BR112015009709B1 - Revestimento de baixo atrito com propriedades melhoradas à abrasão e ao desgaste e métodos de produção - Google Patents
Revestimento de baixo atrito com propriedades melhoradas à abrasão e ao desgaste e métodos de produção Download PDFInfo
- Publication number
- BR112015009709B1 BR112015009709B1 BR112015009709-0A BR112015009709A BR112015009709B1 BR 112015009709 B1 BR112015009709 B1 BR 112015009709B1 BR 112015009709 A BR112015009709 A BR 112015009709A BR 112015009709 B1 BR112015009709 B1 BR 112015009709B1
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- layer
- incremental
- coating
- adhesion promoting
- functional layer
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 275
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 182
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 372
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 claims abstract description 124
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims abstract description 83
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 66
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 19
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N isoniazide Chemical compound NNC(=O)C1=CC=NC=C1 QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 83
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 77
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 62
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 61
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 51
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 42
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 34
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 34
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 20
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 20
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 19
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 18
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910010037 TiAlN Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910008482 TiSiN Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 10
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 claims description 10
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 10
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 claims description 10
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 claims description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 claims description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 8
- 208000017304 adult pulmonary Langerhans cell histiocytosis Diseases 0.000 claims description 7
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011195 cermet Substances 0.000 claims description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 6
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 6
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims description 5
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 claims description 4
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000541 cathodic arc deposition Methods 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 claims description 3
- 238000007735 ion beam assisted deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 abstract description 34
- 239000010432 diamond Substances 0.000 abstract description 34
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 42
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 41
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 22
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 21
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 description 18
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 16
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 15
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 14
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 14
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 13
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 12
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 12
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 12
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 12
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 10
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 10
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 10
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 9
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 9
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 8
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 8
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 5
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 5
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 description 5
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 5
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 4
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N tungsten disulfide Chemical compound S=[W]=S ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004018 waxing Methods 0.000 description 4
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 3
- -1 element Substances 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005246 galvanizing Methods 0.000 description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 3
- KERTUBUCQCSNJU-UHFFFAOYSA-L nickel(2+);disulfamate Chemical compound [Ni+2].NS([O-])(=O)=O.NS([O-])(=O)=O KERTUBUCQCSNJU-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 3
- OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N phosphanylidynenickel Chemical compound [P].[Ni] OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001347 Stellite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 2
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 2
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005885 boration reaction Methods 0.000 description 2
- AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N chromium;cobalt;iron;manganese;methane;molybdenum;nickel;silicon;tungsten Chemical compound C.[Si].[Cr].[Mn].[Fe].[Co].[Ni].[Mo].[W] AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 235000019589 hardness Nutrition 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 2
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000011156 metal matrix composite Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- VVRQVWSVLMGPRN-UHFFFAOYSA-N oxotungsten Chemical class [W]=O VVRQVWSVLMGPRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 230000000135 prohibitive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- LVGUZGTVOIAKKC-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,2-tetrafluoroethane Chemical compound FCC(F)(F)F LVGUZGTVOIAKKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018104 Ni-P Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018536 Ni—P Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 229910001361 White metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000002194 amorphous carbon material Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 238000007678 ball-on-ring test Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- QDWJUBJKEHXSMT-UHFFFAOYSA-N boranylidynenickel Chemical compound [Ni]#B QDWJUBJKEHXSMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 235000014121 butter Nutrition 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002925 chemical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005536 corrosion prevention Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940073561 hexamethyldisiloxane Drugs 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- RYZCLUQMCYZBJQ-UHFFFAOYSA-H lead(2+);dicarbonate;dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Pb+2].[Pb+2].[Pb+2].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O RYZCLUQMCYZBJQ-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002343 natural gas well Substances 0.000 description 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920013639 polyalphaolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000001314 profilometry Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000019635 sulfation Effects 0.000 description 1
- 238000005670 sulfation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 239000010969 white metal Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
- C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
- C25F3/16—Polishing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C14/024—Deposition of sublayers, e.g. to promote adhesion of the coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0605—Carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
- C23C28/044—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
- C23C28/046—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material with at least one amorphous inorganic material layer, e.g. DLC, a-C:H, a-C:Me, the layer being doped or not
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
- C23C28/322—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer only coatings of metal elements only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
- C23C28/343—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one DLC or an amorphous carbon based layer, the layer being doped or not
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
- C23C28/347—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with layers adapted for cutting tools or wear applications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
- C23C28/42—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition characterized by the composition of the alternating layers
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
- Y10T428/24355—Continuous and nonuniform or irregular surface on layer or component [e.g., roofing, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
- Y10T428/24942—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
- Y10T428/2495—Thickness [relative or absolute]
- Y10T428/24967—Absolute thicknesses specified
- Y10T428/24975—No layer or component greater than 5 mils thick
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
revestimento de baixo atrito com propriedades melhoradas à abrasão e ao desgaste e métodos de produção. são fornecidos revestimentos de baixo atrito com resistência melhorada ao desgaste por abrasão e métodos de produção de tais revestimentos. em uma forma, o revestimento inclui: i) uma camada inferior selecionada do grupo que consiste em crn, tin, tialn, tialvn, tialvcn, tisin, tisicn, tialsin e suas combinações, em que a camada inferior varia na espessura de 0,1 a 100 (mi)m, ii) uma camada promotora de aderência selecionada do grupo que consiste em cr, ti, si, w, crc, tic, sic, wc, e suas combinações, em que a camada promotora de aderência varia na espessura de 0,1 a 50 (mi)m e é contígua com uma superfície da camada inferior, e iii) uma camada funcional selecionada do grupo que consiste em um compósito à base de fulereno, um material à base de diamante, sedimento de carvão, e suas combinações, em que a camada funcional varia de 0,1 a 50 (mi)m e é contígua com uma superfície da camada promotora de aderência.
Description
[0001] A presente divulgação refere-se ao campo de revestimentos com propriedades melhoradas. Mais particularmente ela se refere aos revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas com resistência melhorada à abrasão e ao desgaste, métodos de preparação de tais revestimentos e métodos de uso de tais revestimentos para reduzir o atrito e melhorar a resistência à abrasão.
