Покрытие хромовое: Гальваническое хромирование — СПГ-Композит

Содержание

Томские ученые разрабатывают хромовое покрытие для защиты топливных таблеток


Авторизация
Регистрация

Сброс пароля


Подпишитесь на
«СР-КУРЬЕР»
Быстрая и маленькая, как атом, газета — доставляем свежие новости из «Росатома», России и мира прямиком в ваш почтовый ящик


Больше не показывать


Вы знаете больше и готовы рассказать?

У вас есть интересная история или вы знаете больше о теме, по которой мы уже выпустили материал. Поделитесь с СР любой идеей. Ждем ваших сообщений!




Прикрепить файл

Отправить

В Томском политехническом университете изучают свойства хромового покрытия для защиты циркониевых оболочек твэлов. Оно позволяет замедлить окисление и оттянуть момент разгерметизации оболочек. По предварительным расчетам, фора составит около двух часов, что позволит операторам АЭС выиграть время в случае аварии. Работа — ​часть большого проекта по созданию толерантного топлива.

Эксперименты с образцами из циркониевых сплавов в ТПУ проводят больше двух лет. Ученые уже определили оптимальный режим нанесения хромового покрытия и подобрали идеальную толщину. Теперь испытывают на прочность сварные швы с защитным покрытием. Работы идут в лаборатории с вакуумной ионно-плазменной установкой, она незаменима в ряде важных материаловедческих проектов.

Карусель для оболочки

«Длина твэла в реальной тепловыделяющей сборке — ​4 м, а мы работаем с фрагментами оболочек длиной всего 40 мм, — ​рассказывает доцент Научно-образовательного центра Вейнберга ТПУ Дмитрий Сиделев. — ​Моем образцы в мыльном растворе, ополаскиваем в спирте, кипятим, фиксируем в вакуумной камере и герметизируем ее. На следующем этапе выполняется финишная плазменная очистка: образцы вращаются вокруг себя и центральной оси планетарной карусели. Периодически они попадают в зону воздействия потока ионов аргона с энергией порядка 2 тыс. эВ. Ионы бомбардируют поверхность образцов и распыляют остаточное загрязнение. Покрытие наносим, используя магнетронную распылительную систему с хромовыми мишенями. За один трехчасовой цикл покрываем 16 образцов».

На циркониевых оболочках твэлов, работающих сейчас в водо-водяных энергетических реакторах, защитного покрытия нет. Во время работы «Росатома» над толерантным, устойчивым к авариям, топливом возник подпроект по улучшению характеристик поверхности тепловыделяющих элементов.

«При облучении топлива из урана потоком нейтронов начинается цепная реакция деления, сопровождающаяся выделением энергии, которая передается теплоносителю, — ​поясняет Дмитрий Сиделев. — ​При нарушении режима работы реактора, аварийных ситуациях повышается риск развития самоподдерживающейся пароциркониевой реакции, приводящей к интенсивному окислению поверхности оболочек ТВС, выделению дополнительного тепла и генерации водорода. В результате этого целостность ТВС может нарушиться, а урановое топливо — ​попасть в активную зону и вызвать радиационное загрязнение. Покрытие необходимо, чтобы замедлить процесс окисления оболочки при аварии на реакторе».

Хром выбрали за жаростойкость, устойчивость к окислению и коррозии. Экспериментировали и с другими составами, но они показали себя не так хорошо. В 2020 году ТПУ выиграл трехлетний грант Российского научного фонда «Разработка научно-технических основ формирования покрытий хрома на циркониевом сплаве Э110, включая сварные соединения, для изготовления устойчивых к аварийным ситуациям компонентов активной зоны ядерных реакторов». В плане работ уже было указано, с каким покрытием нужно экспериментировать.

