專利名稱:核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核控制棒驅(qū)動裝置的加工領(lǐng)域，具體是一種核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層，以及該表面防腐涂層的制備方法。
背景技術(shù)：
核反應(yīng)堆控制方面是核電的重要核心技術(shù)之一，如果反應(yīng)堆在運(yùn)行時(shí)發(fā)生事故或出現(xiàn)某種緊急情況，則可利用控制系統(tǒng)迅速將控制棒插入反應(yīng)堆中，約在2秒內(nèi)就可以將反應(yīng)堆關(guān)閉，確保反應(yīng)堆的安全可靠。因此，核控制棒驅(qū)動裝置(Control Rod Drive Mechanism，簡稱CRDM)在整個(gè)系統(tǒng)中起著非常重要的作用?？刂瓢趄?qū)動裝置中的線圈室一旦安裝完成后，將在濕度較大的空氣中，服役長達(dá)30年左右之久，線圈室的基體材料為鑄鐵材料，在大氣中很容易氧化，在其表面產(chǎn)生一層氧化物，發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，該現(xiàn)象會影響控制棒驅(qū)動裝置線圈的正常工作，更嚴(yán)重的是影響控制棒驅(qū)動裝置整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，這種現(xiàn)象在核電領(lǐng)域是決不允許出現(xiàn)的情況。因而，需要在線圈室表面制備一層防腐涂層，以防線圈室在長期工作中產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，影響核控制棒驅(qū)動裝置的有效運(yùn)行。
目前，國外控制棒驅(qū)動裝置制造商為了防止線圈室在長期工作中產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象， 采取的是在控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面制備一層鋅涂層，以此為線圈室表面提供極好的陰極保護(hù)，即使在極其苛刻的腐蝕環(huán)境下，防腐涂層局部破損，鋅涂層仍能具有長期犧牲其本身而對線圈室基體形成保護(hù)之效果，可有效防止線圈室產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象。然而，為了實(shí)現(xiàn)利益最大化以及對國家發(fā)展戰(zhàn)略方面的考慮，國外制造商將該技術(shù)列為其核心的、且不可轉(zhuǎn)讓的技術(shù)。國內(nèi)的核控制棒驅(qū)動裝置制造商不得不花費(fèi)高昂的價(jià)格從國外進(jìn)口產(chǎn)品，這不僅制約了國內(nèi)核控制棒驅(qū)動裝置制造商的正常發(fā)展，更為嚴(yán)重的是關(guān)乎國家綜合發(fā)展命脈的核電事業(yè)受制于人。
為打破技術(shù)壟斷，形成自主知識產(chǎn)權(quán)，實(shí)現(xiàn)核控制棒驅(qū)動裝置熱噴涂涂層國產(chǎn)化， 進(jìn)行核控制棒驅(qū)動裝置線圈室噴涂鋅防腐涂層國產(chǎn)化的研發(fā)意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對我國在核控制棒驅(qū)動裝置線圈室防腐技術(shù)方面的空白， 打破國外控制棒驅(qū)動裝置制造商的技術(shù)封鎖及壟斷，自主研發(fā)一種抗氧化性能好、線圈室不易產(chǎn)生銹蝕、能有效延長線圈室使用壽命的核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層，以及該表面防腐涂層的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
—種核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層，所述表面防腐涂層是Si涂層，采用絲材火焰噴涂方法制得。
所述表面防腐涂層位于線圈室所有表面，所述所有表面包括外表面、內(nèi)表面和內(nèi)表面上小孔表面。
所述表面防腐涂層的厚度為0. 05 0. 13mm。[0010]優(yōu)選的，所述表面防腐涂層的厚度為0. 09 0. 10mm。
一種上述核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層的制備方法，包括下列順序步驟
(1).使用清洗液清潔待噴涂的線圈室表面，并吹干；