[0002] Dispositivos de Perfuração Rotativos de Alcance Prolongado:
[0003] Nas operações de perfuração rotativa, uma broca de perfuração é fixada na extremidade de um conjunto de orifícios inferior que está ligado a uma coluna de perfuração que compreende junções de tubos e ferramentas de perfuração que podem ser giradas na superfície por uma mesa rotativa ou unidade de acionamento superior. O peso da coluna de perfuração e o conjunto de orifícios inferior fazem com que a broca rotativa abra um buraco na terra. Quando a operação progride, novas seções de tubos de perfuração são adicionadas à coluna de perfuração para aumentar o seu comprimento total. Periodicamente durante a operação de perfuração, o poço aberto é coberto para estabilizar as paredes, e a operação de perfuração é retomada. Como um resultado, a coluna de perfuração geralmente opera tanto no poço aberto quanto dentro da cobertura que foi instalada no poço. Alternativamente, a tubulação enrolada pode substituir a coluna de perfuração na montagem de perfuração. A combinação de uma coluna de perfuração e um conjunto de orifícios inferior ou tubulação enrolada e conjunto de orifícios inferior é aqui referida como um conjunto de hastes de perfuração. A rotação da coluna de perfuração fornece energia através da coluna de perfuração e conjunto inferior de orifícios à broca. Na perfuração de tubulação enrolada, a energia é liberada na broca pelas bombas de fluido de perfuração. A quantidade de energia que pode ser transmitida por rotação é limitada ao torque máximo que uma coluna de perfuração ou tubulação enrolada pode sofrer.
[0004] Durante a perfuração de um poço através de formações subterrâneas, o conjunto de hastes de perfuração sofre considerável contato deslizante tanto com a cobertura de aço e formações rochosas. Este contato deslizante resulta principalmente dos movimentos de rotação e axiais do conjunto de hastes de perfuração no poço. A fricção entre a superfície em movimento do conjunto de hastes de perfuração e as superfícies estacionárias da cobertura e formação cria considerável arrasto sobre a haste de perfuração e resulta em um torque excessivo e arrasto durante as operações de perfuração. O problema provocado pelo atrito é inerente a qualquer operação de perfuração, mas é especialmente problemático em poços direcionalmente perfurados ou poços de perfuração de alcance prolongado (ERD). A perfuração direcional ou ERD é o desvio intencional de uma perfuração de poços em relação à vertical.Em alguns casos, o ângulo com a vertical pode ser tão grande quanto noventa graus em relação à vertical. Tais poços são comumente referidos como poços horizontais e podem ser perfurados a uma profundidade considerável e distância considerável a partir da plataforma de perfuração.
[0005] Em todas as operações de perfuração, o conjunto de hastes de perfuração possui uma tendência a inatividade em comparação com o lado do poço ou da cobertura do poço, mas esta tendência é muito maior em poços direcionalmente perfurados devido ao efeito da gravidade. Quando a coluna de perfuração aumenta no comprimento ou grau de deflexão vertical, a quantidade de atrito criada pelo conjunto de hastes de perfuração rotativa também aumenta. Para superar este aumento no atrito, energia adicional é requerida para girar o conjunto de hastes de perfuração. Em alguns casos, o atrito entre o conjunto de hastes de perfuração e a parede de cobertura ou poço excede ao torque máximo que pode ser tolerado pelo conjunto de hastes de perfuração e/ou a capacidade de torque máximo das operações de sonda de perfuração e perfuração deve cessar. Conseqüentemente, a profundidade a qual os poços podem ser perfurados utilizando o equipamento e técnicas de perfuração direcional disponíveis, é limitada.
[0006] A redução de atrito é um requisito fundamental em tais aplicações de perfuração rotativa de petróleo e gás subterrânea de alcance ultra-prolongado. Um método para a redução da fricção provocada pelo contato entre o conjunto de hastes de perfuração e cobertura (no caso de um poço coberto) ou poço (no caso de um orifício aberto) é a melhora da lubricidade das lamas de perfuração. Nas operações de perfuração industriais, tentativas foram feitas para reduzir o atrito, principalmente, através do uso de soluções de lama à base de água e/ou de óleo contendo vários tipos de aditivos caros e muitas vezes prejudiciais ao meio ambiente. Diesel e outros óleos minerais também são frequentemente utilizados como lubrificantes, mas há um problema com o descarte da lama. Certos minerais tais como a bentonita são conhecidos de ajudar a reduzir o atrito entre o conjunto de hastes de perfuração e um poço aberto. Os materiais tais como o Teflon têm sido utilizados para reduzir o atrito, no entanto, estes não possuem durabilidade e resistência. Outros aditivos incluem óleos vegetais, asfalto, grafita, detergentes e cascas de noz, mas cada um possui suas próprias limitações.Embora essas lamas tivessem algum benefício, o descarte da lama é um problema. Adicionalmente, um problema maior é o fato de que o COF aumenta com o aumento da temperatura, especialmente com as lamas à base de água.
[0007] Mais outro método para a redução do atrito entre o conjunto de haste de perfuração e a cobertura do poço ou o poço é utilizar um material de revestimento sólido sobre a montagem da coluna de perfuração (também aqui referido como ligadura sólida ou revestimento sólido). A Patente U.S. No 4.665.996, aqui incorporada por referência na sua totalidade, divulga o uso de revestimento sólido da superfície de rolamento principal de um tubo de perfuração com uma liga tendo a composição de: 50 a 65 % de cobalto, 25 a 35 % de molibdênio, de 1 a 18 % de cromo, de 2 a 10 % de silício e menos do que 0,1 % de carbono para a redução do atrito entre a coluna de perfuração e a cobertura ou rocha. Como um resultado, o torque necessário para a operação de perfuração rotativa, especialmente a perfuração direcional, é reduzido. A liga divulgada também fornece excelente resistência ao desgaste sobre a coluna de perfuração, enquanto reduz o desgaste da cobertura do poço. A cobertura sólida pode ser aplicada nas partes do conjunto de hastes de perfuração utilizando os métodos de camada de solda ou de pulverização térmica.