Эксперимент по высокотемпературному окислению оболочек твэлов: слева до окисления, справа — после

Акцент на швах

«Мы работаем в интересах «Росатома», но не по заказу госкорпорации, нас финансирует Российский научный фонд, — ​поясняет Дмитрий Сиделев. — ​«Росатом» начал эту работу раньше, там несколько инвестпроектов по толерантному топливу. У атомщиков новые виды материалов оболочек проходят реакторные испытания, а мы ограничены возможностями лаборатории. Но мы сделали акцент не только на оболочках, но и на сварных соединениях. Для наших исследований стартовая задача — ​добиться, чтобы твэлы выдерживали более двух часов при температуре 1,2 тыс. °C в потоке пара. Но, по нашим оценкам, это не предел. Будь у инженеров АЭС «Фукусима» твэлы с хромовыми покрытиями, беды могло бы и не случиться».

Исследовательская группа несколько раз меняла условия получения хромовых покрытий, чтобы добиться максимальной плотности микроструктуры. Толщина защитного хромового покрытия — ​10–15 мкм, оно может обеспечить высокую коррозионную стойкость оболочки твэла.

Новая часть большой работы — ​эксперименты со стыковыми соединениями сплава Э110, полученными лазерной сваркой. «Сварка — ​серьезное испытание для циркония, — ​говорит Дмитрий Сиделев. — ​В области теплового воздействия меняется кристаллическая и микроструктура сплава, что приводит к ускоренному окислению этих участков. Нам было важно досконально изучить поведение сварных соединений с защитным покрытием, выяснить роль морфологии поверхности в зоне сварки. На испытательном стенде мы смотрели, как оболочка ведет себя в аварийной ситуации. Нормальная рабочая температура в реакторе типа ВВЭР — ​360 °C, мы испытывали образцы при температуре свыше 1,1 тыс. °C и выдерживали их разное время: от двух минут до нескольких часов. Потом изучали структуру, степень окисления».

Главный вывод — ​покрытие заметно снижает окисление и, соответственно, риск разгерметизации сварных соединений. Результаты исследования опубликованы в журнале Corrosion Science (Q1, IF 7.205). «Мы вскрыли несколько важных моментов влияния микроструктуры сплава на кинетику его окисления, роль морфологии поверхности сварного соединения, — ​отмечает Дмитрий Сиделев. — ​С этими вопросами нужно продолжать работу».

В ТПУ ищут новые способы улучшить защитные свойства хромовых покрытий и выясняют, насколько губительным может быть воздействие водорода на циркониевые сплавы с хромовыми покрытиями в случае аварии, поскольку водород всегда появляется при окислении оболочки.

«Мы надеемся, что наши научные результаты будут использованы для создания промышленной технологии осаждения защитных покрытий из хрома на циркониевые оболочки твэлов, а также для модификации поверхности элементов активной зоны, на которых применяется сварка. Помимо этого, наш коллектив подал заявку на конкурс аванпроектов «Росатома». Цель проекта — ​создание технологии осаждения защитных покрытий», — ​подытоживает Дмитрий Сиделев.


Есть интересная история?


Напишите нам


Читайте также:


Качество — хромовое покрытие — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Cтраница 2

От операций механической подготовки поверхностей, предшествующей их хромированию, существенно зависит качество хромового покрытия деталей.
 [16]

Какая существует зависимость при хромировании между концентрацией основных компонентов электролита, режимом хромирования ( температурой и плотностью тока) и качеством хромовых покрытий.
 [17]

Перед выполнением работы необходимо ознакомиться: 1) с электролитическим хромированием и назначением хромовых покрытий; 2) с требованиями, предъявляемыми к хромовым покрытиям в зависимости от их назначения; 3) с влиянием концентрации S04 -, Сг и Fe в электролите для хромирования на качество хромовых покрытий; 4) с взаимосвязью при хромировании между концентрацией основных компонентов электролита, плотностью тока, температурой и качеством пок рытий; 5) с методами испытания хромовых покрытий.
 [18]

Особым объектом контроля является также качество хромовых покрытий. Качество хромовых покрытий на деталях пресс-форм определяют нанесением на их поверхность раствора медного купороса. Если на поверхности слоя хрома, смоченного раствором медного купороса, в течение 3 — 5 мин не появляются признаки отложения контактной меди, то такое покрытие считается коррозионноустойчивым. Толщину слоя хрома определяют магнитным толщиномером.
 [19]

