一种金属铀表面钝化改性层及其制备方法

摘要

本发明公开了一种金属铀表面钝化改性层及其制备方法，目的在于开发一种工艺简便、杂质可控性强的氮掺杂钝化技术，以解决金属铀材料表面腐蚀的问题，该钝化改性层的基体为铀，所述钝化改性层的主要成分为UN₂。本发明在控制真空室内杂质状态的前提下，在金属铀的表面通过氮离子束轰击引入氮元素，并结合辅助加热使氮元素向金属铀内部扩散，从而在金属铀的表面形成UN₂钝化改性层，显著增强金属铀表面的耐腐蚀能力。本发明针对金属纯铀的表面钝化、改性，提供了一种解决铀表面腐蚀问题的全新途径，本发明的UN₂钝化改性层内部结构致密，与金属基体结合紧密，钝化改性层中基本不含有氧化物夹杂或缺陷，提高了钝化改性层的防腐蚀能力。

主权项

一种金属铀表面钝化改性层，其特征在于，所述钝化改性层的基体为铀，所述钝化改性层的主要成分为UN₂；该钝化改性层采用包括如下步骤的方法制备而成：（1）控制环境：首先去除金属铀表面的氧化层，再分别用酒精、丙酮、压缩氮气对去除氧化层的金属铀进行表面清洗，再将清洗后的金属铀放入真空室中，然后将真空室内抽真空至8×10^‑4Pa以下，并将真空室在80℃~150℃下烘烤1h~2h；（2）制备钝化改性层：向步骤1烘烤后的真空室内充入高纯氮气，至真空室内的压力为20~100Pa，再向真空室内施加偏压，使氮气离化，在金属铀表面形成能量为500~2000eV，束流强度为20~200μA/cm²的氮离子流，氮离子流轰击金属铀表面，将氮引入金属铀表面内，在氮离子轰击金属铀表面的同时，将金属铀表面温度升至200℃~400℃，反应一段时间后，即在金属铀表面形成钝化改性层。