论文部分内容阅读
金属铀具有高化学活性，在许多环境中极易发生氧化腐蚀。本论文主要采用PVD技术中的磁控溅射镀膜（MS或RMS）及部分用等离子喷涂（PS）和热氧化（TO）表面处理技术研究了铀的具有代表性的三种防腐保护镀层，即单质Al、氧化物Al2O3和合金Al-Zn镀层。实验力图在制备技术、工艺参数及镀层的微结构和性能之间找到一些内在的联系，探索综合性能较好的防腐蚀镀层。主要实验结果如下： 不同的制备技术或工艺及参数显著影响镀层的一些组织、结构。在基体上施加-100V低偏压时，Al、Al2O3和Al-Zn镀层三种镀层的组织均致密，但在-300V偏压时，铝镀层组织呈开放式结构，致密性差。偏压对铝镀层残余应力的影响较小，且总体变化不大，但在-100V偏压下，Al-Zn镀层的成分有明显的择优溅射现象。采用PS法获得的Al2O3镀层的表面粗糙、致密度低，TO法和RMS法获得的较好。循环氩离子轰击镀方法可促进使膜-基界面原子间的扩散或键合，有利于提高膜-基结合强度。 电化学参数计算或盐雾腐蚀结果表明，镀层的致密程度与其对铀基体的保护性能呈现了较好的一致性：镀层越致密，其保护性越好，即-100V偏压下的铝镀层和RMS、TO法制备的Al2O3镀层；镀层越疏松，其保护性越差，即-300V偏压下的铝镀层和PS法制备的Al2O3镀层。磨损实验结果表明，镀层的抗磨损性能与其本身的物化性质有关，Al2O3镀层的抗磨损性最好。实验还发现，相对于铀基体，Al-Zn镀层随偏压的增加可由阳极性镀层转变为阴极性镀层。 可以看出，制备技术或工艺及参数的选择对镀层成分、微结构的影响是非常明显的，由此进一步显著影响镀层的性能。经比较分析我们认为在适当的低偏压条件下，采用RMS或TO方法获得的Al2O3镀层的综合性能最好。在已有基础上，可尝试在铀上制备Al2O3／Al这种梯度镀层，以期进一步提高对铀的防腐保护性能。