本發(fā)明涉及核電產(chǎn)品及其制造
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種鋯合金管的鍍鎳方法及鍍鎳裝置。
背景技術(shù)：
：在鋯管上電鍍一層鎳層，防止鋯管氧化在表面形成一層氧化膜，阻止氫的吸附和解離，影響鋯管的吸氫性能，在核元件制造領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。由于各類元件的材料、結(jié)構(gòu)和用途不同，各種鋯合金管所用的電鍍方法和工裝設(shè)計差異較大。目前，鋯管鍍鎳主要是通過對鋯管內(nèi)、外表面分別電鍍的方式來實現(xiàn)，即先對鋯管的內(nèi)表面或外表面進行電鍍，電鍍結(jié)束后，對鍍層進行屏蔽處理，再對未鍍表面電鍍處理。采用內(nèi)、外表面分別電鍍的方法主要存在以下幾個缺點：1由于鋯管內(nèi)、外表面不是同時沉積鍍層，鍍層的厚度一致性較難保證；2由于內(nèi)、外表面不是同時電鍍，后鍍的鋯管表面由于沒有在短時間內(nèi)沉積鍍層，表面容易氧化，導(dǎo)致鍍層結(jié)合力不佳；3先鍍的表面若屏蔽不徹底，容易被電鍍?nèi)芤焊g，表面出此案腐蝕痕跡，影響美觀；4實施鋯管內(nèi)、外表面分別電鍍的方法，操作比較繁瑣，可靠性不高，并且效率較低。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明針對Φ8mm～Φ12mm，長度50mm～200mm細長管薄壁鋯-4合金管內(nèi)、外表面電鍍鎳層的需求，提供一種用于表面沉積鎳層的鋯合金管的鍍鎳方法及鍍鎳裝置。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：一種鋯合金管的鍍鎳裝置，該裝置包括電鍍槽，以及放置在電鍍槽內(nèi)的象形陽極、輔助陽極、電鍍工裝及鍍液；電鍍工裝為倒放“U型”結(jié)構(gòu)，電鍍工裝內(nèi)部為空腔，鍍液從電鍍工裝的下部入口進入電鍍工裝的空腔內(nèi)，然后從電鍍工裝的上部出口流出；鋯合金管放置于電鍍工裝中部的空腔內(nèi)，輔助陽極穿過電鍍工裝以及鋯合金管的中空內(nèi)腔；所述的象形陽極材料為電解鎳板，共四塊，均勻的分布于電鍍槽內(nèi)并位于鋯合金管周圍；所述的輔助陽極材料為鉑絲或鍍鉑鈦絲，沿鋯合金管的中心貫穿整個鋯管，其作用為保證鋯管內(nèi)表面電力線分布均勻，保證鎳離子在在鋯管內(nèi)壁均勻沉積。如上所述的一種鋯合金管的鍍鎳裝置，其所述的電鍍工裝由聚四氟乙烯材料加工而成。如上所述的一種鋯合金管的鍍鎳裝置，其所述的鋯合金管的結(jié)構(gòu)為(Φ8～Φ12)mm×(0.3～1)mm×(50～200)mm的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述的一種鋯合金管的鍍鎳方法，其包括如下步驟：a)首先對鋯合金管采用乙醇或丙酮等有機溶劑除油，流動水洗1～2分鐘；b)然后進行蝕刻，蝕刻溶液成分包括NH4HF2和H2SO4，其中NH4HF2濃度為12～20g/L，H2SO4濃度為0.2～0.6ml/L；蝕刻溶液溫度25～35℃，蝕刻時間2～3min；c)然后進行超聲水洗，時間：4～6min