[go: up one dir, main page]

DE69217784T2 - Verfahren zur Passivierung von Zirkonium und seinen Legierungen - Google Patents

Verfahren zur Passivierung von Zirkonium und seinen Legierungen

Info

Publication number
DE69217784T2
DE69217784T2 DE69217784T DE69217784T DE69217784T2 DE 69217784 T2 DE69217784 T2 DE 69217784T2 DE 69217784 T DE69217784 T DE 69217784T DE 69217784 T DE69217784 T DE 69217784T DE 69217784 T2 DE69217784 T2 DE 69217784T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
zirconium
nickel
article
acid
electrolyte
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69217784T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69217784D1 (de
Inventor
Michael J Kirkman
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Framatome ANP Richland Inc
Original Assignee
Siemens Nuclear Power Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Nuclear Power Corp filed Critical Siemens Nuclear Power Corp
Publication of DE69217784D1 publication Critical patent/DE69217784D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69217784T2 publication Critical patent/DE69217784T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02Fuel elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/26Anodisation of refractory metals or alloys based thereon
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Zirkonium und Zirkoniumlegierungen zur Verwendung in Kernreaktoranordnungen und insbesondere Verfahren zur Erhöhung der Hydridbeständigkeit des Zirkoniums und der Zirkoniumlegierungen.
  • STAND DER TECHNIK
  • Zirkonium und Zirkoniumlegierungen sind aufgrund ihrer strukturellen und anderen Eigenschaften für die Verwendung in Kernreaktoranordnungen interessant. Derartige Materialien haben beispielsweise einen kleinen Neutronenwirkungsquerschnitt, gute mechanische Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen und verhältnismäßig geringe Wärmeausdehnungskoeffizienten. Derartige Legierungen weisen jedoch verschiedene Nachteile auf, sie sind z.B. in wäßriger Umgebung bei erhöhten Temperaturen hydrieranfällig. Beispielsweise können schon Wasserstoffmengen von etwa 70 ppm in Zirkonium eine Versprödung bewirken, durch die im Lauf der Zeit die Festigkeit des Zirkoniumbauteils verringert wird.
  • In der US-PS 3,864,220 werden Gegenstände aus Zirkoniumlegierung in einer wäßrigen Lösung, die bevorzugt 1% Phosphorsäure enthält, anodisch oxidiert. Anschließend wird der Gegenstand in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre behandelt, wobei sich ein oxidierter Film bildet, beispielsweise durch 16 Stunden langes Tempern bei 370ºC an der Luft.
  • In der US-PS 3,909,370 wird ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Zirkoniumlegierungen beschrieben, bei dem man in einem Fluoridbad beizt und dann durch Oxidation eine Schutzschicht aufbringt. Dabei beseitigt man vor der Autoklavenbehandlung in Wasser, die zum Aufbringen des Oxidfilms dient, jegliche Fluoridverunreinigungen durch eine anodische Oxidation von der Oberfläche.
  • Wenn man eine Zirkoniumlegierung heißem Wasser oder Dampf aussetzt, reagiert das Zirkonium mit dem Wasser zu Zirkoniumoxid, wobei Wasserstoff freigesetzt wird. Ein Teil dieses Wasserstoffs dringt zwar nur langsam in die Zirkoniumlegierung ein, diffundiert aber schnell durch durch sie hindurch. Geringe Wasserstoffmengen können sich ohne Reaktion in der Legierung lösen, ein Teil davon reagiert jedoch unter Bildung von Zirkoniumhydrid. Dieses Hydrid ist in der Regel in der Zirkoniumlegierung einheitlich verteilt und hat bis zu einem gewissen Grad keine nachteiligen Auswirkungen.
