[发明专利]一种核电厂锆合金包壳管用耐磨损抗氧化复合涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种核电厂锆合金包壳管用耐磨损抗氧化复合涂层，其特征在于：包括锆合金包壳管基体(1)、粘结层(2)、耐腐蚀层(3)和耐磨层(4)，所述锆合金包壳管基体(1)表面涂覆有粘结层(2)，所述粘结层(2)表面涂覆有耐腐蚀层(3)，所述耐腐蚀层(3)表面涂覆有耐磨层(4)。

2.根据权利要求1所述的一种核电厂锆合金包壳管用耐磨损抗氧化复合涂层，其特征在于：所述粘结层(2)包括金属材料和陶瓷材料，其中金属材料包括Zr、Cr、Nb和Ni，陶瓷材料包括ZrO₂、ZrN、CrN和Cr₃C₂。

3.根据权利要求1所述的一种核电厂锆合金包壳管用耐磨损抗氧化复合涂层，其特征在于：所述耐腐蚀层(3)的成分包括Cr、FeCrAl、FeCrSi、ZrAlCrSi、ZrCr₂、ZrAl₃、ZrSi₂、ZrO₂、ZrN、ZrC、CrSi₂、CrO₂、CrN、Cr₃C₂，其中Cr、Al、Si、Ti为必须元素。

4.根据权利要求1所述的一种核电厂锆合金包壳管用耐磨损抗氧化复合涂层，其特征在于：所述耐磨层(4)为单一膜层，耐磨层(4)的成分中需含有O、C、N其中的一种元素，并含有Cr、Al、Si、Ti、Zr一种或一种以上元素，包括但不限于以下物质：ZrSi₂、ZrO₂、ZrN、ZrC、CrSi₂、CrO₂、CrN、Cr₃C₂等。

5.根据权利要求1所述的一种核电厂锆合金包壳管用耐磨损抗氧化复合涂层，其特征在于：所述耐磨层(4)为多层膜层，包括陶瓷相层(5)和金属相层(6)，且陶瓷相层(5)与金属相层(6)交叠往复，其中陶瓷相的组成需含有O、C、N一种元素，并含有Cr、Al、Si、Ti、Zr一种和一种以上元素，金属相的组成由Cr、Fe、Al、Zr、Nb、Ni元素中的一种或多种组成；其中陶瓷相层(5)和金属相层(6)厚度为10-500nm。

6.根据权利要求1所述的一种核电厂锆合金包壳管用耐磨损抗氧化复合涂层，其特征在于：所述粘结层(2)厚度为0.1-10μm。

7.根据权利要求1所述的一种核电厂锆合金包壳管用耐磨损抗氧化复合涂层，其特征在于：所述耐腐蚀层(3)厚度为1-30μm。

8.根据权利要求1所述的一种核电厂锆合金包壳管用耐磨损抗氧化复合涂层，其特征在于：所述耐磨层(4)厚度为0.5-10μm。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种核电厂锆合金包壳管用耐磨损抗氧化复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.预处理：利用酒精、丙酮等清洗剂对锆合金包壳管进行清洗，去除表面污垢，进行喷沙处理，烘干后将包壳管无尘存放；

S2.涂覆粘结层(2)：采用磁控溅射、多弧离子镀、热喷涂、冷喷涂、3D激光涂覆、原子层沉积技术在锆合金包壳管表面涂覆粘结层(2)；

S3.涂覆耐腐蚀层(3)：采用磁控溅射、多弧离子镀、热喷涂、冷喷涂、3D激光涂覆、原子层沉积技术在粘结层(2)表面涂覆耐腐蚀层(3)；

S4.涂覆耐磨层(4)：采用磁控溅射、多弧离子镀、原子层沉积在耐腐蚀层(3)表面涂覆耐磨层(4)。