高偏压在-750V～-1000V，占空比60％～80％，时间在10min～30min；

所述电子枪清洗刻蚀的条件为：Ar气压在1.5Pa～2.5Pa，高偏压在-100V～-300V，聚束线圈电流5A～20A，电子枪电源电压30V～50V，电流70A～100A。

6.根据权利要求1或5所述的一种核反应堆用锆包壳表面金属涂层PVD制备工艺，其特征在于，所述步骤(2)中真空环境的真空度为3.0×10^-3Pa～6.0×10^-3Pa，加热的温度为250℃～400℃。

7.根据权利要求1所述的一种核反应堆用锆包壳表面金属涂层PVD制备工艺，其特征在于，所述步骤(3)、(4)和(5)中的弧源为多弧，弧源直径为Φ150mm。

8.根据权利要求1所述的一种核反应堆用锆包壳表面金属涂层PVD制备工艺，其特征在于，所述步骤(3)、(4)和(5)中的偏压为脉冲偏压或直流偏压。

9.根据权利要求1所述的一种核反应堆用锆包壳表面金属涂层PVD制备工艺，其特征在于，所述步骤(6)的降温方式为两种，随炉冷却或者高纯氩气冷却。

10.根据权利要求1所述的一种核反应堆用锆包壳表面金属涂层PVD制备工艺，其特征在于，所述Cr弧靶与锆包壳基体之间的距离保持在180mm～220mm。