[发明专利]一种提高锆合金表面微弧氧化成膜速率的方法

说明书

本发明公开了一种提高锆合金表面微弧氧化成膜速率的方法，属于表面处理技术领域。该方法使用变化的频率进行锆合金微弧氧化，微弧氧化时间在1–2min之前使用的微弧氧化脉冲频率为100–1000Hz，在1–2min之后使用的微弧氧化脉冲频率为10000–30000Hz。本发明通过改变频率对锆合金表面的微弧氧化成膜速率进行控制，区别于增大电流密度提高微弧氧化的成膜速率。本发明仅通过改变频率即可实现提高微弧氧化膜层的成膜速率，操作简单。

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种提高锆合金表面微弧氧化成膜速率的方法。

背景技术

锆合金是核反应堆压力管、燃料包壳和连接构件等的主要结构材料。在反应堆中，锆合金要经受高温高压水的冲刷，易形成中子辐射损伤和吸氢腐蚀，需要适合的表面处理来改善锆合金的耐蚀性和耐磨性，保证核材料的安全服役。微弧氧化技术能够在阀金属及其合金表面原位生长氧化陶瓷层，是提高锆合金耐磨损和耐腐蚀性能的有效途径。

膜层厚度是影响微弧氧化膜耐蚀性和耐磨性的关键因素。延长微弧氧化时间可以增加微弧氧化膜层厚度，但是时间的消耗会降低生产效率；增大电流密度能够提高微弧氧化成膜速率，但是受电源的最大电压限制，并且微弧氧化的电压已经很高，因此增大电流密度提高成膜速率有限，有必要寻求一种简单且有效地提高锆合金表面微弧氧化成膜速率的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高锆合金表面微弧氧化成膜速率的方法，微弧氧化时间在1 –2min之前使用的微弧氧化脉冲频率为100–1000Hz，在1–2min之后使用的微弧氧化脉冲频率为10000–30000Hz，成膜效率得到明显提高。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种提高锆合金表面微弧氧化成膜速率的方法，包括以下步骤：

1)将锆合金置于乙醇或丙酮溶液中超声清洗5–10min，取出后用蒸馏水冲洗干净备用；

2)将经步骤1)处理后的锆合金进行碱洗除油，流动热水洗，流动冷水洗；

3)将经步骤2)处理后的锆合金微弧氧化处理10min，其中微弧氧化时间在1–2min之前使用的微弧氧化脉冲频率为100–1000Hz，在1–2min之后使用的微弧氧化脉冲频率为10000–30000Hz，微弧氧化处理参数还包括：

微弧氧化电解液为5–20g/L铝酸钠和1–5g/L氢氧化钠的混合液；

脉冲电源的电流密度为10–30A/dm²；

占空比为20％–30％；

温度为10–30℃；

搅拌速度为100–300r/min；

阴极为不锈钢；

阳极阴极面积不大于0.5。

优选地，步骤2)中，在3L去离子水中加入60g硅酸钠、60g碳酸钠和150g氢氧化钠，搅拌，均匀溶解，得到碱性除油液对锆合金进行碱洗除油。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过改变频率对锆合金表面的微弧氧化成膜速率进行控制，区别于增大电流密度提高微弧氧化的成膜速率，仅通过改变频率即可实现提高微弧氧化膜层的成膜速率，操作简单。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明