[0008] Embora a ligadura sólida tenha sido eficaz na proteção das juntas de ferramentas até certo ponto, as partículas de carboneto são conhecidas de provocar o desgaste abrasivo grave do material de cobertura, limitando assim a eficácia desta técnica.
[0009] Outro método para a redução do atrito entre o conjunto de hastes de perfuração e a cobertura do poço ou o poço é utilizar a coluna de perfuração de alumínio porque o alumínio é mais leve do que o aço. No entanto, a coluna de perfuração de alumínio é cara e é difícil de utilizar em operações de perfuração, e não é compatível com muitos tipos de fluidos de perfuração (por exemplo, fluidos de perfuração com pH elevado).
[0010] As Patentes U.S. Nos 7.182.160, 6.349.779 e 6.056.073 divulgam os projetos de segmentos acanelados nas colunas de perfuração para o propósito de melhorar o fluxo de fluido no espaço anular e reduzir o contato e o atrito com a parede do poço.
[0011] Ainda outro problema encontrado durante as operações de perfuração rotativa subterrâneas, especialmente a perfuração direcional, é o desgaste da cobertura e conjunto de hastes de perfuração que ocorre quando as superfícies de metal estão em contato entre si. Esta abrasão entre as superfícies de metal durante a perfuração de poços de petróleo e gás resulta em desgaste excessivo tanto no conjunto de hastes de perfuração quanto na cobertura de revestimento. Atualmente, uma solução preferida para reduzir o desgaste dos conjuntos de hastes de perfuração é o revestimento duro sobre as partes do conjunto de hastes de perfuração. A liga contendo carboneto de tungstênio, tal como Stellite 6 e Stellite 12 (marca comercial da Cabot Corporation), possui excelente resistência ao desgaste como um material de revestimento duro. O revestimento duro protege o conjunto de hastes de perfuração, mas tende a provocar abrasão excessiva da cobertura do poço. Este problema é especialmente grave durante a perfuração direcional, porque o conjunto de hastes de perfuração, que possui uma tendência de descansar sobre a cobertura do poço, continuamente desgasta a cobertura do poço quando a coluna de perfuração gira. Além disso, algumas destas ligas de revestimento duro, tais como o carboneto de tungstênio, podem piorar o problema de atrito.
[0012] Dispositivos de Produção de Poços de Petróleo e Gás com Luvas Revestidas:
[0013] Além dos dispositivos de perfuração de petróleo e gás rotativos subterrâneos, o atrito também é um problema nos dispositivos de produção de poços de petróleo e gás.A produção de poços de petróleo e gás sofre de problemas mecânicos básicos que podem ser caros, ou mesmo proibitivos, para corrigir, reparar ou atenuar. O atrito é ubíquo no campo petrolífero, nos dispositivos que estão em contato móvel que desgastam e perdem as suas dimensões originais e nos dispositivos que são degradados pela erosão, corrosão e depósitos. Estes são impedimentos para operações bem-sucedidas que podem ser atenuados através do uso seletivo de dispositivos de produção de poços de petróleo e gás com luvas revestidas conforme descrito abaixo. Estes dispositivos de produção de poços de petróleo e gás incluem, mas não são limitados a estes, equipamentos de sonda de perfuração; sistemas de tubos flexíveis marinhos; mercadorias tubulares; cabeça do poço, árvores e válvulas; equipamentos de produção incluindo o equipamento de elevação artificial, colunas de conclusão e equipamentos; conclusões de formação e parede de areia; e equipamentos de intervenção do poço.
[0014] Equipamentos e Dispositivos da Indústria Petroquímica e Química:
[0015] Os componentes para o equipamento na produção petroquímica e química sofrem de degradação variando entre efeitos mecânicos e químicos. Por exemplo, os componentes passam por desgaste devido à fricção repetida das superfícies, resultando em avaria que requer reparo ou substituição. Sob certas circunstâncias, os fragmentos produzidos pelo desgaste também podem contaminar o produto, tornando-o inaceitável. Além do desgaste, o atrito excessivo entre as superfícies também pode aumentar a energia necessária para a operação. Custos de energia mais elevados também podem ser percebidos durante o bombeamento de fluidos na operação devido ao atrito excessivo ou resistência entre o fluido e a superfície do componente que o conduz. Outro exemplo de degradação dos componentes pode estar relacionado com a corrosão onde os componentes necessitam de ser substituídos periodicamente. A corrosão também pode levar a incrustações no diâmetro interno de tubulares do trocador de calor, o que resulta na degradação da eficiência de transferência de calor. Estes são todos os impedimentos potenciais para as operações petroquímicas bem sucedidas que pode ser caros, ou até mesmo proibitivos, para corrigir, reparar ou atenuar.
[0016] Aplicações exemplares não limitativas de tais revestimentos incluem extrusoras, barris, caixas de engrenagens, rolamentos, compressores, bombas, canos, tubos, matrizes de moldagem, válvulas e recipientes do reator.
[0017] Necessário para a Divulgação Atual:
[0018] Dada a natureza expansiva desses requisitos para os dispositivos de perfuração rotativa de alcance prolongado, dispositivos de produção de poços de petróleo e gás com luva revestida e equipamentos e dispositivos da indústria petroquímica química, existe uma necessidade com relação a revestimentos de baixo atrito com propriedades melhoradas, tais atrito, desgaste, abrasão, corrosão, erosão e depósitos. Considerando os ambientes operacionais para estas aplicações, que tipicamente incluem altas cargas e graves condições abrasivas, os revestimentos de baixo atrito tradicionais e convencionais (por exemplo, grafita, MoS2, WS2) podem não alcançar os requisitos de durabilidade em alguns casos. Assim, existe uma necessidade de se desenvolver revestimentos de baixo atrito que demonstrem durabilidade adequada nestes ambientes, através da resistência à abrasão melhorada e desgaste reduzido tanto na parte revestida quanto no material de contra-face (por exemplo, aço de cobertura), em relação aos revestimentos da técnica anterior.
