在激光惯性约束聚变研究中所使用的能提高黑腔腔壁辐射不透明度的高Z金属包含了化学性质活泼且对H2极敏感的贫铀(Du)[1,2,3].通常,Du黑腔的制备[4]包括铝模芯的精加工、表面涂层的镀制(铜-金-铀-金)及铝芯轴、铜镀层的溶解等三个环节[5,6].在Du黑腔研制过程中,铝表面极易形成致密的氧化膜,难溶于弱腐蚀性溶液.因此实践过程常以NaOH作为铝的溶解液,但其溶解产物H2易渗入Du镀层产生氢脆[7],且腔体浸泡在强碱NaOH中难以保证其不受腐蚀破坏.此外,由于Al/Cu的金属间结合力较弱,铜层镀制困难,且Al/Cu镀层易在界面处分层而导致黑腔制备失败.因而,寻找一种性能优良的新型材料并研究其成型-溶解机理对提高Du黑腔的成品率具有重要意义.较铝而言,Zn/Cu的金属结合力较强,锌模芯表面易于铜层镀制,且锌是一种既能溶于弱酸溶液又能避免产生H2[8]的金属,因此,锌或锌合金具有成为新的芯轴候选材料的潜质.探索锌在弱腐蚀溶液中的溶解行为,可为Du黑腔制备过程中芯轴的去除环节提供理论与工艺支撑.本文以氧化剂NH4NO3与络合剂EDTA-2Na的混合液作为锌芯轴材料的溶解液,在搅拌速度为10rps、溶液pH4.08～4.27的弱酸性条件下,采用失重分析法获取了不同温度(30～50℃)、不同NH4NO3浓度(0.1～3.0M)、不同EDTA-2Na浓度(0.1～0.3M)时锌的溶解速率数据,详细分析了溶液中锌与NH4+之间的氧化还原、NH4NO2的分解及ZnO的溶解等反应历程,探讨了锌的溶解机理.结合固液相化学反应及质量传输理论,分析了锌在混合溶液中溶解的热力学与动力学行为.研究结果表明,EDTA-2Na对锌溶解速率的促进作用可归因于-COOH基团上的活性位点-OH键断裂释放H+后对Zn2+的络合作用,2个-OH与Zn2+结合形成-O-Zn-O-键,得到结构稳定的环状金属配合物.热力学计算表明锌的溶解反应是一个吸热、能自发进行的熵增过程.动力学分析得到表观活化能为25kJ·mol-1,NH4+与NO3-的液膜扩散系数为8.57×10-4m/s,液膜扩散层的厚度为0.99×10-3cm.,氧化还原反应的速率常数为4.75×10-3/s,Zn2+离开反应界面向溶液相扩散的传质系数为4.73×10-3m/s,EDTA-2Na对Zn2+的吸附速率常数为2.131/s,分析结果表明锌的溶解是一个由化学反应与NH4+、NO3-及Zn2+的液膜扩散混合控制的过程,其中,NH4+与NO3-在液膜中的扩散传质占主导因素.通过研究,初步建立了一种采用NH4NO3/EDTA-2Na混合液有效溶解锌芯轴而又不产生H2的方法,为控制和提高锌的溶解速率提供了理论基础,并为锌是否可成为Du多镀层芯轴材料的可行性判断提供了一定的理论依据.