[发明专利]一种高抗空蚀涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种高抗空蚀涂层的制备方法，属于抗空蚀材料技术领域。本发明以钛镍合金粉作为填料，钛镍形状记忆合金具有独特的性能，如形状记忆特性、超弹性、耐腐蚀性、抗空蚀性及生物相容性；改性聚氨酯弹性体具有弹性高、耐磨顺、耐腐蚀、高强度等优良的综合性能，使得制备的高抗空蚀涂层可以通过自身的形变，将气泡溃灭时瞬间产生的巨大能量吸收并转化成热能释放掉，达到保护基体材料的作用。

技术领域

本发明涉及一种高抗空蚀涂层的制备方法，属于抗空蚀材料技术领域。

背景技术

空泡腐蚀是水工建筑和水力机械运行过程中普遍存在的一种破坏形式，它属于磨损腐蚀的一种特殊形式，是由于过流部件附近的气泡剧烈溃灭瞬间产生的高压冲击波或高速微射流，高频进攻过流部件外表面，在材料外表面局部发生较大的塑性形变，致使材料表面产生破碎，形成蚀坑并裸露出新的基材。随着空蚀时间增加，蚀坑逐渐增大增深，当蚀坑扩展到一定程度后，过流部件就会发生断裂，从而对人们的生产生活造成难以估计的经济损失和人员伤亡。

空化和空蚀现象常发生于水力机械和水工建筑的运行过程中，空蚀所引起的重大危害早已引起人们的普遍的关注，所以在设计和使用时需要严格考虑空蚀和空化带来的问题。

空化和空蚀现象主要危害有：

（1）损坏水轮机的过流部件。水轮机运行时，由于空蚀作用，过流部件表面会逐渐形成蜂窝状的蚀坑，逐渐失去金属光泽，蚀坑随着空蚀作用面积继续增大加深，当达到一定程度时，过流部件就会断裂失效。

空蚀使能量参数减小。当空泡腐蚀发展到一定程度，流体的正常流动会受到空蚀的影响，造成流体能量损失增加，机体输出效率降低。

噪音和振动。过流部件在空蚀或空化形态下，十分容易发生压力脉动，空泡腐蚀严重制约了水利机械和水工建筑的发展，迫切需要开发新型抗空蚀材料与技术。目前，除了利用计算机辅助设计、制造符合流体力学的过流部件和避免发生空化现象的运行条件外，还进行研发具有优良抗空蚀性能的新型材料，又或者通过对过流部位进行表面处理，先进的表面处理技术可以提高基材表面的综合性能，所以能够有效的缩减过流部件的空蚀破坏。

这种压力脉冲振幅大频率低，可能引起强大的噪音和振动。法国“戴高乐”号核动力航空母舰在 1999 年试航时，因螺旋桨空蚀噪声巨大，严重影响了士兵的睡眠质量。

材料的力学性能、材料本身组织结构、抗腐蚀能力及流体力学设计等是影响材料抗空蚀能力的重要因素。为了消除或减少空蚀对材料的破坏，除了利用计算机辅助设计、制造符合流体力学的过流部件和控制空化发生的条件外，采用拥有优良抗空蚀能力的材料也是减少材料空蚀破坏的有效途径。

研究证明，通过使材料的空泡腐蚀潜伏期延长，能够有效的提升材料的抗空泡腐蚀的能力。延长材料空蚀潜伏期的途径主要有：研发具有良好空蚀性能的新型材料，但材料研发工程浩大，研发成本和制造工艺费用昂贵，产品只能用于核心部件；对过流部件表面进行改性处理，通过采用适宜的表面处理技术，即可有效的阻止材料破坏，同时还能够降低成本。

近些年来，随着表面处理技术的发展，以及具有良好抗空蚀性能涂层的研制，通过表面处理技术极大地提高了过流部件的抗空蚀性，延长了使用寿命。表面激光

改性、表面等离子改性、表面热喷涂、表面渗氮和堆焊等是经常使用的表面处理技术。Mitelea 等通过对 Ti-6Al-4V 合金在高温下进行气体渗氮处理，在合金表面形成的氮化物层有效提高了合金的抗空蚀时间。Chiu K Y 等使用激光处理技术将粉末状的 NiTi 合金与不锈钢 AISI316L 合金化，在不锈钢表面堆积形成几百微米厚的 NiTi 合金涂层，从而有效提高了不锈钢的抗空蚀性。Huang W H采用等离子表面渗氮技术，提高了基材的表面性能，使得碳钢在溶液中的耐空蚀性能显著提高。Stella J采用表面等离子改性技术，将粉末状的 NiTi 合金制备成喷涂涂层，通过预合金化处理的选用降低涂层中非形状记忆相的含量，得到高效的抗空蚀涂层。