[0019] De acordo com um aspecto da presente divulgação, um revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito vantajoso compreende: i) uma camada inferior selecionada do grupo que consiste em CrN, TiN, TiAlN, TiAlVN, TiAlVCN, TiSiN, TiSiCN, TiAlSiN e suas combinações, em que a camada inferior varia na espessura de 0,1 a 100 μm, ii) uma camada promotora de aderência selecionada do grupo que consiste em Cr, Ti, Si, W, CrC, TiC, SiC, WC, e suas combinações, em que a camada promotora de aderência varia na espessura de 0,1 a 50 μm e é contígua com uma superfície da camada inferior, e iii) uma camada funcional selecionada do grupo que consiste em um compósito à base de fulereno, um material à base de diamante, carbono semelhante ao diamante (DLC), e suas combinações, em que a camada funcional varia de 0,1 a 50 μm e é contígua com uma superfície da camada promotora de aderência. A camada promotora de aderência é interposta entre a camada inferior e a camada funcional, e também pode fornecer a função adicional de intensificação da resistência. O coeficiente de atrito da camada funcional do revestimento de baixo atrito como medido pelo bloco no teste de atrito anelar é menor ou igual a 0,15, e a resistência à abrasão do revestimento de baixo atrito como medido pelo teste de abrasão ASTM G105 modificado produz um sinal de desgaste profundo menor ou igual a 20 μm e uma perda de peso menor ou igual a 0,03 gramas.
[0020] De acordo com outro aspecto da presente divulgação, um método de produção de um revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito compreende: i) fornecer um substrato para o revestimento, (ii) depositar em uma superfície do substrato uma camada inferior selecionada do grupo que consiste em CrN, TiN, TiAlN, TiAlVN, TiAlVCN, TiSiN, TiSiCN, TiAlSiN e suas combinações, em que a camada inferior varia na espessura de 0,1 a 100 μm, iii) depositar sobre a superfície da camada inferior uma camada promotora de aderência selecionada do grupo que consiste em Cr, Ti, Si, W, CrC, TiC, SiC, WC, e suas combinações, em que a camada promotora de aderência varia na espessura de 0,1 a 50 μm e é contígua com uma superfície da camada inferior, e iv) depositar sobre a superfície da camada promotora de aderência uma camada funcional selecionada do grupo que consiste em um compósito à base de fulereno, um material à base de diamante, carbono semelhante ao diamante (DLC), e suas combinações, em que a camada funcional varia de 0,1 a 50 μm e é contígua com uma superfície da camada promotora de aderência. O coeficiente de atrito da camada funcional do revestimento de baixo atrito como medido pelo bloco no teste de atrito anelar é menor ou igual a 0,15, e a resistência à abrasão do revestimento de baixo atrito como medido pelo teste de abrasão ASTM G105 modificado produz um sinal de desgaste profundo menor ou igual a 20 μm e uma perda de peso menor ou igual a 0,03 gramas.
[0021] Estes e outros aspectos e atributos dos revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas divulgados, métodos de preparação de tais revestimentos e métodos de utilização de tais revestimentos para os dispositivos de perfuração rotativa subterrâneos, dispositivos de produção de poços de petróleo e gás com luva revestida e equipamentos e dispositivos da indústria petroquímica e química e suas aplicações e/ou utilizações vantajosas, serão evidentes a partir da descrição detalhada que se segue, particularmente quando lida em conjunto com as figuras anexas.
[0022] Para ajudar aqueles de habilidade prática na técnica relevante na produção e uso do assunto em questão a esse respeito, é feita referência aos desenhos anexos, em que:
[0023] A Figura 1 representa micrografias em um plano secional X dos espécimes de teste depositados com diferentes arquiteturas de revestimento após o teste de CETR-BOR de alto teor de areia em que a camada inferior constitui um substrato (ferroso), uma camada de CrN promotora de aderência (intensificação da resistência) que separa as camadas funcionais superiores do substrato. Informações mais detalhadas sobre as arquiteturas podem ser encontradas na Tabela 1 abaixo. DEFINIÇÕES
[0024] O "conjunto de orifícios inferior" (BHA) é compreendido de um ou mais dispositivos, incluindo, mas não limitados a estes: estabilizantes, estabilizantes de capacidade variável, escareadores reversos, colares de perfuração, colares de perfuração flexíveis, ferramentas dirigíveis rotativas, escareadores de rolagem, choque subs, motores de lama, ferramentas de perfilagem durante a perfuração (LWD), ferramentas de medição durante a perfuração (MWD), ferramentas de núcleo, escareadores inferiores, abridores de buracos, centralizadores, turbinas, carcaças encurvadas, motores inclinados, vasos de perfuração, vasos de aceleração, subs de passagem, vasos de choque, ferramentas de redução do torque, subs de flutuador, ferramentas de pesca, vasos de pesca, tubos de lavagem a cargo, ferramentas de perfilagem, ferramenta de pesquisa subs, contrapartes não magnéticas de qualquer um destes dispositivos, e suas combinações e suas conexões externas associadas.
[0025] "Cobertura" é o tubo instalado em uma perfuração de poço para impedir que o buraco entre em colapso e permitir que a perfuração continue abaixo da parte inferior da coluna de cobertura com densidade de fluido mais elevada e sem fluxo de fluido dentro da formação coberta. Tipicamente, múltiplas colunas de cobertura são instaladas na perfuração de poços de diâmetro cada vez menor.
[0026] "Centralizadores da cobertura" são luvas ligadas com o lado de fora da cobertura quando está sendo operada na cavidade. Os centralizadores são freqüentemente equipados com molas de aço ou dedos de metal que empurram contra a formação de alcançar o equilíbrio da parede da formação, com um objetivo de centralizar a cobertura para fornecer um espaço anular mais uniforme ao redor da cobertura para conseguir uma melhor vedação de cimento. Os centralizadores podem incluir dispositivos semelhantes a dedos para raspar o poço para desalojar a torta de filtro do fluido de perfuração que pode inibir contato direto do cimento com a formação.
[0027] "Contíguo" refere-se aos objetos que estão adjacentes entre si de tal modo que eles podem compartilhar uma aresta ou uma face comum. "Não contíguo" refere-se aos objetos que não possuem uma aresta ou face comum porque eles são compensados ou deslocados entre si.Por exemplo, as juntas de ferramenta são cilindros de maiores diâmetros que são não contíguos porque um cilindro de menor diâmetro, o tubo de perfuração, está posicionado entre as juntas de ferramenta.
