[发明专利]一种提高锆合金表面亲水性的方法

说明书

本发明提供一种提高锆合金表面亲水性的方法，该方法包括：一、配置一定比例的氟化铵、硫酸、水组成的溶液，并使溶液的温度降至0°C‑10°C；二、将锆合金连接在正极上，将导电片安装在负极上；三、将锆合金和导电片完全置于所配置的溶液中，对正、负极间施加电压，使锆合金的外表面氧化，在氧化过程中，溶液的温度保持在0°C‑10°C；四、将锆合金从溶液中取出，立刻用水冲洗表面，风干。本发明通过阳极氧化可以在锆合金的外表面以较低的成本形成结构良好的亲水性氧化膜，可以减小锆合金外表面与液体的接触角，以提高其导热性能。

技术领域

本发明涉及提高金属表面亲水性的方法，具体的是涉及一种提高锆合金表面亲水性的方法。

背景技术

锆的熔点为1852℃，化学性质稳定，具有极强的抗腐蚀性。锆合金还具有适中的力学性能和良好的加工性能，因此已经被普遍应用于反应堆的燃料包壳管和压力管道等结构材料。常用的锆合金与纯水的接触角在80°左右，不能满足锆合金在高温环境下的亲水性使用要求，因此需要通过表面处理的方法来提高锆合金表面的亲水性。

目前，工程人员可采用涂抹亲水涂层、表面镀膜等方法提高锆合金表面的亲水性，然而上述方法存在操作复杂、成本高昂等缺点，且难以将大面积曲面形状的锆合金表面处理为具有亲水性的表面。因此，需要开发一种能够简便易行地提高锆合金表面亲水性的方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种提高锆合金表面亲水性的方法，包括：

S1：量取0.5wt％-1.0wt％氟化铵、0.5wt％-1.0wt％的硫酸和99.0wt％-98.0wt％的水，先将硫酸缓慢加入水中，并搅拌均匀，再加入氟化铵，并搅拌均匀，最后使溶液的温度降至0℃-10℃；

S2：将锆合金连接在正极上，将导电片连接在负极上；

S3：将经过S2处理的锆合金和导电片完全置于S1所述的溶液中，对正、负极间施加20V-30V的电压，使锆合金的外表面氧化10min-20min；在氧化过程中，溶液的温度保持在0℃-10℃；

S4：将S3中的锆合金取出，用水冲洗表面30s-60s，风干，锆合金表面形成亲水性氧化膜。

优选的，所述的氟化铵的质量分数大于或等于96％，所述的硫酸的溶质的质量分数大于或等于98％，所述的氟化铵、硫酸均为分析纯级，所述的水为蒸馏水。

优选的，S1中量取的溶液包括1.0wt％氟化铵、1.0wt％的硫酸和98.0wt％的水。

优选的，S1中的溶液配制完成后，温度降至5℃。

优选的，S2中所述的正极和负极为不锈钢材质的电极，所述的导电片的材料为铂。

优选的，S2中锆合金包括：Sn：1.0wt％，Nb：1.0wt％，Fe：0.1wt％和Zr。

优选的，S2中锆合金包括：Sn：0.5wt％，Nb：0.5wt％，Fe：0.3wt％，Si：0.015wt％和Zr。

优选的，S2中锆合金包括：Sn：0.8wt％，Nb：0.25wt％，Fe：0.35wt％，Cr：0.1wt％，Ge：0.05wt％和Zr。

优选的，S3中对正、负极间施加25V的电压，使锆合金的外表面氧化20min；在氧化过程中，溶液的温度保持在5℃。

本发明的有益效果是：

(1)本发明中使用的氟化铵、硫酸、水的溶液无挥发性，且阳极氧化过程中不产生有毒气体。溶液中氟化铵、硫酸的质量分数较低，具有较好的安全性。

同时，本发明中的溶液避免使用具有挥发性和毒性的氢氟酸，有利于操作人员的健康和环境保护。