Качество хромового покрытия во многом зависит от подготовки поверхности к хромированию и режима процесса. Подготовку поверхности деталей к хромированию выполняют в следующем порядке.
 [20]

Составы и режимы для электролитов черного хромирования.
 [21]

Качество хромового покрытия должно отвечать требованиям ГОСТ 9.301 — 78 Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Визуально оценивается состояние поверхности и фиксируются такие дефекты, как шишковатые наросты, непокрытые участки, отслаивание, подгар и пятнистость. Толщина покрытия и пористость определяются по ГОСТ 9.302 — 79 Покрытия металлические и неметаллические неорганические.
 [22]

В связи с тем, что характер пористости оказывает решающее значение на износ сопряженной детали, при применении пористого хромирования необходим строгий контроль пористости. Контроль качества хромового покрытия п-накатке, по сравнению с контролем пористого хрома, значительно про ще, так как здесь нужно контролировать только размеры отпечатков. Шаг задается самой накаткой и продольной подачей.
 [23]

Схема установки для электроосаждения металлов.
 [24]

По окончании каждого опыта катод промывают водой, удаляют с него влагу фильтровальной бумагой и сушат в сушильном шкафу. Покрытые катоды сохраняют для того, чтобы можно было судить о качестве хромового покрытия на них.
 [25]

Хромирование струйное и в проточном электролите заключается в постоянной подаче электролита в зону электролиза, что обеспечивает перемешивание его в межэлектродном пространстве. При этом возрастает поток подводимых ионов и облегчается разряд ионов на катоде. Кроме того, постоянное обновление электролита способствует повышению проводимости электролита, быстрому отводу газов, выделяющихся в процессе электролиза, уменьшению степени насыщения деталей водородом и улучшению качества хромовых покрытий.
 [26]

При подготовке алюминия к нанесению гальванопокрытий применяются тонкие защитные пленки цинка. Кудрявцевым предложены добавки, дающие тонкие, подвижные пленки металлов, повышающих перенапряжение водорода. В процессах щелочного лужения по работам А. П. Машовца и С. Я. Пасечника для защиты анода используются видимые на глаз окиспыо пленки. Известно также, что для улучшения качества хромовых покрытий изделия предварительно обрабатываются в электролите анодно.
 [27]

В процессе электролиза необходимо обеспечивать надежность контакта анода со штангой ванны. Недопустимо применение анодов, подвешенных на крючках и продетых в отверстия, так как контакт должен быть постоянным. Новые аноды следует вводить в ванну под током. Для улучшения рассеивающей способности сернокислотных электролитов одновременно с анодами из сплава Pb — Sb — Ag рекомендуется завешивать аноды из армко-железа. В случае применения стальных анодов содержание железа в ванне хромирования составляет 10 г / л при декоративном и 30 г / л при твердом покрытии. Однако примеси железа ухудшают качество хромовых покрытий.
 [28]

Как показывает опыт, в результате гидролиза, либо вследствие воздействия щелочных реагентов здесь возможно образование не только простейших гидратов окиси хрома, но и более сложных соединений, состоящих из гидроокисей или основных солей хрома и других метарлов-приме-сей, присутствующих в электролите. При этом в первую очередь образуются те соединения, растворимость которых наименьшая. Опыты показали также, что рН образования гидроокиси меди, никеля, кальция, магния лежит выше рН образования Сг ( ОН) 3, в связи с чем их гидраты не выпадают вместе с труднорастворимыми соединениями хрома. Поэтому названные примеси не оказывают существенного влияния на процесс осаждения хрома. Накопление анионов Сг -, SO4 и других также не оказывает заметного действия на рН гидратообразования. Наличие органических примесей увеличивает содержание в электролите трехвалентного хрома. В результате у катода создается повышенная концентрация трехвалентного хрома. В связи с этим было обнаружено, что органические примеси молекулярного строения оказывают вредное влияние на качество хромовых покрытий, обусловливая образование темных полос, налетов крупных пор, иногда доходящих до основного металла.
 [29]