[0028] "Acoplamento" é um dispositivo de conexão entre duas peças de tubo, muitas vezes, mas não exclusivamente, uma peça separada que é adaptada de forma roscável em duas partes mais longas que o acoplamento da junta em conjunto. Por exemplo, um acoplamento é utilizado para unir duas partes das varetas de sucção no equipamento de bombeamento do tirante de elevação artificial.
[0029] Os "colares de perfuração" são tubos de parede pesados no conjunto de orifícios inferiores perto da broca. A rigidez dos colares de perfuração ajuda a broca perfurar em linha reta, e o peso dos colares é utilizado para aplicar peso na broca para perfurar adiante.
[0030] "Haste de perfuração" é definida como o comprimento inteiro dos tubos de tubulares, compreendidos de kelly (se presente), o tubo de perfuração e os colares de perfuração, que compõem o conjunto de perfuração a partir da superfície até a parte inferior da cavidade. A haste de perfuração não inclui a broca de perfuração. No caso especial de operações de cobertura durante a perfuração, a coluna de cobertura que é utilizada para perfurar dentro das formações do solo será considerada parte da haste de perfuração.
[0031] "Conjunto de hastes de perfuração" é definido como uma combinação de uma coluna de perfuração e conjunto de orifícios inferior ou tubulação enrolada e conjunto de orifícios inferior. O conjunto de hastes de perfuração não inclui a broca de perfuração.
[0032] "Coluna de perfuração" é definida como a coluna, ou a série de tubos de perfuração com juntas de ferramenta ligadas, tubo de transição entre a coluna de perfuração e o conjunto de orifícios inferiores incluindo as juntas de ferramenta, o tubo de perfuração de grande peso incluindo as juntas de ferramenta e tampões de durabilidade que conduz o fluido e a energia de rotação da transmissão superior ou kelly para os colares de perfuração e a broca. Em algumas referências, mas não neste documento, o termo "coluna de perfuração" inclui tanto o tubo de perfuração quanto os colares de perfuração no conjunto de orifícios inferior.
[0033] "Tubos em cotovelo, tubos T e acoplamentos" são equipamentos de tubo comumente utilizados para o propósito de conectar as linhas de fluxo para completar um caminho de fluxo com relação aos fluidos, por exemplo, para conectar uma perfuração de poço com as instalações de produção superficiais.
[0034] "Kelly" é uma peça poligonal de lado chato da tubulação que passa através do piso da sonda de perfuração sobre as sondas equipadas com equipamentos mais antigos de mesa rotativa. O torque é aplicado a esta peça de quatro, seis, ou talvez oito lados do tubo para girar o tubo de perfuração, que está conectado abaixo.
[0035] "Ferramentas de perfilagem" são instrumentos que são tipicamente operados em um poço para fazer medições; por exemplo, durante as perfurações nas hastes de perfuração ou no buraco aberto ou coberto na rede fixa. Os instrumentos são instalados com uma série de suportes configurados para operar dentro de um poço, tais como dispositivos de forma cilíndrica, que fornecem isolamento ambiental para os instrumentos.
[0036] "Elevador de êmbolo" é um dispositivo que move para cima e para baixo uma coluna de tubulação para expurgar a tubulação de água, semelhante a uma operação de "limpeza de tubos" de oleoduto. Com o elevador de êmbolo na parte inferior do tubo, o dispositivo raspa-tubo é configurado para bloquear o fluxo de fluido, e, portanto, ele é empurrado para cima no orifício através da pressão do fluido a partir de baixo. Quando se move para cima do poço, ele desloca a água porque a água não é deixada separar-se e fluir além dos limites do elevador de êmbolo. Na parte superior da tubulação, um dispositivo dispara uma alteração na configuração do elevador de êmbolo de tal modo que ele agora desvia os fluidos, após o que a gravidade o puxa tubulação abaixo contra a corrente de fluxo ascendente. O atrito e o desgaste são parâmetros importantes na operação do elevador de êmbolo. O atrito reduz a velocidade do elevador de êmbolo que cai ou se eleva, e o desgaste da superfície externa fornece uma abertura que reduz a eficácia do dispositivo quando percorre o orifício para cima.
[0037] "Dispositivo de produção" é um termo amplo definido para incluir qualquer dispositivo relacionado com a perfuração, conclusão, estimulação, recondicionamento ou produção de um poço de petróleo e/ou gás.Um dispositivo de produção inclui qualquer dispositivo aqui descrito utilizado para o propósito de produção de óleo ou gás. Por conveniência de terminologia, a injeção de fluidos dentro de um poço é definida de ser a produção em uma taxa negativa. Portanto, as referências à palavra "produção" irá incluir "injeção", a não ser que mencionada de outra maneira.
[0038] "Choque sub" é um colar de perfuração modificado que possui um elemento semelhante a molar de absorção de impactos para fornecer movimento axial relativo entre as duas extremidades do choque sub. O choque sub é às vezes utilizado para a perfuração de formações muito resistentes em que altos níveis de impactos axiais podem ocorrer.
[0039] "Luva" é uma parte tubular projetado para ajustar sobre outra parte.As superfícies internas e externas da luva podem ser circular ou não circular no perfil em corte transversal.As superfícies internas e externas podem em geral ter diferentes geometrias, isto é, a superfície externa pode ser cilíndrica com o corte transversal circular, enquanto que a superfície interna pode ter um corte transversal elíptico ou outro não circular.Alternativamente, a superfície externa pode ser elíptica e a superfície interna circular, ou alguma outra combinação. O uso de pinos, ranhuras e outros meios podem ser utilizados para restringir a luva a um corpo em um ou mais graus de liberdade, e elementos de vedação podem ser utilizados se houver problemas de pressão ou contenção diferencial de fluido. Mais geralmente, uma luva pode ser considerada de ser um cilindro oco generalizada com um ou mais raios ou perfis variáveis em corte transversal ao longo do comprimento axial do cilindro.
