對金屬材料表面抗空蝕涂層的研究

姜一帆

摘 要：本文重點對金屬材料表面存在的抗空蝕涂層進行了深入的研究，并且針對金屬材料的空蝕原理進行了概述，對其產生的影響進行了詳細的分析，最后提出了對金屬材料表面抗空蝕圖層的設計，希望能夠給予同行業工作人員相應的參考價值。

關鍵詞：金屬;材料表面;抗空蝕涂層;研究

前言：隨著現代工業發展的不斷進步，每個行業都在加速生產，特別是航空航天業、制造業和工業，在逐漸發展的過程中，需要更高要求標準的金屬材料。傳統金屬材料在韌性、重量、穩定性和強度等方面都不能滿足現代工業的要求。為了能夠讓每一種金屬材料都能夠進行互補，通常都會將兩個或者是兩個以上的金屬材料進行結合，最后生產出一種復合材料，復合材料主要能夠防止材料的表面發生空蝕的情況，使用效果非常顯著。

有些大型的機械的金屬構件的關鍵部位經常會受到空蝕的影響，這樣長時間會影響到機械的正常使用，在構件有空蝕的現象時，維修起來非常的麻煩，由此，需要對大型的機械開展抗空蝕的處理非常關鍵。

1金屬材料空蝕的綜述

金屬材料空蝕是指在多相流高速的情況之下，在液體當中的局部壓力的變化形成的空氣炮及潰滅，在液體高速流動的情況下，其中含有氣泡，使得其受到腐蝕和磨損現象，因為材料受到高壓和告訴這種微射流的沖擊之下，導致金屬的表面產生破損的情況，在這當中最容易發生的空蝕現象時空泡腐蝕。在金屬液體當中形成的空氣泡是由于液體的溫度或者是因為湍流的變化情況而引起的，如果這個因素有了變化，那么金屬液體的壓力也會發生變化，這就會導致氣泡的產生，氣泡當中存在著水汽，而水汽在短時間之內就會消失，一旦氣泡破滅時會產生很大的壓力，而這種壓力會形成很大的沖擊波，就要就會使得技術的表面受到破壞，使得金屬得塑性破損，而在金屬表面形成的是破口，發生腐蝕之后還是會繼續的循環這種情況，最后就會導致金屬的表層出現密密麻麻的深孔，顯得外表十分粗糙。金屬的空蝕一般會發生在泵葉輪一類的設備上，空蝕情況的發生，會對設備的壽命和質量造成一定的影響。

根據目前的情況開看，金屬的表面之所以形成空蝕是因為幾種情況，根據不同類型，可分為腐蝕作用、機械作用、熱作用及其組合作用。金屬材料可分為多個部分，由于外界因素的影響而發生變化。在進行相關設備的生產過程中，要避免金屬材料因為空蝕而設備被毀。在滿足實際運行結構條件的前提下，對設備材料在進行選擇時，要選擇康空腹的復合材料展開生產與設計。

2設計金屬材料表面的抗空蝕涂層

進行設計金屬材料的抗空蝕時，通常情況下都選擇在金屬材料的表面涂上一層抗空蝕的涂漆，這樣可以防止金屬材料受到空蝕的情況。

在對金屬材料表面上需要涂上一層防止空蝕的涂層，細節主要如下：

2.1復合型金屬材料的開發

應該加強科學研究，采取最先進的研究成果來進行新型復合材料的開發。在目前看來，已經將金屬材料的抗空蝕的性能進行了開發，因為在進行金屬抗空蝕材料的開發需要很多的成本，所以這種抗空蝕的金屬侯健一般都用在大型機械的重要的不唯上。

2.2金屬材料的表面

為了噴涂現代技術的表面，有必要選擇一種特殊的涂層材料，采用最先進的涂層技術，使金屬材料具有更多的保護層，避免關鍵部件的空蝕現象。

2.2.1表面滲氮技術

目前，更具滲透性的金屬抗汽蝕處理技術是金屬表面滲氮處理技術。其主要原理是采用滲氮處理技術。將氮化物深入到金屬的表面上，在金屬的表面上覆蓋一層氮化物之后，金屬材料在進行外部接觸式，由于這層氮化物可以將它們與環境隔離開來。目前，金屬滲氮處理技術的研究進行過程還是比較順利的，并且其相關技術已十分成熟。

2.2.2激光表面改性技術

這種技術是一種常用的抗空蝕技術。其基本原理是利用激光產生的熱量，通過加熱熔化金屬材料和某些金屬板上的合金粉末層，使得溶化后覆蓋到金屬材料的表面，覆蓋到金屬材料之后可以形成一層合金層，這樣合金曾就能夠更好的將金屬材料保護起來，防止金屬材料受到空蝕。

激光在對金屬材料進行改性技術后，可以使得金屬外面那一層金屬顆粒發生一定的改變，這就會使得金屬的外表形成一層具有絕緣功能的保護層，外部環境不能引起金屬材料本身的空蝕。

2.2.3熱噴涂技術

這種技術的優勢在于其對集體熱沒有太大的影響、變形情況少以及生產效率較高等，熱噴漆技術一般是將涂層的材料運用熱源進行加熱，加熱到一定的狀態下之后運用高速的氣體把它霧化，并且將其霧化后的粒子怕我能射到基體的表層，最后轉化成具有一定功能的涂層沉積技術。當前有很多的金屬合金都在應用于熱噴涂技術，例如銅基合金、鎳基合金、鐵基自熔性合金、鈷基合金及NiTi合金等都在進行熱噴涂材料的應用。另外在進行技術的改進時還需要將這種熱噴涂技術變得更加均勻，并且更加的低孔隔率，讓其中的涂層和基體能夠形成完美的結合，使工作效率得到提升。

結束語：

總而言之，采用表面工程技術對過流金屬部件材料的表面進行強化處理，使其抗空蝕能力進行有效的提升?？瘴g是一個非常復雜的過程，并且會受多種因素的影響而發生改變。材料表面對空蝕動力學起到關鍵性控制，其表面的質量直接會影響到空蝕控制的效果。材料表面具備良好的耐腐蝕性和力學性能，能使空蝕損傷的潛伏期有效延長，抑制腐蝕介質引起的空蝕損傷。未來研究中涂層空蝕機理是關鍵性內容。必須對涂層空蝕破壞的原因深入了解，方可提供給開發和研究抗空涂層重要的理論基礎。

參考文獻：

[1]張志萍，周勇，張健.抗空蝕金屬材料的研究進展[J].熱處理技術與裝備，2011，32（06）：1-3.

[2]江強，周細應.表面涂層抗空蝕性能的研究進展[J].材料保護，2012，45（01）：45-47+79.

[3]王再友，龍霓東，朱金華.抗空蝕材料研究應用進展[J].材料開發與應用，2001（06）：34-38.

[4]李偉，梁川.水利水電工程抗空蝕材料研究新進展[J].四川水力發電，2000（02）：78-81+94.

[5]鄒磊，耿清華，李偉.液態金屬材料在水輪機過流部件修補中的應用[J].人民長江，2014，45（19）：95-97.