[发明专利]一种事故容错燃料包壳用双层Cr/Cr2

权利要求书

1.一种事故容错燃料包壳用双层Cr/Cr₂AlC涂层，其特征在于，采用磁控溅射技术在锆合金包壳管表面制备双层Cr/Cr₂AlC涂层，双层Cr/Cr₂AlC涂层的总厚度为4～10μm，采用Cr涂层作为扩散阻挡层，且所述的Cr₂AlC涂层为纯相；

所述的事故容错燃料包壳用双层Cr/Cr₂AlC涂层的制备方法，具体步骤如下：

1)将锆合金包壳管机械研磨、再用粒度为3.5μm的金刚石研磨膏抛光，并使用丙酮和酒精分别进行超声清洗；

2)溅射开始前，将设备首先预抽真空至6×10^-5～1×10^-4Pa，以尽量减少溅射过程中残余气体的污染；随后通入高纯氩气，并调整工作气压保持在0.30～0.50Pa；接着利用Ar⁺清洗靶材，以去除靶材表面的污染物；

3)使用Cr靶、Al靶和C靶作为溅射靶材，将所述Cr/Cr₂AlC涂层沉积于锆合金包壳管表面；其中，先制备Cr涂层时，Cr靶的功率为80～130W，关闭Al靶和C靶；再制备Cr₂AlC涂层时，Cr靶、Al靶和C靶功率分别为50～70W、40～80W和180～220W。

2.按照权利要求1所述的事故容错燃料包壳用双层Cr/Cr₂AlC涂层，其特征在于，其中Cr₂AlC涂层的厚度范围为3～8μm。

3.按照权利要求1所述的事故容错燃料包壳用双层Cr/Cr₂AlC涂层，其特征在于，其中Cr的含量为40～60at.％，Al含量为20～35at.％，C含量为20～30at.％。

4.一种权利要求1至3之一所述的事故容错燃料包壳用双层Cr/Cr₂AlC涂层的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)将锆合金包壳管机械研磨、再用粒度为3.5μm的金刚石研磨膏抛光，并使用丙酮和酒精分别进行超声清洗；

2)溅射开始前，将设备首先预抽真空至6×10^-5～1×10^-4Pa，以尽量减少溅射过程中残余气体的污染；随后通入高纯氩气，并调整工作气压保持在0.30～0.50Pa；接着利用Ar⁺清洗靶材，以去除靶材表面的污染物；

3)使用Cr靶、Al靶和C靶作为溅射靶材，将所述Cr/Cr₂AlC涂层沉积于锆合金包壳管表面；其中，先制备Cr涂层时，Cr靶的功率为80～130W，关闭Al靶和C靶；再制备Cr₂AlC涂层时，Cr靶、Al靶和C靶功率分别为50～70W、40～80W和180～220W。

5.按照权利要求4所述的事故容错燃料包壳用双层Cr/Cr₂AlC涂层的制备方法，其特征在于，步骤3)沉积过程中，Cr涂层的制备温度为20～500℃，Cr₂AlC涂层的制备温度为500～700℃。

6.按照权利要求4所述的事故容错燃料包壳用双层Cr/Cr₂AlC涂层的制备方法，其特征在于，步骤3)沉积过程中Cr涂层的沉积速率为10～20nm/min，Cr₂AlC涂层的沉积速率为8～15nm/min。

7.按照权利要求4所述的事故容错燃料包壳用双层Cr/Cr₂AlC涂层的制备方法，其特征在于，步骤3)中，Cr靶的纯度在99.95wt％以上，Al靶的纯度在99.5wt％以上，C靶的纯度在99.95wt％以上。