[0040] "Contato deslizante" refere-se ao contato de fricção entre dois corpos em movimento relativo, quer separados por fluidos ou sólidos, estes incluindo partículas no fluido (bentonita, glóbulos de vidro, etc) quer por dispositivos projetados para provocar o rolamento para atenuar o atrito. Uma parte da superfície de contato de dois corpos em movimento relativo estará sempre em um estado de deslizamento, e dessa maneira deslizante.
[0041] "Varetas de sucção" são barras de aço que conectam uma unidade de bombeamento de feixe na superfície com uma bomba de varetas de sucção na parte inferior de um poço. Estas varetas podem ser articuladas e enfileiradas ou elas podem ser varetas contínuas que são manipulados como tubulação enrolada. Visto que as varetas produzem um movimento de vaivém para cima e para baixo, existe atrito e desgaste nos locais de contato entre a vareta e a tubulação.
[0042] "Junção de ferramenta" é um elemento de acoplamento enfileirado cônico para o tubo que geralmente produzido de uma liga de aço especial em que as conexões de pino e caixa (externa e internamente enfileiradas, respectivamente) são fixadas nas extremidades do tubo. As junções de ferramenta são comumente utilizadas em tubos de perfuração, mas também pode ser utilizadas nas colunas de trabalho e outras OCTG, e elas podem ser soldadas por atrito às extremidades do tubo.
[0043] "Acionamento superior" é um método e equipamento utilizado para girar o tubo de perfuração a partir de um sistema de acionamento localizado sobre um carrinho que se move para cima e para baixo em trilhos ligados ao mastro da sonda de perfuração. O acionamento superior é o meio preferido de operação do tubo de perfuração porque facilita a rotação e reciprocidade simultâneas da tubulação e circulação do fluido de perfuração. Nas operações de perfuração direcionais, muitas vezes há menos risco de aderência do tubo quando se utiliza o equipamento de acionamento superior.
[0044] "Tubulação" é o tubo instalado em um poço dentro da cobertura para permitir o fluxo de fluido na superfície.
[0045] "Válvula" é um dispositivo que é utilizado para controlar a taxa de fluxo em uma linha de fluxo.Existem muitos tipos de dispositivos de válvula, incluindo válvula de retenção, válvula de gaveta, válvula globo, válvula de esfera, válvula de agulha e válvula de plugue. As válvulas podem ser operadas manualmente, remotamente ou automaticamente, ou uma combinação destes. O desempenho da válvula é altamente dependente da estabelecida de vedação entre os dispositivos mecânicos bem ajustados.
[0046] "Sede de válvula" é a superfície sobre a qual a vedação dinâmica se firma, quando a válvula é operada para impedir o fluxo através da válvula.Por exemplo, uma charneira de uma válvula de segurança da subsuperfície irá vedar contra a sede de válvula quando ela for fechada.
[0047] "Rede fixa" é um cabo que é utilizado para operar as ferramentas e dispositivos em uma perfuração de poços. A rede fixa é muitas vezes composta de muitos filamentos menores torcidos entre si, mas a rede fixa de monofilamento, ou "linha lisa", também existe. A rede fixa é geralmente implantada em grandes tambores montados sobre caminhões de perfilagem ou unidades de derrapagem.
[0048] "Colunas de trabalho" são pedaços unidos de cano utilizados para executar uma operação de perfuração de poços, tais como a operação de uma ferramenta de perfilagem, materiais de pesca fora da perfuração de poços, ou a execução de uma tarefa de compactação de cimento.
[0049] Um "revestimento" é compreendido de uma ou mais camadas adjacentes e quaisquer interfaces incluídas. Um revestimento pode ser colocado sobre o material de substrato de base de um conjunto do corpo, sobre a ligadura sólida colocada em um material de substrato de base, ou em outro revestimento.
[0050] Um "revestimento de baixo atrito" é um revestimento para o qual o coeficiente de atrito é menor do que 0,15 sob condições de referência. Um revestimento de baixo atrito típico pode incluir uma ou mais camadas inferiores, camadas promotora de aderência e camadas funcionais.
[0051] Uma "camada" é a espessura de um material que pode servir um propósito funcional específico, tal como coeficiente reduzido de atrito, rigidez elevada, ou suporte mecânico para a sobreposição das camadas ou proteção das camadas subjacentes.
[0052] Uma "camada de baixo atrito" ou "camada funcional" é uma camada que fornece baixo atrito em um revestimento de baixo atrito.Também pode fornecer uma melhor resistência à abrasão e ao desgaste.
[0053] Uma "camada promotora de aderência" fornece aderência acentuada entre as camadas funcionais e/ou as camadas inferiores em um revestimento de múltiplas camadas.Ela também pode fornecer maior resistência.
[0054] Uma "camada interna" é aplicada entre a superfície externa do material de substrato do conjunto corporal ou ligadura sólida ou camada amanteigada e camada promotora de aderência ou camada funcional ou entre as camadas funcionais e/ou camadas promotoras de aderência em um revestimento de múltiplas camadas.
[0055] Uma "camada graduada" é uma camada em que pelo menos um constituinte, elemento, componente ou propriedade intrínseca da camada altera a espessura da camada ou alguma fração desta.
[0056] Uma "camada amanteigada" é uma camada interposta entre a superfície externa do material de substrato do conjunto corporal ou ligadura sólida e uma camada, que pode ser outra camada amanteigada, ou uma camada que compreende o revestimento de baixo atrito. Pode haver uma ou mais camadas amanteigadas interpostas de uma maneira. A camada amanteigada pode incluir, mas não está limitada a estas, camadas inferiores que compreendem o revestimento de baixo atrito.
[0057] "Ligadura sólida" é uma camada interposta entre a superfície externa do material de substrato do conjunto corporal e as camadas amanteigadas, ou uma das camadas compreendendo o revestimento de baixo atrito. A ligadura sólida pode ser utilizada na indústria de perfuração de petróleo e gás para evitar o desgaste da junção de ferramenta e da cobertura.
[0058] Uma "interface" é uma região de transição de uma camada para uma camada adjacente, em que uma ou mais da composição de material constituinte e/ou do valor de propriedade altera de 5 % para 95 % dos valores que caracterizam cada uma das camadas adjacentes.
