《Surface and Coatings Technology》：Fluoride molten salt electrodeposition of metallic zirconium coatings on uranium nitride
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熔盐电沉积在铀氮化物基体上制备了均匀无裂纹的金属锆涂层，厚度约100.72μm，沉积效率与电流密度、总电荷量相关，并成功表征了涂层与基体三维界面。
Jarom Chamberlain|Hannah Patenaude|Adrien J. Terricabras|Joshua T. White|Rami Batrice|Tim Coons|Marisa Monreal
无机化学、同位素化学和锕系元素化学（C-IIAC），美国洛斯阿拉莫斯国家实验室
摘要
采用熔盐电沉积法在氮化铀基底上沉积了一层保护性锆涂层。氮化铀可用作先进核反应堆和核热推进系统的燃料。通过系统化的熔盐电沉积方法，在氮化铀圆柱体上制备了均匀的金属锆涂层。文中描述了电化学电池的设置方式，并介绍了两种不同的将氮化铀基底作为工作电极的方法。考虑了多种沉积过程中的电气参数，如氧化脉冲、占空比和电流密度。电沉积后，使用扫描电子显微镜和能量色散光谱技术对涂层结构进行了表征。X射线计算机断层扫描技术用于三维空间中观察基底和涂层的界面。沉积在氮化铀上的金属锆涂层平均厚度为100.72 μm ± 22.54 μm。金属锆的沉积程度取决于所施加的电流密度，而涂层结构则取决于通过系统的总电荷量。涂层结构均匀，无微裂纹或夹杂物。当使用金属篮作为氮化铀的工作电极时，未观察到任何沉积现象。
章节摘录
引言与背景
氮化铀（UN）被认为是一种适合涂覆保护层的基底，适用于先进核反应堆和核热推进系统[[1], [2], [3], [4], [5]]。然而，氮化铀作为核燃料存在局限性，因为在运行过程中会出现裂纹和自由铀的加速损失[[6]]。这些故障是由于燃料在运行过程中所处的恶劣氧化环境造成的[[7], [8], [9], [10], [11]]。例如，
设备
所有涉及熔盐的测量和实验均在惰性手套箱环境中进行。使用的是VAC NextGen手套箱，其中氧气和水分含量保持在1 ppm或更低水平。电化学测量和电沉积过程中，电位计（CH Instruments 1140C，灵敏度范围：1 × 10?9–0.001 A/V）与手套箱相连。马弗炉（MTI Corporation KSL-1100X）用于将盐加热至工作温度。
结果与讨论
表1展示了四个电沉积实验的实验参数。前三个实验中，通过电化学电池的电荷量分别为200 C和300 C。对于EDepo4实验，通过电池的总电荷量与EDepo1实验相同，即200 C。其他实验的持续时间由所施加的循环次数决定。
结论
通过熔盐电沉积法，在氮化铀基底上成功沉积了金属锆涂层。本研究采用系统化的方法探讨了与电沉积电池相关的电气参数及其他工艺设置。虽然本研究对某些电气参数得出了合理的结论，但并未涵盖所有适用的电气和工艺参数。
作者贡献声明
Jarom Chamberlain：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、项目管理、方法论研究、资金筹集、数据分析、概念构思。Hannah Patenaude：验证、方法论研究、数据分析、概念构思。Adrien J. Terricabras：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、资源协调、研究支持。Joshua T. White：监督工作、资源调配。Rami Batrice：数据可视化、结果验证、监督工作、方法论研究。
资金来源
实验室定向研发项目支持编号：#20240478CR，由洛斯阿拉莫斯国家实验室的Seaborg研究所（锕系科学和技术中心）提供。利益冲突声明
Jarom Chamberlain、Rami Batrice、Tim Coons和Marisa Monreal共同拥有专利#US 63/714,509，该专利涉及利用电沉积技术在锕系基底上制备保护性金属涂层的技术，目前该专利正在洛斯阿拉莫斯国家实验室审核中。