(2).對待噴涂表面做噴砂預(yù)處理，去除表面鈍化層，并凈化表面，增加待噴涂表面的粗糙度；
(3).在大氣環(huán)境下，使用送絲控制裝置穩(wěn)定輸送ai絲，使用以丙烷和氧氣為燃?xì)獾慕z材火焰噴槍噴涂&絲，在線圈室表面沉積ai涂層。
步驟(3)中的噴涂具體參數(shù)是氧氣壓力為40 60PSI，氧氣流量為60 85NLPM， 丙烷壓力為30 50PSI，丙烷流量為6 20NLPM，壓縮空氣壓力為60 80PSI，壓縮空氣流量為580 680NLPM，送絲速度為1. 5 4. Om/min，噴涂距離為100 180mm。
步驟(3)中的噴槍噴嘴內(nèi)徑為Φ3. 175 mm。
步驟(3)中的Si絲規(guī)格為Φ3. 17 mm，Si絲成分要求是標(biāo)稱Si為99. 995%， Pb、Cd、Fe、Sn、Cu和Al雜質(zhì)元素之和< 0. 005% ；并且單個(gè)雜質(zhì)元素的含量要求是 Pb 彡 0. 003%、Cd 彡 0. 003%、Fe 彡 0. 002%、Sn 彡 0. 001%、Cu 彡 0. 001%、Al 彡 0. 001%。
步驟(1)中的清洗液采用以3:1比例混合的丙酮和無水乙醇清洗液，使用超聲波進(jìn)行清潔處理。
步驟(1)中的吹干是以經(jīng)過過濾器過濾和加熱器加熱的溫度為20 50°C的干凈、
干燥壓縮空氣吹干。
步驟(2)中的噴砂采用混合白剛玉，所述混合白剛玉是由M #白剛玉、46#白剛玉和60#白剛玉以6 3 1的比例混合而成。
步驟(2)中的噴砂具體參數(shù)是噴砂壓力為0.3 0.6MPa，噴砂角度為15 75°， 噴砂距離為100 150mm。
本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是
本發(fā)明通過在核控制棒驅(qū)動裝置的線圈室表面噴涂ai絲材形成防腐涂層，該防腐涂層對線圈室能起到長效防腐的保護(hù)作用，防止線圈室因氧化而產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，延長了該部件的使用壽命，有效保證了控制棒驅(qū)動裝置系統(tǒng)的穩(wěn)定和正常運(yùn)行；
本發(fā)明的制備方法采用以丙烷和氧氣為燃?xì)獾慕z材火焰噴涂工藝，將ai防腐涂層成功應(yīng)用到控制棒驅(qū)動裝置的線圈室上，該方法在噴涂過程中線圈室的溫度低于150°C，噴涂后無需后續(xù)熱處理，線圈室不會變形；并且該ai防腐涂層表面無肉眼可見缺陷，沒有裂紋、 起泡、結(jié)塊或無涂層等有害缺陷，涂層表面顏色一致，涂層厚度均勻，涂層致密，孔隙率低， 涂層的附著力良好，經(jīng)檢測無涂層剝落情況。此外，在線圈室上制備ai防腐涂層也有效降低了生產(chǎn)控制棒驅(qū)動裝置線圈室的成本，可保證線圈室長期穩(wěn)定服役，保證核控制棒驅(qū)動裝置穩(wěn)定運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)效果顯著。
本發(fā)明所制得的核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層性能優(yōu)異，涂層表面外觀、涂層厚度、涂層附著力均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，詳見表1。
表1核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層的性能表
權(quán)利要求
1.一種核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層，其特征在于，所述表面防腐涂層是ai 涂層，采用絲材火焰噴涂方法制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層，其特征在于，所述表面防腐涂層位于線圈室所有表面，所述所有表面包括外表面、內(nèi)表面和內(nèi)表面上小孔表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層，其特征在于，所述表面防腐涂層的厚度為0. 05 0. 13mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層，其特征在于，所述表面防腐涂層的厚度為0. 09 0. 10mm。
5.一種權(quán)利要求