[0059] A "interface graduada" é uma interface que é projetada para ter uma mudança gradual da composição do material constituinte e/ou valor de propriedade de uma camada para a camada adjacente. Por exemplo, uma interface graduada pode ser criada como um resultado da interrupção gradual do processamento de uma primeira camada, enquanto que gradualmente de forma simultânea começa o processamento de uma segunda camada.
[0060] A "interface não graduada" é uma interface que possui uma súbita mudança de composição do material constituinte e/ou do valor de propriedade de uma camada para a camada adjacente. Por exemplo, uma interface não graduada pode ser criada como um resultado da interrupção do processamento de uma camada e subseqüentemente começa o processamento de uma segunda camada.
[0061] (Nota: Várias das definições acima são da A Dictionary for the Petroleum Industry, Third Edition, The University of Texas at Austin, Petroleum Extension Service, 2001.)
[0062] Todos os valores numéricos dentro da descrição detalhada e das reivindicações anexas são modificados por "cerca do" ou "aproximadamente o" valor indicado, e leva-se em conta o erro experimental e as variações que devem ser esperadas por uma pessoa que possui habilidade prática na técnica.
[0063] Aplicações relacionadas:
[0064] A Patente U.S. No 8.220.563, aqui incorporada por referência na sua totalidade, divulga o uso de revestimentos de ultra-baixo atrito nos conjuntos de hastes de perfuração utilizados nas aplicações de perfuração de petróleo e gás. Outros dispositivos de produção de poços de petróleo e gás podem se beneficiar do uso dos revestimentos aqui divulgados. Um conjunto de hastes de perfuração é um exemplo de um dispositivo de produção que pode se beneficiar do uso de revestimentos. A geometria de um conjunto de hastes de perfuração em operação é um exemplo de uma classe de aplicações compreendendo um corpo cilíndrico. No caso da haste de perfuração, o conjunto de hastes de perfuração real é um cilindro interno que está em contato deslizante com a cobertura ou cavidade aberta, um cilindro externo. Estes dispositivos podem ter raios variáveis e alternativamente podem ser descritos como compreendendo múltiplos cilindros contíguos de raios variáveis. Conforme descrito abaixo, existem vários outros exemplos de corpos cilíndricos em operações de produção de poços de petróleo e gás natural, em contato deslizante devido ao movimento relativo ou objeto estacionário para entrar em contato pelas correntes de fluxo de fluido. Os revestimentos da invenção podem ser utilizados vantajosamente para cada uma destas aplicações, considerando o problema relevante a ser direcionado, através da avaliação do problema de contato ou fluxo a ser resolvido para atenuar o atrito, desgaste, corrosão, erosão ou depósitos, e através da consideração judiciosa de como aplicar tais revestimentos nos dispositivos específicos para a utilidade e benefício máximos.
[0065] A Patente U.S. No 8.261.841, aqui incorporada por referência na sua totalidade, divulga o uso de revestimentos de ultra-baixo atrito nos dispositivos de produção de poços de petróleo e gás e métodos de fabricação e uso de tais dispositivos revestidos. Em uma forma, o dispositivo de produção de poços de petróleo e gás revestido inclui um dispositivo de produção de poços de petróleo e gás incluindo um ou mais organismos, e um revestimento sobre pelo menos uma parte do um ou mais organismos, em que o revestimento é selecionado de uma liga amorfa, um compósito de níquel-fósforo com base química ou eletrogalvanizada tratado com calor com um teor de fósforo maior do que 12 % em peso, grafita, MoS2, WS2, um compósito à base de fulereno, um cermet à base de boreto, um material quase-cristalino, um material à base de diamante, carbono semelhante ao diamante (DLC), nitreto de boro, e suas combinações. Os dispositivos de produção de poços de petróleo e gás revestidos podem fornecer atrito, desgaste, corrosão, erosão e depósitos reduzidos para a construção de poços, conclusão e produção de petróleo e gás.
[0066] A Patente U.S. No 8.286.715, aqui incorporada por referência na sua totalidade, divulga o uso de revestimentos de atrito ultra-baixo nos dispositivos de produção de poços de petróleo e gás revestidos e métodos de fabricação e uso de tais dispositivos revestidos. Em uma configuração, o dispositivo de produção de poços de petróleo e gás com luvas revestido inclui um dispositivo de produção de poços de petróleo e gás incluindo um ou mais organismos e uma ou mais luvas proximais à superfície externa ou interna do um ou mais organismos, e um revestimento sobre pelo menos uma parte da superfície interna das luvas, da superfície externa das luvas, ou uma combinação destas, em que o revestimento é selecionado de uma liga amorfa, um compósito de níquel-fósforo com base química ou eletrogalvanizada tratado com calor com um teor de fósforo maior do que 12 % em peso, grafita, MoS2, WS2, um compósito à base de fulereno, um cermet à base de boreto, um material quase-cristalino, um material à base de diamante, carbono semelhante ao diamante (DLC), nitreto de boro, e suas combinações. Os dispositivos de produção de poços de petróleo e gás com luvas revestidos podem fornecer atrito, desgaste, erosão, corrosão e depósitos reduzidos para a construção de poços, conclusão e produção de petróleo e gás.
[0067] A Publicação de Patente No. 2011-0220415A1, aqui incorporada por referência na sua totalidade, divulga conjuntos de hastes de perfuração com revestimentos de atrito ultra-baixo para as operações de perfuração subterrâneas. Em uma configuração, os conjuntos de hastes de perfuração revestidos para as operações de perfuração rotativa subterrâneas incluem uma montagem de corpo com uma superfície externa exposta, incluindo uma coluna de perfuração acoplada a um conjunto de cavidades inferiores, uma tubulação enrolada, acoplado a um conjunto de cavidades inferiores, ou uma coluna de cobertura acoplada a um conjunto de cavidades inferiores e um revestimento de atrito ultra-baixo sobre pelo menos uma parte da superfície externa exposta da montagem de corpo, ligadura sólida em pelo menos uma parte da superfície externa exposta da montagem de corpo, um revestimento de atrito ultra-baixo sobre pelo menos uma parte da ligadura sólida, em que o revestimento de atrito ultra-baixo compreende uma ou mais camadas de ultra-baixo atrito, e uma ou mais camadas amanteigadas interpostas entre a ligadura sólida e o revestimento de atrito ultra-baixo. Os conjuntos de hastes de perfuração revestidos fornecem atrito reduzido, vibração (afixar-deslizar e torção), abrasão e desgaste durante a perfuração da cavidade reta ou direcional levando em conta as melhores taxas de penetração e permitindo a perfuração de alcance ultra- prolongado com transmissões superiores existentes.
