到1350°C温度时的0.025Ω。在加热至目标温度1385°C的过程中，电阻已不再下降。实验后，可以发现，在所有的锆锡合金周围的不锈钢均已熔化，在两个合金之间具有良好的接触。在弯月面区域附近所述一个包覆层段破损，以及还有两段在相同的区域产生裂缝，其余的完整无缺。
为了减少所述包覆层熔融界面的脆裂，对实验工艺改进:在加热和熔化过程中，所述包覆层部分浸没于不锈钢块中。在冷却开始前一刻即将所述包覆层完全浸入熔融体中。这样有限脆裂的包覆层顶端长度部分由不锈钢浇铸所包埋，从而减少了气体/熔融体界面的开裂趋势。所述锆锡合金包覆层的低端部分，其完全熔合于不锈钢中，可具有最小电阻。
实施例1:以ΖΟΟ?π?ιΓ1加热至1380°C，保持5分钟并以?ZOOOmirT1炉子停电冷却。
实施例2:以200°C min—1加热至1380°C，保持5分钟并以50°C min—1冷却。
为了在加热和熔化过程中所述包覆层部分浸入，并随后在目标温度时全部浸入，对RF炉组分进行了一些改造。所述不锈钢块料经重新设计，即，于顶端部钻有35_的深孔以在加热和熔化过程部分地浸没所述包覆层，以及底部12mm段为固体块料以在熔化后完全浸没(进一步浸没1mm)。所述石墨坩祸顶部下陷以容纳在全部浸没过程中溅射出的熔融金属。所述炉子的顶板设有双密封进口，以保证在所述包覆层最终阶段的完全浸没过程中所述包覆层的气密性运动。
所述实验工艺涉及加热具有?34 μ m氧化物层的锆锡合金，以及采用RF炉石墨坩祸中的不锈钢。由于提供具有开口端的管体，在所述管体底部嵌入封堵装置(小铝球)以使在实验过程中进入的不锈钢熔融体最少。在每一个实验中都对横跨包覆层/熔融体界面的导电性进行了测量。所述熔融体温度(石墨进入温度)通过设于铝管封闭端的温差电偶来测定，该电偶插在坩祸壁的钻孔上，其邻接不锈钢的表面。另一个相似的温差电偶用于测定不锈钢块料底部附近(在12_长的固体不锈钢端的中间位置)的温度。在每一个实验中，所述包覆层的内部充满了氦气，以排除任意残留的氧气。
在不锈钢开始熔融之前，两个实验中的电阻均降低至较低的0.2Ω。在1154-1360°C的温度范围内，电阻减少得非常快。在低于此温度范围时，所述ZrOdA电阻超出电阻测量范围(>2ΜΩ)，且系统产生不稳定的电阻值。在两个实验中，气体，可能是C0/C02，被发现喷涌于熔融不锈钢，并且实验2中此效果极为显著且持续时间长。在气体/熔融体界面上无表面裂隙，或在后处理中不出现所述锆锡合金包覆层的失效。但是实施例1进行后，在所述气体/熔融体界面之下20_处出现纵向的裂纹；实施例2进行后，在所述气体/熔融体界面(在不锈钢铸体的空穴处)之下1mm处出现环状裂纹。实验后未能在锈锡合金管中发现不锈钢。
在实施例1中，所述电阻于1275°C时降至0.1Ω，并且随温度变化非常缓慢地持续下降，直至在目标熔点温度(?1370°C )时达到最小值0.032Ω。将样品冷却至室温时电阻值几乎保持恒定。
实验后可以发现钢已围绕锆锡合金包覆层熔化，并且在两种材料之间有着良好的接触。在气体/熔融体界面区域内没有裂隙的迹象。在所述包覆层完全浸没的过程中，熔融金属溅射至石墨坩祸的下陷部分，这表明不锈钢已完全熔化。
[0017]在实施例2中，所述电阻于1290°C时降至0.1 Ω，并且随温度变化非常缓慢地持续下降，直至在目标熔点温度时达到最小值0.025 Ω。将样品冷却至室温时电阻值略微上升至0.028 Ω 0
实验后可以发现钢已围绕锆锡合金包覆层熔化，并且在两种材料之间有着良好的接触。在气体/熔融体界面区域内没有裂隙的迹象。在所述包覆层完全浸没的过程中熔融金属溅射至石墨坩祸的下陷部分，这表明不锈钢已完全熔化。
