[发明专利]谐振电镀阳极

说明书

本发明通常涉及到电镀蒸汽发生器管道的内表面，更具体地，涉及到适宜于使用超声波能量来改善电镀过程所用的谐振电镀阳极。

在核反应器中的蒸汽发生器装有大量的管束。当蒸汽发生器投入使用时，由蒸汽发生器管束所提供的适宜的反应器冷却液压力范围必须保证。通常，管壁的完整性提供了相当好的保障，蒸汽发生器管道满足设计所要的合理的结构整体性和泄漏整体性。在蒸汽发生器经过一段时间的运行之后，可使用套筒来修复有缺陷的蒸汽发生器管道部位，这样使得管道仍继续使用。

一种普通认可的套筒修复技术需要电镀镍，即在所述管道的需要修复的管面区域上电镀镍，则管道得到合格修复。

目前设计的用于蒸汽发生器管道的电镀阳极典型的是由一简单圆筒形非消耗阳极构成。蒸汽发生器管道作为阴极。在电镀过程中沉积在蒸汽发生器管内侧面的离子由在阳极和阴极之间循环的镍盐溶液提供。

常规的电镀过程慢，清洗和电镀一段管常常总共花费4.5～5.0小时、此外，镀后的管还有残留内应力，还会是相当多孔的，尤其是在瓦特基体中，并且已镀管还会由于电镀过程所带来的间隙和氢气类附物出现延展性变化，在整个电镀过程中具有各种粒径的镍颗粒。

完成电镀过程本身需要3.5～4.0小时，考虑到有限的允许停机时间和需要修复的蒸汽发生器管道数量，则这段时间相当长。

此外，各种实验表明电镀过程在镀覆材料内产生内应力。许多理论解释这种现象。最为认可的理论包括晶格配错、氢共沉积、晶体交接、位错发展、剩余能量和脱水(Kushner理论)。这些理论在T.K.Dennis和T.E.Such.的“镍铬电镀”，第三版，Woodhead Publishing Limited，Cambridge，England，1993，第190～194页中进行了更详细解释。

在许多操作条件下电镀材料都会比基体材料具有更小的晶体拉伸。人们已注意到当电镀材料比基体材料具有更小的拉伸时，管的延展性降低。某些作者将延展性的降低归因于镍颗粒之间的内应力，而另一些作者则认为是共沉积氢和共沉积杂质粒子所致。论及这种延展性降低的作者包括：R.L.Zeller，III和Uziel Landau，“氢对电沉积Ni-P非晶态合金延展性影响”，《电化学会志》，137卷第4期，1990年4月。上述文章全部作为本发明的参考文献。

另外，与电镀过程中所施用的电场方法有关，电沉积镍在孔径和密度上有很大的差异。这种现象通过沉积物的扫描电子显微镜图象很容易观察到。

再有，在现有技术的镍电沉积方法中所电沉积的颗粒大小分布相当不均匀。这种不均匀性是由于电场取决于各种参数，包括电流周期和溶液化学及其他。

授予Malagola等人的美国专利4,624,750公开了一种对蒸汽发生器管防腐保护的方法和装置。该装置装有一上端管塞和下端管塞，管塞直径使得发生器管可以密封方式被塞住。两条输送管通过下端管塞，这样可以分别将电镀液送入上下端管塞之间的管内腔中，以及送走镀液，使之汇集到贮液槽中。泵使电解液从贮液槽中输运到两管塞之间的管内腔中。调整镀镍镀液的组成可在贮液槽中完成。

在Malagola等人的专利中，多孔管状电极固定在下端管塞上，电极的直径比蒸汽发生器管的直径略小一点。管状电极与直流发电机的正极相接。直流发电机的负极与蒸汽发生器管相接。实现Malagola等人的专利方法的装置未能克服上述现有技术中的问题。特别地，此电镀过程仍很慢，镀覆材料仍具有残留内应力且相当多孔，在许多操作条件下镀层材料的延展性比基体材料差，且镍颗粒尺寸分布不均匀。

授予Bouzellaud的美国专利4,849,084公开了一种类似装置，该装置配备一根棒材和一使蒸汽发生器管的内侧表面部位与相邻区域分隔开的密封装置。此密封装置有二组沿棒材长度方向上相间隔的组合件。每个组合件由一个滑动地安装在棒材外壳上的环形活塞构成，至少一个环形密封垫安插在活塞和径向支撑法兰之间。压缩空气供至活塞处，由此使密封垫被挤压并承受径向膨胀。Bouzellaud并没有改善或克服现有技术中的有关电镀过程的速度和质量问题的缺陷。

因此，对于电镀蒸汽发生器管道的内表面仍然需要一种新的改进方法和装置，这种改进应能显著地减少需要清洗和电镀管表面所需时间量，同时能降低镀覆材料中的残留内应力、提高延展性、减少孔的数目和孔尺寸，或提高电镀层中颗粒粒径的均匀度。