，溫度：25～35℃；d)將象形陽極、輔助陽極、電鍍工裝及鍍液放置在電鍍槽內(nèi)，鋯合金管放置于電鍍工裝中部的空腔內(nèi)，輔助陽極穿過電鍍工裝以及鋯合金管的中空內(nèi)腔；象形陽極材料為電解鎳板，共四塊，均勻的分布于電鍍槽內(nèi)并位于鋯合金管周圍；鍍液從電鍍工裝的下部入口進入電鍍工裝的空腔內(nèi)，然后從電鍍工裝的上部出口流出；電鍍時，采用的電鍍液成分包括NiSO4·6H2O、NiCl2·6H2O、以及H3BO3，其中NiSO4·6H2O濃度為30～350g/L、NiCl2·6H2O濃度為10～20g/L、H3BO3濃度為30～50g/L，PH值為3～4，溶液溫度為45～50℃，電流密度為0.5～2A/dm2。如上所述的一種鋯合金管的鍍鎳方法，其所述的鋯合金管內(nèi)、外表面同時沉積上了均勻完整的鎳層，鎳層厚度為(10±1)μm。如上所述的一種鋯合金管的鍍鎳方法，其電鍍時采用的脈沖電源參數(shù)的取值見表1。表1雙脈沖電源參數(shù)的取值頻率(Hz)正脈沖數(shù)負脈沖數(shù)正占空比(％)負占空比(％)10009912050本發(fā)明的效果在于：本發(fā)明提供了一種適用于直徑Φ10mm左右的鋯合金管內(nèi)、外表面同時沉積均勻鎳層的電鍍方法，以實現(xiàn)在鋯管內(nèi)、外表面同時沉積，以保證外觀、結(jié)合力良好以及厚度均勻一致的鎳層。本發(fā)明設(shè)計了適用于細長鋯管內(nèi)、外表面同時沉積均勻鎳層的電鍍裝置裝。通過采用象形陽極，實現(xiàn)了在高管外表面沉積均勻的鎳層；通過采用輔助陽極，實現(xiàn)了在鎳在高管內(nèi)壁的沉積；通過采用鍍液循環(huán)，使鋯管空腔內(nèi)的鎳離子得到及時補充，實現(xiàn)了鋯管內(nèi)、外表面的鎳沉積速率一致，最終得到了厚度一致的鍍層。本發(fā)明適用于鋯管鍍鎳的方法，通過采用NH4HF2、H2SO4與H2O的混合溶液對鋯管蝕刻處理，實現(xiàn)了在鋯管內(nèi)、外表面獲得均勻的微觀粗糙度，同時避免了采用其它蝕刻溶液造成的鋯管過度腐蝕，保證了鍍層與基體有著良好的機械結(jié)合；采用超聲波清洗的方法及時的去除了鋯管表面的蝕刻產(chǎn)物，避免了鍍層與基體之間因混入蝕刻產(chǎn)物而分層；采用以NiSO4·6H2O主鹽、NiCl2·6H2O陽極活化劑與H3BO3潤濕劑為主體的瓦特型鍍液，實現(xiàn)了在鋯管表面沉積鎳純度大于99.9％的的鍍層。采用開發(fā)的電鍍工裝與鍍鎳工藝，可在鋯管內(nèi)外表面同時沉積均勻完整的鎳層，鍍層厚度可控制在10±1μmm。附圖說明圖1為本發(fā)明所述的鋯管鍍鎳方式示意圖圖中：1.電鍍槽；2.象形陽極；3.輔助陽極；4.鋯合金管；5.電鍍工裝。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明所述的一種鋯合金管的鍍鎳方法及鍍鎳裝置作進一步描述。