每一个实验中用于金相分析的样品选自两个不同位置；在内部温差电偶顶部的横断面和所述气体/熔融体界面的纵向断面。横断面的分析结果表明在锆锡合金和不锈钢之间具有良好的熔融结合(在两个实施例中)；但是，在某些区域(特别是实施例2)由于熔融体中的裂隙，二者之间无接触。显微照片表明，固化不锈钢的微观结构由针形(明相和暗相均如此)以及多角颗粒(通常为暗相)的明相和暗相构成。可在明相和暗相的混合物中发现粗大的石墨薄片。所述石墨薄片的尺寸取决于冷却速率，冷却速率越快尺寸越小。所述锆锡合金重结晶为横穿包覆层壁的单个颗粒。所述重结晶颗粒似乎在其中具有共晶相。
显微照片表明，横穿所述不锈钢锆锡合金界面有三个区别层；邻接于不锈钢表面的薄层(?5 μ m厚)，进入锆锡合金主体的毗连光滑层α -Zr (O)?(90 μ m厚)和在α -Zr (O) /锆锡合金界面的金属间层(?15 ym厚)。
纵剖面的分析结果表明，由于在不锈钢/锆锡合金界面存在未还原的ZrO2，在所述锆锡合金和邻近气体/熔融体界面的不锈钢(在两个实施例中，研宄的深度达3.6mm)之间缺少熔融结合。ZrO2的存在是无规则的，且在实施例2中相对较少(比实施例1)，其似乎是由于低冷却速率和较长的反应时间。但是小裂隙的显微照片表明在实施例1中脆裂现象得到较好的改善；实施例2中的在沿气体/熔融体界面的锆锡合金表面中的裂隙要比实施例1中的宽且长。 如上所述，本发明应用于任意金属的电化学溶解，特别是对于那些难以保证所有部件具有良好的导电性的金属部件。
[0018]应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种电化学溶解方法，其特征在于采用被溶解金属构件作为电化学槽中的损耗电极，在作为损耗县级之前，将熔融金属凝固于所述结构周围以与所述组分电接触。
2.根据权利要求1所述的电化学溶解方法，其特征在于所述熔融金属凝固于所述部件的一端，并且所述部件用作损耗电极，其一端设于最上方，另一端延伸进入槽中电解液。
3.根据权利要求1所述的电化学溶解方法，其特征在于所述熔融金属的温度为1320-1450。。。
4.根据权利要求1所述的电化学溶解方法，其特征在于所述金属构件在熔融金属固化前全部浸入所述恪融金属中，所述恪融金属至少50°C mirT1冷却速度固化。
5.权利要求1-4任一项所述的电化学溶解方法在溶解多种导电组分的金属构件中的应用。
6.根据权利要求5所述的电化学溶解方法的应用，其特征在于所述多种导电组分金属构件为废核燃料部件。
7.根据权利要求5所述的电化学溶解方法的应用，其特征在于所述燃料部件包括多个均涂敷有氧化物膜的杆。
8.根据权利要求5所述的电化学溶解方法的应用，其特征在于所述氧化物膜包括锆锡I=IO
【专利摘要】本发明公开了一种电化学溶解方法及应用。在电化学溶解之前,熔融金属凝固于所述构件周围以与所述组分电接触。本发明方法可以应用于包括废核燃料部件在内的多种导电组分金属构件的溶解。本发明使用不锈钢作为熔融金属，由于一些石墨溶解于不锈钢中使其具有“还原”特性，不锈钢在石墨坩埚中熔化，在熔融温度和还原条件之间获得了适宜的平衡；同时，熔融金属温度为1350℃-1420℃，避免了金属构件因温度过高而发生脆裂，甚至在极端的情况下，熔融金属穿蚀所述金属构件；本发明的工艺简单，成本低廉，可控性高，易于规模化实施。
【IPC分类】G21C19-46
【公开号】CN104751920
【申请号】CN201510072975
【发明人】袁建新
【申请人】南通奥斯特鞋业有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年2月12日