铀因其独特的核性能而被广泛应用于军事、核能等领域,但又因其特殊的价电子结构和很低的标准电极电位,导致它的化学性质非常活泼,很容易与周围大气环境中水汽、氧气等发生化学反应而遭受腐蚀,不仅影响铀本身的性能,还会污染环境,对操作者构成放射性危害.对金属铀进行表面涂层保护是减缓甚至阻止其腐蚀的有效手段之一.目前,关于铀材料表面防腐处理的研究报道不少,所采用的处理技术各具优缺点,涂层体系包括金属、无机非金属和有机材料等.其中,氧化物陶瓷涂层由于具有耐蚀、耐磨性能优异,制备方法简单等特点在材料耐蚀防腐涂层中应用广泛,但其在铀及其合金材料表面防腐涂层中的应用还未见报道.阴极微弧电沉积是将金属或其合金作为阴极置于电解质溶液中,利用电化学方法,借助阴极阻挡层微弧放电产生能量,在热化学、电化学和等离子体化学的共同作用下,将阴极表面沉积的氢氧化物直接脱水烧结形成陶瓷氧化物涂层的方法.与微弧氧化制备氧化物陶瓷涂层相比,阴极微弧电沉积方法具有仅要求基底材料导电、氧化物陶瓷组成可任意调节等特点,应该比较适合于金属铀材料的表面陶瓷化处理.为此,本文采用阴极微弧电沉积的方法在铀表面制备氧化铝陶瓷涂层,研究了电解液参数(电解质浓度、流动状态)、电源参数(平均电流密度、工作频率、占空比)以及沉积时间对起弧电压、涂层的表面形貌与相组成的影响,在此基础上,获得了优化的贫铀表面氧化铝陶瓷涂层制备工艺,测试了此工艺条件下制备的贫铀表面氧化铝陶瓷涂层的稳定性、耐腐蚀性能.主要结果如下：1.在贫铀表面通过阴极微弧电沉积方法制备氧化铝陶瓷涂层,开始起弧以及稳定起弧的电压分别在200～220V和约290V左右.2.贫铀表面通过阴极微弧电沉积方法制备的氧化铝陶瓷涂层表面粗糙多孔,由大量岩状的烧结体和孔洞组成；涂层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,还含有少量的UO2,其中以γ-Al2O3为主晶相.3.适宜的电解液浓度和平均电流密度有利于提高涂层的表面平整度；高频率、小占空比有利于提高涂层致密度；高电解液浓度、大的平均电流密度有利于α-Al2O3的生成.4.在本实验条件下获得的较优贫铀表面阴极微弧电沉积氧化铝陶瓷涂层制备工艺参数是：贫铀表面粗糙度约Ra 0.10 μm,电解液(硝酸铝的乙醇溶液)浓度约1.0 mol/L、搅拌速度200～300 r/min,电流密度约6 A/dm2、工作频率900 Hz、占空比10％,沉积时间30 min.在此参数下制备的贫铀表面氧化铝陶瓷涂层具有较理想的微观组织结构,α-Al2O3相含量达28％；同时氧化铝陶瓷涂层与基体结合良好,在室温大气环境和90℃,相对湿度为90％的空气环境中有良好的稳定性,在3.5％NaCl水溶液中的腐蚀电流密度与贫铀基体相比降低了约2个数量级,显示了优异的耐腐蚀性能.