實施例1鋯合金管4的結(jié)構(gòu)為Φ8mm×1mm×150mm的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，本發(fā)明所述的一種鋯合金管的鍍鎳裝置，其包括電鍍槽1，以及放置在電鍍槽1內(nèi)的象形陽極2、輔助陽極3、電鍍工裝5及鍍液；電鍍工裝5為倒放“U型”結(jié)構(gòu)，由聚四氟乙烯材料加工而成，電鍍工裝5內(nèi)部為空腔，鍍液從電鍍工裝5的下部入口進入電鍍工裝5的空腔內(nèi)，然后從電鍍工裝5的上部出口流出；鋯合金管4放置于電鍍工裝5中部的空腔內(nèi)，輔助陽極3穿過電鍍工裝5以及鋯合金管4的中空內(nèi)腔；所述的象形陽極2材料為電解鎳板，共四塊，均勻的分布于電鍍槽1內(nèi)并位于鋯合金管4周圍；其作用是保證鋯管外表面的電力線均勻分布，并為鍍液提供鎳離子；所述的輔助陽極3材料為鉑絲或鍍鉑鈦絲，沿鋯合金管4的中心貫穿整個鋯管，其作用為保證鋯管內(nèi)表面電力線分布均勻，保證鎳離子在在鋯管內(nèi)壁均勻沉積。電鍍工裝5將輔助陽極3定位在鋯合金管4的中心位置；電鍍工裝5上、下兩端加工有供鍍液流動的通孔，鍍液通過循環(huán)泵頭底部流入鋯合金管4內(nèi)部，從鋯合金管4上端口流出，從而保證了鋯合金管4內(nèi)部鍍液中鎳離子的供應(yīng)，在輔助陽極3提供的電力線的作用下，實現(xiàn)在鋯管內(nèi)表面沉積。實施例2采用上述裝置的鋯合金管鍍鎳方法，工藝流程為：除油—水洗—蝕刻—去離子水超聲—鍍鎳，其具體包括如下步驟：a)首先對鋯合金管采用乙醇或丙酮等有機溶劑除油，流動水洗1分鐘；b)然后進行蝕刻，蝕刻溶液成分包括NH4HF2和H2SO4，其中NH4HF2濃度為15g/L，H2SO4濃度為0.5ml/L；蝕刻溶液溫度30℃，蝕刻時間2min；c)然后進行超聲水洗，時間：5min，溫度：30℃；d)將象形陽極2、輔助陽極3、電鍍工裝5及鍍液放置在電鍍槽1內(nèi)，鋯合金管4放置于電鍍工裝5中部的空腔內(nèi)，輔助陽極3穿過電鍍工裝5以及鋯合金管4的中空內(nèi)腔；象形陽極2材料為電解鎳板，共四塊，均勻的分布于電鍍槽1內(nèi)并位于鋯合金管4周圍；鍍液從電鍍工裝5的下部入口進入電鍍工裝5的空腔內(nèi)，然后從電鍍工裝5的上部出口流出；電鍍時，采用的電鍍液成分包括NiSO4·6H2O、NiCl2·6H2O、以及H3BO3，其中NiSO4·6H2O濃度為300g/L、NiCl2·6H2O濃度為15g/L、H3BO3濃度為40g/L，PH值4，溶液溫度45℃，電流密度1A/dm2。鋯合金管內(nèi)、外表面同時沉積上了均勻完整的鎳層，鎳層厚度為10±1μm。電鍍時采用的脈沖電源參數(shù)的取值見表1。表1雙脈沖電源參數(shù)的取值頻率(Hz)正脈沖數(shù)負脈沖數(shù)正占空比(％)負占空比(％)10009912050實施例3采用上述裝置的鋯合金管鍍鎳方法，工藝流程為：除油—水洗—蝕刻—去離子水超聲—鍍鎳，其具體包括如下步驟：a)首先對鋯合金管采用乙醇或丙酮等有機溶劑除油，流動水洗2分鐘；b)然后進行蝕刻，蝕刻溶液成分包括NH4HF2和H2SO4，其中NH4HF2濃度為18g/L，H2SO4濃度為0.4ml/L；蝕刻溶液溫度28℃，蝕刻時間3min；c)然后進行超聲水洗，時間：5min，溫度：28℃；d)將象形陽極2、輔助陽極3、電鍍工裝5及鍍液放置在電鍍槽1內(nèi)，鋯合金管4放置于電鍍工裝5中部的空腔內(nèi)，輔助陽極3穿過電鍍工裝5以及鋯合金管4的中空內(nèi)腔；象形陽極2材料為電解鎳板，共四塊，均勻的分布于電鍍槽1內(nèi)并位于鋯合金管4周圍；鍍液從電鍍工裝5的下部入口進入電鍍工裝5的空腔內(nèi)，然后從電鍍工裝5的上部出口流出；電鍍時，采用的電鍍液成分包括NiSO4·6H2O、NiCl2·6H2O、以及H3BO3，其中NiSO4·6H2O濃度為200g/L、NiCl2·6H2O濃度為18g/L、H3BO3濃度為45g/L，PH值4，溶液溫度48℃，電流密度1A/dm2。