Страницы:  

   1

   2

Мгновенное хромирование — Отделочные услуги

Флеш-хромирование

Связаться с нами

Когда инженерам требуется обработка поверхности твердым покрытием, которое будет способно выдерживать легкий износ и коррозию при соблюдении допусков на точную посадку, хромирование является одним из наиболее широко используемых вариантов. Мгновенное хромирование идеально подходит для тех случаев, когда процессы последующего покрытия нецелесообразны.

На протяжении многих лет компания U.S. Chrome предлагает хромированное покрытие для широкого спектра применений в каждой отрасли. Что определяет наши услуги по хромированию, так это способность предлагать точные решения, необходимые для каждого применения. Позвольте нашей команде специалистов по прецизионному нанесению покрытий разработать решение для вашего применения.

Связаться с нами

Особенности и преимущества хромированного покрытия

  • Идеально подходит для легкого износа
  • В соответствии с жесткими допусками
  • Повышенная износостойкость, твердость поверхности и устойчивость к царапинам
  • Пониженный коэффициент трения
  • Защита от коррозии
  • Улучшенные свойства высвобождения
  • Превосходная прочность сцепления с основным металлом

US Chrome — одна из немногих компаний, располагающих большими резервуарами для мгновенного хромирования, способными вместить до 20 футов в длину и 8 тонн.

Think U.S. Chrome

Уже более 80 лет мы помогаем инженерам находить решения проблем покрытия поверхностей.

ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ

Часто задаваемые вопросы

Что такое флэш-хромирование?

Гальванопокрытие мгновенным хромированием аналогично промышленному гальванопокрытию твердым хромом в том смысле, что его наносят в ванне с хромовой кислотой, но процесс гальванического покрытия завершается довольно быстро, поскольку требуемая толщина намного меньше. Флэш-хромирование добавляет очень тонкий слой хрома, обычно состоящий из отложений толщиной от 0,0002 дюйма до 0,0005 дюйма. Этот тонкий слой хрома позволяет получить твердое покрытие на поверхностях с жесткими допусками.

Твердый хром по сравнению с блестящим хромом

Мягкий хром приводит к образованию тонкого слоя хрома, подходящего для применений, требующих легкой защиты от износа и коррозии, пониженного коэффициента трения, улучшенных разделительных свойств и более строгих допусков при обработке после нанесения покрытия не практичны.

Твердый хром подходит для применений, требующих повышенной износостойкости и коррозионной стойкости, пониженного коэффициента трения, а также часто требует работы станка для обработки пластин для достижения определенного размера и качества поверхности.

Какие материалы можно хромировать?

Флэш-хром можно наносить гальванопокрытием на многие типы металлов, но химический состав, необходимый для этого, различается в зависимости от подложки. Это может быть трудной задачей при нанесении покрытия на изготовленные компоненты. U.S. Chrome предлагает мгновенное хромирование на многих поверхностях, включая алюминий , титан , инконель, латунь, медь, сталь, никелевые сплавы, чугун, бронзу и многие другие экзотические металлы.

Какие приложения используют flash chrome?

Мгновенное хромирование широко используется в случаях с очень жесткими допусками и там, где налипание материала нежелательно. Области применения, где более толстое покрытие было бы невыгодно, поступают из каждой отрасли, включая аэрокосмическую , медицинскую и оборонную . Эти применения выигрывают от коррозионной стойкости, низкого износа и уменьшения истирания, а также более плавного высвобождения.

Предлагает ли U.S. Chrome покрытие Flash Chrome рядом со мной?

U.S. Chrome предлагает услуги мгновенного хромирования по адресам , Иллинойс, , , Нью-Йорк, , , Огайо, , и , Коннектикут, . Каждое местоположение имеет стратегическое расположение для быстрой и эффективной доставки в любую точку США и по всему миру.

Отделка