  • Auf Zirkonium- und Zirkoniumlegierungsoberflächen können sich bei der Werkstückfertigung und -nachbearbeitung oder bei der Kernbrennstoffherstellung Nickel, Nickellegierungen und/oder andere nickelhaltige Metalllegierungen abscheiden. Bei der Herstellung von Brennstoffkomponenten verwendet man bei den meisten Arbeitsgängen wegen seiner Korrosionsbeständigkeit nach Möglichkeit rostfreien Stahl, eine nickelhaltige Eisenlegierung. Beim Schieben oder Rollen von Brennstoffkomponenten aus Zirkonium und Zirkoniumlegierungen über Einrichtungen aus rostfreiem Stahl kann sich auf deren Oberflächen etwas rostfreier Stahl abscheiden oder darin eingebettet werden. Bei der Übertragung von Nickellegierung nach diesem Mechanismus ergeben sich auf den Zirkonium- und Zirkoniumlegierungsoberflächen kleine, uneinheitliche Ablagerungen.
  • Die Einbettung von Nickel, Nickellegierungen und nickelhaltigen Legierungen in eine Zirkonium- oder Zirkoniumlegierungsoberfläche kann auch indirekt durch Sandstrahlen, eine bei der Anfertigung von Kernreaktorbauteilen übliche Art der Nachbearbeitung, erfolgen. Verwendet man beispielsweise für die Zuführung von Gebläsekies und Fluid zum Werkstück Rohre oder Leitungen aus nickelhaltigen Legierungen, so kann durch das Rohr aus Legierung strömendes Schleifkorn auf das Rohr auftreffen und auf der Kornoberfläche geringe Mengen an Legierung aufnehmen. Wenn das Korn beim Austreten aus dem Rohr mit einem Teil aus Zirkonium oder Zirkoniumlegierung in Berührung kommt, kann die sich auf der Kornoberfläche befindende Legierung in die Oberfläche des Teils eingebettet werden. Nach diesem Materialübertragungsmechanismus können sich auf der Oberfläche des Teils sehr geringe Mengen an Legierung einheitlich abscheiden.
  • Zwar ist eine einheitliche Hydrierung noch annehmbar, jedoch stellte es sich heraus, daß die Gegenwart von Nickel, Nickellegierungen oder nickelhaltigen Legierungen auf oder in der Nähe der Oberfläche eines Gegenstands aus Zirkonium ein Fenster liefern kann, durch das Wasserstoff leicht und mit einer viel höheren Geschwindigkeit als ohne ein derartiges Fenster eintritt. Bei schneller Absorption von Wasserstoff in die Zirkoniumlegierung kann sich Zirkoniumhydrid bilden, das sich in der Nähe der Oberfläche, durch die der Wasserstoff eintritt, anreichern und im Metall in der Nähe der Oberfläche eine dicke Zirkoniumhydrid-Ablagerung oder einen Zirkoniumhydrid-"Kranz" bilden kann. Das Zirkoniumhydrid ist spröde und nimmt ein größeres Volumen als ein Zirkoniumoxid ein, wodurch sich die physikalischen Eigenschaften des gesamten Werkstücks verändern können, das damit versagensanfälliger wird. Damit wird aus einem flexiblen und duktilen Rohrstück aus Zirkoniumlegierung ein Zirkoniumhydridstück, das schon bei niedrigeren Temperaturen als die Legierung spröde und starr wird.
  • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Behandlung von Zirkonium und Zirkoniumlegierungen zur Verringerung der Hydridkranzbildung in Fällen, in denen geringe Mengen an Nickel auf deren Oberflächen abgeschieden oder darin eingebettet sind.
  • Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens, durch das Nickel und Nickellegierungen von der Oberfläche eines Gegenstands aus Zirkonium oder Zirkoniumlegierung zur Minimierung der in wäßriger Umgebung auftretenden nachteiligen Hydrierung beseitigt werden.
  • Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Hydridbeständigkeit eines Gegenstands aus Zirkonium oder Zirkoniumlegierung in einem Schritt zu erhöhen.
  • Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dadurch gelöst, daß man einen Gegenstand aus Zirkonium oder Zirkoniumlegierung mit in der Regel zumindest geringen Mengen an auf dessen Oberfläche abgeschiedenem oder darin eingebettetem Nickel bereitstellt, den Gegenstand in ein Elektrolysebad einbringt, wobei das Bad einen Elektrolyten enthält, der Nickel und Nickellegierungen auflösen und in Lösung halten und gleichzeitig die Zirkoniumoberflächen zur Erhöhung der Hydridbeständigkeit des Gegenstands anodisch oxidieren kann, und den Gegenstand aus Zirkonium oder Zirkoniumlegierung anodisch oxidiert. Bei dem für dieses Verfahren geeigneten Elektrolyten handelt es sich um eine wäßrige Lösung, enthaltend 0,25-0,75% Oxalsäure, gegebenenfalls im Gemisch mit 0,05 - 0,15% Salpetersäure.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Figur 1 veranschaulicht einer Elektrolysezelle für die anodische Oxidation eines Gegnsatnds aus Zirkonium oder Zirkoniumlegierung.
  • NÄHERE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß Figur 1 besteht ein Rohr 1 aus Zirkonium oder einer Zirkoniumlegierung wie Zirkaloy-2 oder Zirkaloy-4. Für die Zwecke dieser Anmeldung beziehen sich die Begriffe "Zirkonium" und "Zirkoniumlegierung" austauschbar und ohne Einschränkungen auf Gegenstände mit Zirkonium als Hauptbestandteil. Bei dem Gegenstand handelt es sich beispielhaft um ein Rohr, das als Steuerstabführungsrohr oder Instrumentenrohr in einer Kernreaktoranordnung verwendet werden kann. Natürlich könnte auch jeder beliebige Gegenstand aus Zirkonium erfindungsgemäß behandelt werden.
  • Das Rohr 1 ist über einen Draht 3 an eine Spannungsquelle 2 angeschlossen und dient als Anode. Das Rohr befindet sich in einem Elektrolyten 4. Innerhalb des Rohrs befindet sich eine Kathode 5, die durch eine Isolierung 6 von dem Rohr getrennt ist. Die Kathode 5 ist über einen Draht 7 an die Spannungsquelle 2 angeschlossen, was den Stromkreis für eine Elektrolysezelle schließt.
  • Die anodische Oxidation der freiliegenden Oberflächen des Gegenstands erfolgt durch Anlegen einer Spannung an die Zelle. Durch geeignete Wahl des Elektrolyten läßt sich jedoch gleichzeitig überschüssiges Nickel und überschüssige Nickellegierungen und nickelhaltige Legierungen von den Oberflächen des Gegenstands entfernen, so daß das darunterliegende Zirkonium und die darunterliegenden Zirkoniumlegierungen vollständig anodisch oxidiert werden können und so die schnelle Hydrierung bei Gebrauch eingeschränkt wird. Die in dieser Beschreibung austauschbar verwendeten Begriffe "Nickel", "Nickellegierung" und "nickelhaltige Legierungen" umfassen reines Nickel, Nickelverbindungen wie Nickeloxide und Legierungen, die als einen Bestandteil Nickel enthalten, insbesondere rostfreien Stahl.
  • Die kombinierte anodische Oxidation und Nickelentfernung wird im folgenden als "Passivierung" bezeichnet, durch die sich auf der Oberfläche des Gegenstands unter gleichzeitiger elektrochemischer Abätzung des Nickels von der Oberfläche ein etwa 500 Angström dicker Zirkoniumoxidfilm bildet.
  • Bei dem Elektrolyten handelt es sich um eine Oxalsäurelösung, bevorzugt um eine Mischung aus Oxalsäure und Salpetersäure. Man kann dieser Mischung beispielsweise aber auch andere organische Säuren wie Zitronensäure oder Essigsäure zusetzen. Der Hauptbestandteil des Elktrolyten ist Oxalsäure, da sie nicht nur bei der anodischen Oxidation des Zirkoniums die Entfernung von Nickel unterstützt, sondern auch ein guter Chelatbildner ist und die gelösten Metallionen in Lösung hält, bis man sie abwäscht. Da sie eine organische Säure ist, würden jegliche nach dem Abwaschen verbleibende Säurereste durch Radiolyse schnell zerstört. Ganz analog kann man auch andere anorganische Säuren wie Phosphorsäure oder Schwefelsäure zusetzen. Zwar kann Oxalsäure für sich alleine verwendet werden, jedoch ist eine Mischung bevorzugt, um sichere Oxidation und Ätzung bei kürzeren Behandlungszeiten zu gewährleisten.
  • Üblicherweise legt man an eine Zirkaloy-Anode in einer elektrochemischen Zelle unter Verwendung eines geeigneten Elektrolyten eine Gleichspannung von über etwa 1,6 Volt an und oxidiert so die Zirkoniumlegierung, wobei die Dicke des Oxidfilms von der angelegten Spannung abhängt und in der Regel etwa 20 Angström pro Volt entspricht. Eine unter Verwendung eines geeigneten Elektrolyten an eine Anode aus Nickellegierung (rostfreiem Stahl) in einer elektrochemischen Zelle angelegte Gleichspannung von über etwa 0,75 Volt führt zur Auflösung des rostfreien Stahls. In der Nähe eines an Nickel oder Nickellegierung reichen Bereichs befindliches Zinkaloy wird so lange nicht anodisch oxidiert, bis das Nickel aufgelöst ist. Dann erst wird die Zirkoniumlegierung anodisch oxidiert.
  • Der Vorgang der anodischen Oxidation selbst stellt eine Möglichkeit zur Überwachung des Verfahrens dar, da der Stromfluß in der elektrochemischen Zelle zu Beginn der Reaktion sehr hoch ist. Mit der Entfernung des Nickels und der einsetzenden anodischen Oxidation der Zirkoniumlegierung sinkt der Zellenstrom in dem Maße ab, wie der Widerstand über den sich entwickelnden Oxidfilm ansteigt. Folglich ist die Anodisierungsreaktion selbstlimitierend, und wenn der Strom auf einen vorbestimmten Wert sinkt, ist der Vorgang abgeschlossen, wonach das Teil aus dem Bad genommen wird.
  • In der Regel läßt man den Vorgang so lange laufen, bis der Zellenstrom auf einen auf etwa 1-5 Ampere bei 24 Volt festgelegten Reststromwert gefallen ist. Zur Gewährleistung der Vollständigkeit der Reaktion wird jedoch empfohlen, den Prozeß nach dem Absinken des Stroms auf den Restwert noch eine Minuten fortzusetzen.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 1
  • Unter Verwendung eines Zirkaloy-4-Rohrs, das Spuren von rostfreiem Stahl (nickelhaltiger Eisenlegierung) enthielt, als Anode wurde eine kleine elektrochemische Zelle gebaut. In das Zirkaloy-Rohr wurde ein als Kathode dienendes Kupferrohr eingebracht. Die Kathode war mit kleinen Gummischlauchteilchen bedeckt, die als Isolierung dienten. Als Zellengefäß diente ein 600-ml- Becherglas, als Elektrolyt 0,10 gew.-%iges Natriumhydroxid.
  • An die elektrochemische Zelle wurde eine Gleichspannung von 24 Volt angelegt. Dabei wurde ein geringer Anfangsstrom beobachtet. Nach einigen Sekunden hörte die Bläschenbildung im Zirkaloy auf, und das Zirkaloy begann eine blaue Farbe anzunehmen, was das Stattfinden von anodischer Oxidation anzeigte. Nach dem Waschen und Trocknen des anodisch oxidierten Rohrs wurde daraus für analytische Zwecke ein Stück herausgeschnitten. Da die Gegenwart von Eisen die Gegenwart von rostfreiem Stahl auf dem Rohr anzeigt, wurde mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops (REM) eine Eisenbestimmung vorgenommen. Der Eisengehalt der Rohrinnenfläche wurde von 0,5% auf 0,19% verringert, was dem Eisengrundwert im Zirkaloy (0,18% bis 0,24%) entspricht.
  • Wie in Tabelle I wiedergegeben ist, zeigten weitere Untersuchungen, daß rostfreier Stahl in Natriumhydroxid nicht reproduzierbar entfernt wurde. Proben wurden unter Bedingungen, die eine Reaktorumgebung simulierten, d.h. 16 Stunden lange Behandlung bei 270ºC und 500 psi Wasserstoff-Überdruck in einer wäßrigen Lösung mit einem chemischen Gehalt von 2,2 pm Lithium, in einen Autoklaven eingebracht. In den Prüfstücken bildeten sich beim Autoklaventest Hydridkränze. TABELLE I
  • VERGLEICHSBEISPIEL II
  • Die Bedingungen waren analog Vergleichsbeispiel 1, jedoch mit der Abwandlung, daß eine Kathode aus rostfreiem Stahl verwendet wurde, als Elektrolyt 0,1%ige Salpetersäure eingesetzt wurde und es sich bei dem Rohr um ein normal großes Führungsrohr handelte, das auf der Rohrinnenfläche Spuren von rostfreiem Stahl enthielt. Der Anfangsstrom betrug etwa 70 Ampere bei 24 Volt und sank schnell auf 48 Ampere ab, stieg dann wieder auf 58 Ampere an und fiel langsam auf 17 Ampere. Danach nahm der Strom nicht weiter ab. Die Prüfung wurde nach 30 Minuten beendet, wonach zur Auswertung Proben entnommen wurden. Es wurde keine Eisenbestimmung vorgenommen, da die Hydridkranzbildung die härtere Prüfung zu sein schien. Die Ergebnisse, die in Tabelle II wiedergegeben sind, zeigen das Auftreten von Hydridkranzbildung. TABELLE II
  • VERGLEICHSBEISPIEL III
  • Es wurde analog Vergleichsbeispiel II verfahren, jedoch mit der Abwandlung, daß als Elektrolyt einzig 0,5%ige Oxalsäure verwendet wurde. Der Anfangsstrom von 35 Ampere bei 6 Volt nahm schnell ab. Bei schrittweiser Erhöhung der Spannung auf 24 Volt in 6-Volt-Schritten stieg der Strom zunächst an und nahm dann schnell ab. Die Prüfung wurde nach 5 Minuten bei einem Strom von etwa 5 Ampere beendet, wonach zur Auswertung Proben entnommen wurden. Wie aus Tabelle III ersichtlich ist, wurde Eisen bis zu den Grundwerten entfernt, was zeigt, daß der größte Teil der Nickellegierung entfernt wurde. Trotzdem bildeten sich noch Hydridkränze. TABELLE III
  • BEISPIEL IV
  • Es wurde analog Vergleichsbeispiel III verfahren, jedoch mit er Abwandlung, daß die Behandlungszeit 10 Minuten betrug. Wie in Tabelle IV angegeben ist, ergibt die längere Behandlungszeit in Oxalsäure beim Autoklaventest annehmbare Hydrierungsergebnisse. TABELLE IV
  • BEISPIEL 5
  • Es wurde analog Vergleichsbeispiel III verfahren, jedoch mit der Abwandlung, daß als Elektrolyt 0,5% Oxalsäure und 0,1% Salpetersäure verwendet wurde. Die Anfangsspannung betrug 6 Volt und wurde in 1-Minuten- Abständen zunächst auf 12 und dann auf 24 Volt erhöht. Proben wurden zunächst nach 10 Minuten und dann nach 20 Minuten genommen. Wie Tabelle V zu entnehmen ist, entfernte der Mischelektrolyt Eisen, was anzeigt, daß die Nickellegierung entfernt wurde, und verhinderte beim Autoklaventest die Bildung von Hydridkränzen. TABELLE V
  • BEISPIEL VI
  • Aufgrund der erfolgreichen Verwendung des Elektrolyten aus 0,5%iger Oxalsäure und der Mischung aus 0,5% Oxalsäure und 0,1% Salpetersäure wurden zur Bestimmung der Verfahrensparameter weitere Untersuchungen angestellt.
  • Bei getrennten Prüfungen wurden zunächst vor der Prüfung aus einem Rohrstück fünf Zufallsproben zur Bestimmung des Eisengrundgehalts und damit des Grundgehalts an rostfreiem Stahl entnommen. Die Prüfung wurde mit 6 Volt begonnen, nach einer Minute wurde auf 12 Volt und dann noch eine Minute später auf 24 Volt erhöht. Nach 5 Minuten wurden zwei Rohrproben entnommen und die Prüfung weitere drei Minuten lang fortgeführt und dann angehalten, wonach zwei weitere Proben entnommen wurden. Die Prüfung wurde dann fortgeführt und bei 10 Minuten Gesamtbehandlungszeit wieder angehalten, wonach 8 Proben entnommen wurden. Dann wurde die Prüfung fortgeführt und bei 15 Minuten wieder angehalten, wonach 4 Proben entnommen wurden.
  • Die Proben wurden halbiert, wonach eine Hälfte der Proben auf Eisen untersucht und die andere Hälfte zur Bestimmung der Hydridbildung im Autoklaven behandelt wurde. Die Ergebnisse für 0,5%ige Oxalsäure sind in Tabelle VI und die Ergebnisse für 0,5% Oxalsäure und 0,1% Salpetersäure in Tabelle VII aufgeführt. TABELLE VI TABELLE VII
  • Die Oxalsäuremenge kann sowohl bei Verweundung für sich alleine als auch in einer Mischung im Bereich von etwa 0,25-0,75% liegen. Die Salpetersäuremenge in der Mischung kann von etwa 0,05%-0,15% variieren, wenngleich die Mischung aus 0,5% Oxalsäure und 0,1% Salpetersäure bevorzugt ist.
  • Gegebenenfalls kann man dem Elektrolyten zur Wirkungssteigerung ein Netzmittel zusetzen. Verschiedene Netzmittel zur Verwendung bei Verfahren zur Behandlung von Metalloberflächen, wie z.B. Ätzen und Beizen, sind hinreichend bekannt. Beispielsweise wurde bei Zusatz von 0,75% des Netzmittels PLURONIC L-43 von der BASF Corporation, bei dem es sich um ein Polyoxypropylen- Polyoxyethylen-Kondensat handelt, zum Mischsäureelektrolyten festgestellt, daß der Strom schneller und bis zu einem niedrigeren Wert abfiel, was einen Beweis für die durch verbesserten Oberflächenkontakt erhöhte Reaktivität liefert. Selbstverständlich kann man auch andere Netzmittel verwenden.
  • Der Elektrolyt kann mit der Zeit und beim Gebrauch seine Wirksamkeit verlieren. Untersuchungen ergaben, daß der Elektrolyt selbst bei nur 50% der Anfangskonzentration immer noch wirksam Nickel und Nickellegierungen entfernte. Es wird jedoch empfohlen, vorsichtiger vorzugehen und den Elektrolyten auszutauschen, sobald die Konzentration auf 75% der Anfangskonzentration gesunken ist.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man einen Gegenstand aus Zirkoniumlegierung, der gegenüber Hydridanreicherung widerstandsfähig ist, aber das Auftreten von normaler einheitlicher Hydrierung gestattet. Ein derartiger Gegenstand behält somit auch nach längeren Zeiträumen in einer Kernreaktorumgebung seine mechanischen Eigenschaften.
  • Zwar sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben, jedoch stehen dem Fachmann zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und Ergänzungen zu Gebote, ohne daß er dabei den in den beigefügten Ansprüchen dargelegten Grundgedanken der Erfindung verlassen müßte.

Claims (9)

1. Verfahren zur Behandlung eines Gegenstands aus Zirkonium oder Zirkoniumlegierung mit geringen Mengen an auf dessen Oberfläche abgeschiedenem oder darin eingebettetem Nickel, bei dem man:
zum Auflösen und Inlösunghalten von Nickel und zur anodischen Oxidation des Gegenstands eine wäßrige Elektrolytlösung, enthaltend 0,25 - 0,75% Oxalsäure, gegebenenfalls im Gemisch mit 0,05- 0,15% Salpetersäure, bereitstellt;
den Gegenstand in den Elektrolyten einbringt;
den Gegenstand als Anode mit einer Spannungsquelle verbindet;
in den Elektrolyten eine als Kathode dienende Elektrode einbringt;
den Gegenstand über einen zur Entfernung von Nickel von der Oberfläche des Gegenstands und zur anodischen Oxidation des Gegenstands zwecks Verhinderung von Hydridanreichung ausreichenden Zeitraum behandelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Elektrolytlösung zusätzlich noch Zitronensäure und/oder Essigsäure enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Elektrolytlösung zusätzlich noch Schwefelsäure und/oder Phosphorsäure enthält.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Elektrolytlösung etwa 0,5% Oxalsäure und etwa 0,1% Salpetersäure enthält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem man der Elektrolytlösung ein Netzmittel zusetzt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem man als Netzmittel ein Polyoxypropylen- Polyoxyethylen-Kondensat zusetzt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Elektrode aus einem Material aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, rostfreiem Stahl, Zirkonium oder einer Zirkoniumlegierung besteht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem man den Gegenstand etwa 1-60 Minuten lang behandelt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem man den Gegenstand bei etwa 6-24 Volt behandelt.
DE69217784T 1991-09-16 1992-08-17 Verfahren zur Passivierung von Zirkonium und seinen Legierungen Expired - Fee Related DE69217784T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/760,800 US5264109A (en) 1991-09-16 1991-09-16 Zirconium and zirconium alloy passivation process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69217784D1 DE69217784D1 (de) 1997-04-10
DE69217784T2 true DE69217784T2 (de) 1997-09-04

Family

ID=25060233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69217784T Expired - Fee Related DE69217784T2 (de) 1991-09-16 1992-08-17 Verfahren zur Passivierung von Zirkonium und seinen Legierungen

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5264109A (de)
EP (1) EP0532920B1 (de)
JP (1) JP3287884B2 (de)
KR (1) KR100272297B1 (de)
DE (1) DE69217784T2 (de)
ES (1) ES2097842T3 (de)
TW (1) TW310348B (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1187225B1 (de) * 2000-09-08 2006-11-15 Kanto Kagaku Kabushiki Kaisha Ätzflüssigkeitszusammensetzung
US20080014421A1 (en) * 2006-07-13 2008-01-17 Aharon Inspektor Coated cutting tool with anodized top layer and method of making the same

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1787672A (en) * 1928-06-04 1931-01-06 Westinghouse Lamp Co Method of treating thorium
US2711389A (en) * 1953-05-15 1955-06-21 John G Beach Method of applying adherent electroplates to zirconium surfaces
US2938841A (en) * 1956-04-13 1960-05-31 Olin Mathieson Preparation of zirconium for cold working
US3063917A (en) * 1959-06-29 1962-11-13 Combustion Eng Anodic decontamination of zirconium and hafnium
US3159556A (en) * 1960-12-08 1964-12-01 Bell Telephone Labor Inc Stabilized tantalum film resistors
NL274733A (de) * 1961-02-15
DE1521998A1 (de) * 1966-09-30 1969-08-21 Siemens Ag Verfahren zur Voroxidation von Kernreaktorbauteilen aus Zirkonlegierungen
FR1527055A (fr) * 1967-04-17 1968-05-31 Ugine Kuhlmann Perfectionnements relatifs à la protection du zirconium et de ses alliages
GB1321646A (en) * 1969-07-05 1973-06-27 Inst Atomenergi Process for surface treatment of zirconium-containing cladding materials for fuel elements or other components for nuclear reactors
US3909370A (en) * 1970-07-06 1975-09-30 Atomenergi Inst For Process for surface treatment of zirconium-containing cladding materials for fuel elements or other components for nuclear reactors
US3864220A (en) * 1971-02-03 1975-02-04 Gen Atomic Corp Method for Reducing Hydrogen Absorption of Zirconium by Anodizing
US4017368A (en) * 1974-11-11 1977-04-12 General Electric Company Process for electroplating zirconium alloys
US4137131A (en) * 1976-10-04 1979-01-30 General Electric Company Process for electrolytic deposition of metals on zirconium materials
JPS54115645A (en) * 1978-02-28 1979-09-08 Ngk Insulators Ltd Electrochemical treatment
JPS6031919B2 (ja) * 1978-03-30 1985-07-25 三菱マテリアル株式会社 アルミニウム陽極酸化処理用陽極部材
US4589929A (en) * 1984-02-09 1986-05-20 Kraftwerk Union Aktiengesellschaft Method for treating the surface of finished parts, particularly the surface of tubes and spacers formed of zirconium alloys, for nuclear reactor fuel assemblies
US4755265A (en) * 1985-06-28 1988-07-05 Union Oil Company Of California Processes for the deposition or removal of metals
US4857803A (en) * 1986-05-21 1989-08-15 Advanced Lighting International Method of producing electroluminescence and electroluminescing lamp

Also Published As

Publication number Publication date
EP0532920B1 (de) 1997-03-05
DE69217784D1 (de) 1997-04-10
EP0532920A2 (de) 1993-03-24
KR930006742A (ko) 1993-04-21
US5264109A (en) 1993-11-23
JPH05209296A (ja) 1993-08-20
KR100272297B1 (ko) 2000-11-15
ES2097842T3 (es) 1997-04-16
EP0532920A3 (en) 1994-07-06
JP3287884B2 (ja) 2002-06-04
TW310348B (de) 1997-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2550040C2 (de) Wäßrige Aktivierungslösung zur Vorbehandlung von Zirkonium und seinen Legierungen
DE2364162A1 (de) Saure waessrige beizloesung zur behandlung von metallen
CH619807A5 (de)
DE69811446T4 (de) Metallisches Material oder Film mit fluorierter Oberfläche und Fluorierungsverfahren
DE69731788T2 (de) Verwendung eines rostfreien Stahles in oder beinhaltend Wasser mit zugesetztem Ozon
CH647265A5 (de) Verfahren zur herstellung schuetzender oxidschichten.
DE69936297T2 (de) Verfahren zum entwickeln einer verbesserten oxidbeschichtung und komponente, die aus austenitischem rostfreiem stahl oder nickellegierungsstahl hergestellt sind
DE3237846C2 (de) Verfahren zum Bestimmen der relativen Korrosionsbeständigkeit einer Zirkoniumlegierung
DE2744253A1 (de) Verfahren zum elektrolytischen abscheiden von metallen auf zirkonium-gegenstaenden
DE69217784T2 (de) Verfahren zur Passivierung von Zirkonium und seinen Legierungen
DE1137280B (de) Verfahren zum Verdichten von oberflaechenbehandelten Werkstuecken aus Leichtmetallen und Leichtmetall-legierungen zur Verbesserung der Korrosions-bestaendigkeit und Verschleissfestigkeit
DE2416218A1 (de) Verfahren zum herstellen von verzinntem stahlblech
DE1913402C2 (de) Verfahren zum Entfernen von einer Fluoridverunreinigung von einer Oberfläche aus Zirkonium oder einer Zirkoniumlegierung
DE1496947A1 (de) Verfahren zur Herstellung korrosionsbestaendiger oxydierter Metalloberflaechen
DE19931820A1 (de) Verfahren zum entzundern von Titanmaterial und entzundertes Titanmaterial
DE2034863C3 (de) Verfahren zur Oberflachenbehandlung von Zirkon und Zirkonlegierungen für Brennelemente oder andere Kernreaktorbauteile
DE19542410A1 (de) Materialien, die zur schnellen Entwicklung einer natürlichen Patina fähig sind, und Verfahren zu deren Herstellung
DE1912542A1 (de) Verfahren zur Oberflaechenbehandlung von Kupfer und Kupferlegierungen
DE69920069T2 (de) Verfahren zur antikorrosiven Behandlung von Aufbereitungsanlagen für Kunststoffabfälle
DE1546077C3 (de) Verfahren zum elektrolytischen Entfernen von Oxiden auf der Oberfläche von Edelstahl
AT223383B (de) Verfahren zum Beständigmachen von Tantal, und Tantal-Titan-Legierungen gegen Wasserstoffversprödung und gegen Wasserstoffversprödung beständige Legierung
DE2356675C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines geschmolzenen Behandlungsbades zur Erzeugung einer Chromcarbidschicht auf der Oberfläche eines mindestens 0,06% Kohlenstoff enthaltenden Gegenstandes aus Eisen, einer Eisenlegierung oder Wolframsintercarbid
DE675273C (de) Verfahren zur Erzeugung glaenzender Aluminiumoberflaechen
DE1496946C (de) Verfahren zur kontinuierlichen Herstel lung von Aluminiumschweißdraht
DE576227C (de) Verfahren zur Herstellung rostsicherer Eisenbleche auf elektrolytischem Wege

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: ZEDLITZ, P., DIPL.-INF.UNIV., PAT.-ANW., 80331 MUENCHEN

8339 Ceased/non-payment of the annual fee