鋯合金管內(nèi)、外表面同時沉積上了均勻完整的鎳層，鎳層厚度為10±1μm。實施例3將Φ8mm×0.5mm×100mm的鋯-4合金管，采用上述裝置的鋯合金管鍍鎳方法，其具體包括如下步驟：a)首先對鋯合金管采用乙醇或丙酮等有機溶劑除油，流動水洗2分鐘；b)然后進行蝕刻，蝕刻溶液成分包括NH4HF2和H2SO4，其中NH4HF2濃度為12g/L，H2SO4濃度為0.2ml/L；蝕刻溶液溫度35℃，蝕刻時間3min；c)然后進行超聲水洗，時間：6min，溫度35℃；d)將象形陽極2、輔助陽極3、電鍍工裝5及鍍液放置在電鍍槽1內(nèi)，鋯合金管4放置于電鍍工裝5中部的空腔內(nèi)，輔助陽極3穿過電鍍工裝5以及鋯合金管4的中空內(nèi)腔；象形陽極2材料為電解鎳板，共四塊，均勻的分布于電鍍槽1內(nèi)并位于鋯合金管4周圍；鍍液從電鍍工裝5的下部入口進入電鍍工裝5的空腔內(nèi)，然后從電鍍工裝5的上部出口流出；電鍍時，采用的電鍍液成分包括NiSO4·6H2O、NiCl2·6H2O、以及H3BO3，其中NiSO4·6H2O濃度為30g/L、NiCl2·6H2O濃度為20g/L、H3BO3濃度為30g/L，PH值4，溶液溫度50℃，電流密度0.5A/dm2。鋯合金管內(nèi)、外表面同時沉積上了均勻完整的鎳層，鎳層厚度為(10±1)μm。實施例4將Φ12mm×1mm×200mm的鋯-4合金管，采用上述裝置的鋯合金管鍍鎳方法，其具體包括如下步驟：a)首先對鋯合金管采用乙醇或丙酮等有機溶劑除油，流動水洗1分鐘；b)然后進行蝕刻，蝕刻溶液成分包括NH4HF2和H2SO4，其中NH4HF2濃度為20g/L，H2SO4濃度為0.6ml/L；蝕刻溶液溫度25℃，蝕刻時間2min；c)然后進行超聲水洗，時間：4min，溫度：25℃；d)將象形陽極2、輔助陽極3、電鍍工裝5及鍍液放置在電鍍槽1內(nèi)，鋯合金管4放置于電鍍工裝5中部的空腔內(nèi)，輔助陽極3穿過電鍍工裝5以及鋯合金管4的中空內(nèi)腔；象形陽極2材料為電解鎳板，共四塊，均勻的分布于電鍍槽1內(nèi)并位于鋯合金管4周圍；鍍液從電鍍工裝5的下部入口進入電鍍工裝5的空腔內(nèi)，然后從電鍍工裝5的上部出口流出；電鍍時，采用的電鍍液成分包括NiSO4·6H2O、NiCl2·6H2O、以及H3BO3，其中NiSO4·6H2O濃度為350g/L、NiCl2·6H2O濃度為10g/L、H3BO3濃度為50g/L，PH值3，溶液溫度45℃，電流密度2A/dm2。鋯合金管內(nèi)、外表面同時沉積上了均勻完整的鎳層，鎳層厚度為(10±1)μm。電鍍時采用的脈沖電源參數(shù)的取值見表2。表2雙脈沖電源參數(shù)的取值頻率(Hz)正脈沖數(shù)負脈沖數(shù)正占空比(％)負占空比(％)10009912050當前第1頁1 2 3