[发明专利]基板及制备方法、封孔系统、包壳管

说明书

本发明公开了基板及制备方法、封孔系统、包壳管。该方法包括：提供基材，所述基材具有孔隙；利用毛细输液头在所述基材上形成封孔层，所述封孔层填充并封闭所述孔隙。由此，该方法操作简便，且可以形成均匀性较高的封孔层，使得封孔层具有良好的封孔效果，显著提高基材的性能，延长基材的使用寿命。

技术领域

本发明涉及表面强化领域，具体地，涉及基板及制备方法、封孔系统、包壳管。

背景技术

核电作为世界上公认的清洁能源，有高效、安全和经济的特点，可以缓解当前水资源和煤电的短缺。而锆合金因机械性能好、耐腐蚀性能高、热中子吸收截面小等优良特性，被广泛用于核反应堆包壳材料及其他堆内构件。在核工业反应堆中，锆合金核燃料棒包壳管在各种工业介质中服役，介质中包括氧、水蒸气、二氧化硫、硫化氢、气相金属氧化物、熔盐等腐蚀性物质。上述物质会诱发或加剧燃料棒包壳管腐蚀的发生与发展，而温度通常会更进一步加速腐蚀过程。

为提高锆合金的高温抗氧化腐蚀性能，延长设计使用寿命，研究人员对锆合金进行了表面改性。锆合金表面改性方法有很多种，如高压釜预膜、离子注入、表面激光处理、离子辐照、微弧氧化等。目前，在基体表面施加涂层是常用的有效方法。基体表面涂层的致密度应较高、涂层与基体应结合牢固，以达到提高高温抗氧化性能的目的。涂层与基体的热导率和热膨胀系数应良好匹配，避免因热应力过大而剥落。在高温滑动或滚动过程中，涂层还应能够抵御外来物的磨损和擦伤。并且涂层不能对基体的力学性能造成不利的影响。由于Cr涂层具有较好的耐腐性能、高温抗氧化性和较低的摩擦因数，故在表面工程领域作为功能性涂层而广泛应用。

然而，目前设置有涂层的锆合金的高温抗氧化性能仍有待改进。

发明内容

本发明是基于发明人对于以下事实和问题的发现和认识作出的：

发明人发现，目前锆合金表面的涂层中具有孔隙，孔隙的存在会影响锆合金的高温抗氧化性。目前，现有技术通常是在锆合金表面镀一层金属膜层，或者涂覆一层溶胶膜层，来提高锆合金的高温抗氧化性能。然而，发明人发现，形成上述膜层的方法通常为物理气相沉积或者涂覆等工艺，而上述工艺会在沉积表面会形成极微小的孔隙，上述孔隙会加剧介质中腐蚀性离子对涂层的腐蚀，降低涂层对锆合金的保护作用，降低设置有涂层的锆合金的高温抗氧化性能，甚至介质中的腐蚀性离子通过对孔隙处涂层的腐蚀，将锆合金的部分区域暴露在腐蚀性介质中，进一步降低设置有涂层的锆合金的高温抗氧化性能。并且在涂覆溶胶膜层时，若利用喷枪进行涂覆，会导致形成的膜层厚度不均匀，影响膜层的保护效果，若采用将锆合金浸在溶胶溶液中，并干燥的方法，也会存在形成的膜层厚度不均匀的问题，影响膜层对锆合金的保护效果。

本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备基板的方法。该方法包括：提供基材，所述基材具有孔隙；利用毛细输液头在所述基材上形成封孔层，所述封孔层填充并封闭所述孔隙。由此，该方法操作简便，且可以形成均匀性较高的封孔层，使得封孔层具有良好的封孔效果，显著提高基材的性能，延长基材的使用寿命。

根据本发明的实施例，所述基材包括衬底以及设置在所述衬底上的膜层，所述膜层具有孔隙。由此，利用该方法可以简便地在膜层上形成均匀的封孔层，使得封孔层具有良好封孔效果，显著提高膜层的性能，进而显著提高基材的性能，延长基材的使用寿命。

根据本发明的实施例，所述孔隙的尺寸为微米级。利用该方法形成的封孔层对微米级孔隙具有更好的密封效果，由此，可以进一步提高具有微米级孔隙的基材的性能。