1所述核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層的制備方法，包括下列順序步驟(1).使用清洗液清潔待噴涂的線圈室表面，并吹干；(2).對待噴涂表面做噴砂預(yù)處理，去除表面鈍化層，并凈化表面，增加待噴涂表面的粗糙度；(3).在大氣環(huán)境下，使用送絲控制裝置穩(wěn)定輸送ai絲，使用以丙烷和氧氣為燃?xì)獾慕z材火焰噴槍噴涂ai絲，在線圈室表面沉積ai涂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層的制備方法，其特征在于，步驟(3)中的噴涂具體參數(shù)是氧氣壓力為40 60PSI，氧氣流量為60 85NLPM，丙烷壓力為30 50PSI，丙烷流量為6 20NLPM，壓縮空氣壓力為60 80PSI，壓縮空氣流量為 580 680NLPM，送絲速度為1. 5 4. Om/min，噴涂距離為100 180mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5所述核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層的制備方法，其特征在于，步驟(3)中的噴槍噴嘴內(nèi)徑為Φ3. 175 mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求
5所述核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層的制備方法，其特征在于，步驟(3)中的Si絲規(guī)格為Φ3. 17 mm, Zn絲成分要求是標(biāo)稱Si為99. 995%，Pb、Cd、 Fe、Sn、Cu和Al雜質(zhì)元素之和< 0. 005% ；并且單個(gè)雜質(zhì)元素的含量要求是Pb ( 0. 003%、 Cd 彡 0. 003%、Fe 彡 0. 002%、Sn 彡 0. 001%、Cu 彡 0. 001%、Al 彡 0. 001%。
9.根據(jù)權(quán)利要求
5所述核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層的制備方法，其特征在于，步驟(1)中的清洗液采用以3:1比例混合的丙酮和無水乙醇清洗液，使用超聲波進(jìn)行清潔處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求
5所述核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層的制備方法，其特征在于，步驟(1)中的吹干是以經(jīng)過過濾器過濾和加熱器加熱的溫度為20 50°C的干凈、干燥壓縮空氣吹干。
11.根據(jù)權(quán)利要求
5所述核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層的制備方法，其特征在于，步驟(2)中的噴砂采用混合白剛玉，所述混合白剛玉是由M #白剛玉、46#白剛玉和 60#白剛玉以6:3:1的比例混合而成。
12.根據(jù)權(quán)利要求
5所述核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層的制備方法，其特征在于，步驟(2)中的噴砂具體參數(shù)是噴砂壓力為0. 3 0. 6MPa，噴砂角度為15 75°，噴砂距離為100 150mm。
專利摘要
一種核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面防腐涂層及其制備方法，表面防腐涂層是Zn涂層，位于線圈室所有表面，厚度為0.05～0.13mm，采用絲材火焰噴涂方法制得。制備方法包括(1).使用清洗液清潔待噴涂的線圈室表面，并吹干；(2).對待噴涂表面做噴砂預(yù)處理，去除表面鈍化層，并凈化表面，增加待噴涂表面的粗糙度；(3).在大氣環(huán)境下，使用送絲控制裝置穩(wěn)定輸送Zn絲，使用以丙烷和氧氣為燃?xì)獾幕鹧鎳姌寚娡縕n絲，在線圈室表面沉積Zn涂層。它通過在核控制棒驅(qū)動裝置線圈室表面噴涂Zn絲材形成防腐涂層，對線圈室能起到長效防腐的保護(hù)作用，防止線圈室因氧化而產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，延長了該部件的使用壽命，有效保證了核控制棒驅(qū)動裝置系統(tǒng)正常運(yùn)行。
文檔編號G21C7/12GKCN102436855SQ201110297283
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月29日
發(fā)明者何明義, 馮文, 向旭東, 張偉剛, 曹曉英, 李定駿, 李正超, 王偉, 胡維成 申請人:東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan