一种用于210Po测量的镀片的制备方法与流程

本发明涉及核技术领域，尤其涉及一种用于²¹⁰Po测量的镀片的制备方法。

背景技术：

铀系核素²¹⁰Po的测试在铀矿地质勘查与核废物安全处置研究，沉积年代学与同位素地球化学研究，大气环境学与辐射卫生学研究等诸多领域具有重要意义。测量技术包括同位素稀释α能谱法、液闪法和总α计数法。其中总α计数法优点在于不采用难于获取（特别在国内）且价格又较贵的放射性示踪源，不分离基体元素的情况下快速自沉积制源和近场测量（探测器与源距离近，探测效率高）。当样品多且注重成本核算时，总α计数法具有优势。

²¹⁰Po的半衰期较长（138.4天），是较强的α辐射体，可以通过电化学置换方法将盐酸溶液中的²¹⁰Po有效地置换出来。应用于岩石、土壤等样品中²¹⁰Po的测量时，在制（样品）源方式选择上，绝大多数方法选择了电化学置换（自沉积）法，并采用了银、镍、铜和不锈钢作为镀片。置换的原理：Po4+/Po的标准电势在电位序中位于碲和银之间，故²¹⁰Po可直接镀在银或比银电位更低的金属上（镍、铜）。铜置换钋的电化学反应方程式为：

式中钋离子与铜金属原子进行电化学置换，亦称自发沉积。置换的过程：样品经湿式消解，使²¹⁰Po转化为可溶性的硝酸盐，然后在稀盐酸条件下，²¹⁰Po在铜片上进行自发沉积，最后对铜片进行活度α测量。仪器测量原理：低本底探测器受α射线照射时，产生电离电荷，通过电荷灵敏电路收集这些电离电荷，使它产生电信号，经多次放大成形后，利用处理器及软件分析α射线强度，经过公式换算即可得样品中²¹⁰Po含量。

对于置换镀片而言，铜相比其他镀片材料，具有廉价、易购买、加工等优势，是大批量样品测量的首选材料。研究选用²¹⁰Po吸附回收率高、放射性杂质含量少的铜材和制造高质量铜片的工艺，对提高²¹⁰Po的分析质量有重要意义。

铀矿地质1999年7月第4期第15卷公开了一篇《铀矿石和环境固体样品中²¹⁰Po的测量》的相关文献，作者为：顾鼎祥、赵云龙、胡小华、潘景荣（核工业北京地质研究院），该文献中提出镀片采用0.1mm的纯铜片或银片，加工活直径20mm的铜片，背面涂耐热耐酸清漆。使用时铜片需在0.5-1mol/L中浸泡几秒钟使表面活化与去污。

但使用该方法由于油漆选材、配方和喷漆工艺不到位，油漆容易起皱甚至脱落，造成涂漆铜面也会吸附²¹⁰Po，降低测量计数，严重时会导致被测样品报废（需要重新取样和制样），出现的问题如图1-4所示：一般是制造师傅按经验处理，镀片不合格率往往高于20%。另外，一批次需冲压几万片，如方法和工艺不到位，铜片不平整且边缘毛刺多，如图5所示，影响测量效果，甚至会破坏测量仪器。

为提高镀片合格率，降低其对测量计数的影响，有必要对测量用镀片的制备工艺做进一步的研究。

技术实现要素：

本发明提供了一种适用于²¹⁰Po测量的镀片的制备方法。

一种用于²¹⁰Po测量的镀片的制备方法，包括以下步骤：

A、产品的接收：在工件接收和搬运过程中要小心，以防工件变形、沾污；

B、除油：铜工件需要除油时，先用汽油或二甲苯抹洗，后用干净棉纱头抹干、抹净；

C、水洗：用自来水冲洗掉工件上的脱脂剂；

D、表面处理：将水洗后的工件晾干后，用干净的棉纱团将水渍擦干；对局部存在的少量油污及锈斑用汽油或二甲苯和砂布处理干净，表面处理合格后方可下一步处理；

E、喷底漆：工件在8小时内喷好底漆；

F、干燥：喷好底漆的工件经过2小时以上自然干燥，用指触法检查干燥情况，表面不粘手、划痕不露底，认为已干燥，然后才能喷面漆；

G、喷面漆：工件在8小时内喷好面漆；

H、干燥：在常温下自然干燥4小时以上；

I、冲压：采用特制的铜箔模具，对大面积铜片板快速冲压，一次冲压出多个铜箔片，提高制造速度，也避免产生翘边、毛刺等现象。

优选的，所述的镀片为紫铜镀片。

进一步优选的，所述的镀片为无氧铜镀片。

优选的，所述的紫铜镀片为圆形，直径为16mm，厚度为0.1mm。

这种设计既有硬度，也会减少圆形的两边对²¹⁰Po的吸附（因主要是在紫铜片上方2π方向测量，必须减少其他部位对²¹⁰Po的吸附）。

紫铜以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金，纯铜呈紫红色，又称紫铜。纯铜密度为8.96，熔点为1083℃，具有优良的导电性、导热性、延展性和耐蚀性。

紫铜又分四类：无氧铜、普通紫铜、脱氧铜、特种铜（砷铜、碲铜、银铜）。无氧铜：就是高纯度、含氧量和其他杂志都极少的铜。按标准规定，氧含量不大于0.003%，杂质总含量不大于0.05%，铜纯度大于99.95%。特点：不易氧化，无氢脆现象，导电率高，加工性能、焊接性能、耐腐蚀性能和耐低温性能良好。普通紫铜：有良好的导电、导热、耐蚀和加工性能,可以焊接和钎焊。含降低导电、导热性杂质较少，微量的氧对导电、导热和加工等性能影响不大，但易引起“氢病”。脱氧铜：将融化铜中产生的氧气用亲氧性的磷（P）脱氧，使其氧含量降低到100ppm一下。脱氧后提高了延展性、耐蚀性、热传导性、焊接性、抽拉加工性，在高温中也不发生氢脆现象。

铜材的选择要满足两个要求：

对²¹⁰Po的回收率高。

本身放射性杂质含量少。

对于第个要求，主要是和铜的纯度、铜的结构和生产工艺有关联，可通过对比试验才可论证得出结论。

对于第个要求，铜含²³⁸U、²³²Th等核素（陈端保，1995），分析这两种常见的放射性元素，具有如表1所示特性，可见它们是α辐射体，其含量多少对²¹⁰Po（也是α辐射体）和本底的测量会存在影响。可选用放射性杂质含量少的材料。

优选的，所述的步骤B中，操作工人用指触法对除油情况进行自检，当手法上无滑腻的油污时为除油干净，同时不能有灰尘、焊渣等脏物。否则，必须重新喷淋清洗至合格。

因测试环境特殊：酸性，高温，水浴，震荡2小时以上。因此油漆的材料和配方必须满足上述条件，不会在酸中溶解，且具有良好的铜材吸附性，不至于脱落。

优选的，所述的步骤D中的底漆包括以下主要成分：H04-18环氧防腐漆、H-1固化剂、X-17 专用稀释剂，底漆的使用量为150-250g/m²。

优选的，所述的底漆中，H04-18环氧防腐漆与固化剂的质量比为4：1。

所述的底漆喷涂过程中，可以采用无气喷涂、空气喷涂、滚涂和刷涂，经测试无气喷涂的效果更佳，由于采用无气喷涂，铜被氧化的概率降低，有利于提升底漆和铜面的粘结效果，具体参数如下：稀释剂的稀释率：5-15%（以漆料重量计），喷嘴口径：0.4-0.5mm，喷出压力：15-20Mpa。

底漆喷漆后，应该尽量做到漆膜厚度均匀，无流挂，无漏喷，附着牢固，遮盖齐全。

优选的，所述的步骤G中，所用的面漆的主要成分与步骤D中的底漆相同，但其中H04-18环氧防腐漆与固化剂的质量比为5：2，所述的底漆的使用量为80-120g/m²，采用空气喷涂，具体参数如下：稀释剂的稀释率：20-40%（以漆料重量计），喷嘴口径：2.0-2.5mm，喷出压力：0.3-0.5Mpa。

经过对比测试发现，无气喷涂、空气喷涂、滚涂/刷涂几种不同的涂油漆工艺中，采用空气喷涂工艺后，面漆与底漆的粘结力最佳，不会导致沾污不需喷漆面等问题。

本方案相比于传统方案的有益之处在于：通过改进镀片的基材，镀片上油漆选材、配方和喷漆工艺和冲压工艺，最终克服了镀片因油漆粘贴性不良引起脱皮起皱，因喷漆工艺不到位引起相互黏贴，因喷漆工艺不对导致沾污了不需喷漆面，因油漆用料、喷漆工艺不对导致起皱，因冲压出现毛刺、不平整等各种问题，将镀片的合格率从不足80%提升到99%以上；同时制备的镀片无需用酸再进行表面活化与去污，简化了测量流程，方便了操作。

附图说明

图1：油漆粘贴性不良引起脱皮起皱实拍图。

图2：喷漆工艺不到位引起相互黏贴实拍图。

图3：喷漆工艺不对导致沾污了不需喷漆面实拍图。

图4：油漆用料、喷漆工艺不对导致起皱实拍图。

图5：冲压出现毛刺、不平整实拍图。

图6：合格镀片实拍图，左侧为喷漆面，右侧为不喷漆面。

具体实施方式

实施例1

一种用于²¹⁰Po测量的镀片的制备方法，包括以下步骤：

A、产品的接收：在工件接收和搬运过程中要小心，以防工件变形、沾污；

B、除油：铜工件需要除油时，先用汽油或二甲苯抹洗，后用干净棉纱头抹干、抹净；

C、水洗：用自来水冲洗掉工件上的脱脂剂；

D、表面处理：将水洗后的工件晾干后，用干净的棉纱团将水渍擦干；对局部存在的少量油污及锈斑用汽油或二甲苯和砂布处理干净，表面处理合格后方可下一步处理；

E、喷底漆：工件在6小时内喷好底漆；

F、干燥：喷好底漆的工件经过3小时自然干燥，用指触法检查干燥情况，表面不粘手、划痕不露底，认为已干燥，然后才能喷面漆；

G、喷面漆：工件在6小时喷好面漆；

H、干燥：在常温下自然干燥6小时；

I、冲压：采用特制的铜箔模具，对大面积铜片板快速冲压，一次冲压出多个铜箔片，提高制造速度，也避免产生翘边、毛刺等现象。

所述的镀片为紫铜，镀片为圆形，直径为16mm，厚度为0.1mm。

所述的步骤B中，操作工人用指触法对除油情况进行自检，当手法上无滑腻的油污时为除油干净，同时不能有灰尘、焊渣等脏物。

所述的步骤D中的底漆包括以下主要成分：H04-18环氧防腐漆、H-1固化剂和X-17 专用稀释剂；所述的底漆的使用量为180g/m²。

所述的底漆中，H04-18环氧防腐漆与固化剂的质量比为4：1；采用无气喷涂，具体参数如下：稀释剂的稀释率：10%，喷嘴口径：0.45mm，喷出压力：18Mpa。

所述的步骤G中，所用的面漆的主要成分与步骤D中的底漆相同，但其中H04-18环氧防腐漆与固化剂的质量比为5：2，所述的底漆的使用量为95g/m²，采用空气喷涂，具体参数如下：稀释剂的稀释率：35%，喷嘴口径：2.2mm，喷出压力：0.4Mpa。

实施例2

一种用于²¹⁰Po测量的镀片的制备方法，包括以下步骤：

A、产品的接收：在工件接收和搬运过程中要小心，以防工件变形、沾污；

B、除油：铜工件需要除油时，先用汽油或二甲苯抹洗，后用干净棉纱头抹干、抹净；

C、水洗：用自来水冲洗掉工件上的脱脂剂；

D、表面处理：将水洗后的工件晾干后，用干净的棉纱团将水渍擦干；对局部存在的少量油污及锈斑用汽油或二甲苯和砂布处理干净，表面处理合格后方可下一步处理；

E、喷底漆：工件在7.5小时喷好底漆；

F、干燥：喷好底漆的工件经过2.5小时自然干燥，用指触法检查干燥情况，表面不粘手、划痕不露底，认为已干燥，然后才能喷面漆；

G、喷面漆：工件在7.5小时喷好面漆；

H、干燥：在常温下自然干燥4.5小时；

I、冲压：采用特制的铜箔模具，对大面积铜片板快速冲压，一次冲压出多个铜箔片，提高制造速度，也避免产生翘边、毛刺等现象。

所述的镀片为紫铜，镀片为圆形，直径为16mm，厚度为0.1mm。

所述的步骤B中，操作工人用指触法对除油情况进行自检，当手法上无滑腻的油污时为除油干净，同时不能有灰尘、焊渣等脏物。

所述的步骤D中的底漆包括以下主要成分：H04-18环氧防腐漆、H-1固化剂和X-17 专用稀释剂；所述的底漆的使用量为250g/m²。

所述的底漆中，H04-18环氧防腐漆与固化剂的质量比为4：1；采用无气喷涂，具体参数如下：稀释剂的稀释率：15%，喷嘴口径：0.5mm，喷出压力： 20Mpa。

所述的步骤G中，所用的面漆的主要成分与步骤D中的底漆相同，但其中H04-18环氧防腐漆与固化剂的质量比为5：2，所述的底漆的使用量为80g/m²，采用空气喷涂，具体参数如下：稀释剂的稀释率：20%，喷嘴口径：2.0mm，喷出压力：0.3Mpa。

实施例3

一种用于²¹⁰Po测量的镀片的制备方法，包括以下步骤：

A、产品的接收：在工件接收和搬运过程中要小心，以防工件变形、沾污；

B、除油：铜工件需要除油时，先用汽油或二甲苯抹洗，后用干净棉纱头抹干、抹净；

C、水洗：用自来水冲洗掉工件上的脱脂剂；

D、表面处理：将水洗后的工件晾干后，用干净的棉纱团将水渍擦干；对局部存在的少量油污及锈斑用汽油或二甲苯和砂布处理干净，表面处理合格后方可下一步处理；

E、喷底漆：工件在5小时喷好底漆；

F、干燥：喷好底漆的工件经过4.5小时自然干燥，用指触法检查干燥情况，表面不粘手、划痕不露底，认为已干燥，然后才能喷面漆；

G、喷面漆：工件在5小时喷好面漆；

H、干燥：在常温下自然干燥8小时；

I、冲压：采用特制的铜箔模具，对大面积铜片板快速冲压，一次冲压出多个铜箔片，提高制造速度，也避免产生翘边、毛刺等现象。

所述的镀片为紫铜，镀片为圆形，直径为16mm，厚度为0.1mm。

所述的步骤B中，操作工人用指触法对除油情况进行自检，当手法上无滑腻的油污时为除油干净，同时不能有灰尘、焊渣等脏物。

所述的步骤D中的底漆包括以下主要成分：H04-18环氧防腐漆、H-1固化剂和X-17 专用稀释剂；所述的底漆的使用量为150g/m²。

所述的底漆中，H04-18环氧防腐漆与固化剂的质量比为4：1；采用无气喷涂，具体参数如下：稀释剂的稀释率：5%，喷嘴口径：0.4mm，喷出压力：15-20Mpa。

所述的步骤G中，所用的面漆的主要成分与步骤D中的底漆相同，但其中H04-18环氧防腐漆与固化剂的质量比为5：2，所述的底漆的使用量为120g/m²，采用空气喷涂，具体参数如下：稀释剂的稀释率： 40%，喷嘴口径：2.5mm，喷出压力：0.5Mpa。

采用实施例1-3的方法制备的测量镀片，镀片的合格率分别可以达到99.8%、99.3%和99.5%。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。