[0068] A Publicação de Patente U.S. No. 2011-0220348A1, aqui incorporada por referência na sua totalidade, divulga dispositivos de produção de poços de petróleo e gás revestidos e métodos de produção e utilização de tais dispositivos revestidos. Em uma forma, o dispositivo revestido inclui um ou mais corpos cilíndricos, ligadura sólida sobre pelo menos uma parte da superfície externa exposta, da superfície interna exposta, ou uma combinação de ambas as superfícies externas ou internas expostas do um ou mais corpos cilíndricos, e um revestimento sobre pelo menos uma parte da superfície interno, da superfície externa, ou uma combinação destas de um ou mais corpos cilíndricos. O revestimento inclui uma ou mais camadas de atrito ultra-baixo, e uma ou mais camadas amanteigadas interpostas entre a ligadura sólida e o revestimento de atrito ultra-baixo. Os dispositivos de produção de poços de petróleo e gás revestidos podem fornecer atrito, desgaste, erosão, corrosão e depósitos reduzidos para a construção de poços, conclusão e produção de petróleo e gás.
[0069] A Publicação de Patente U.S. No. 2011-0203791A1, aqui incorporada por referência na sua totalidade, divulga os dispositivos de produção de poços de petróleo e gás revestidos e métodos de produção e utilização de tais dispositivos com luvas revestidos. Em uma forma, o dispositivo de produção de poços de petróleo e gás com luvas revestido inclui um ou mais corpos cilíndricos, uma ou mais luvas proximais ao diâmetro externo ou ao diâmetro interno do um ou mais corpos cilíndricos, ligadura sólida em pelo menos uma parte da superfície externa exposta, da superfície interno exposta, ou uma combinação da superfície externa ou interna igualmente exposta da um ou mais luvas, e um revestimento sobre pelo menos uma parte da superfície interna da luva, da superfície externa da luva, ou uma combinação destas da uma ou mais luvas. O revestimento inclui uma ou mais camadas de atrito ultra-baixo, e uma ou mais camadas amanteigadas interpostas entre a ligadura sólida e o revestimento de atrito ultra-baixo. Os dispositivos de produção de poços de petróleo e gás com luvas revestidos podem fornecer atrito, desgaste, erosão, corrosão e depósitos reduzidos para a construção de poços, conclusão e produção de petróleo e gás.
[0070] A publicação de patente U.S. No. 2011-0162751A1, aqui incorporada por referência na sua totalidade, divulga os dispositivos da indústria petroquímica e química revestidos e métodos de fabricação e uso de tais dispositivos revestidos. Em uma configuração, o dispositivo da indústria petroquímica e química revestido inclui um dispositivo da indústria petroquímica e química que abrange um ou mais organismos, e um revestimento sobre pelo menos uma parte de um ou mais organismos, em que o revestimento é selecionado de uma liga amorfa, compósito de níquel-fósforo com base química ou eletrogalvanizada tratado com calor com um teor de fósforo maior do que 12 % em peso, grafita, MoS2, WS2, um composto baseado em fulereno, um cermet à base de boreto, um material quase-cristalino, um material à base de diamante, carbono semelhante ao diamante (DLC), nitreto de boro, e suas combinações. Os dispositivos da indústria petroquímica e química revestidos podem fornecer propriedades reduzidas de atrito, desgaste, corrosão e outras necessárias para um desempenho superior.
[0071] O Pedido de Patente Provisório U.S. 61/542.501 depositado em 03 de Outubro de 2012, aqui incorporado por referência na sua totalidade, divulga métodos e sistemas para o revestimento a vácuo da superfície externa dos dispositivos tubulares para uso na prospecção de petróleo e gás, perfuração, conclusões e operações de produção para a redução de atrito, redução de erosão e proteção contra a corrosão. Estes métodos incluem as formas de realização para os dispositivos tubulares de vedação dentro de uma câmara de vácuo de tal modo que todo o dispositivo não está contido dentro da câmara. Estes métodos também incluem as formas de realização para o tratamento da superfície de dispositivos tubulares antes do revestimento. Além disso, estes métodos incluem as formas de realização para o revestimento a vácuo de dispositivos tubulares utilizando uma multiplicidade de dispositivos, uma multiplicidade de câmaras de vácuo e várias configurações da fonte de revestimento.
[0072] Formas de Realização Exemplares do revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito:
[0073] Os requerentes descobriram os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas que produzem durabilidade melhorada do revestimento em condições severas abrasivas/de carga. Em uma forma preferida, estes revestimentos de baixo atrito incluem um carbono semelhante ao diamante (DLC) como uma das camadas no revestimento.
[0074] Os revestimentos de DLC oferecem uma opção atraente para atenuar os efeitos negativos acima debatidos, como (a) os valores muito baixos de COF podem ser percebidos (<0,15, e até mesmo < 0,1), (b) o COF permanece em grande parte estável como uma função de temperatura, e (c) os problemas de desgaste abrasivo provocados pelas partículas sólidas tais como carbonetos são grandemente reduzidos. A estrutura típica dos revestimentos de DLC requer uma camada de carbono amorfo muito rígido nas formas variáveis de hibridação (isto é, caracteres como sp2 ou sp3). Tipicamente, com o aumento do teor de sp3, a camada de DLC torna-se mais rígida, mas também pode desenvolver uma tensão compressiva mais residual. A resistência e a tensão residual podem ser controladas através da variação da relação de sp2/sp3. O aumento do teor de sp2 (isto é, a natureza semelhante a grafita) tipicamente reduz a resistência e a força de compressão. A relação de sp2/sp3 e a química global podem ser variadas por meio do controle de vários parâmetros durante o processo de deposição (por exemplo, PVD, CVD ou PACVD), tal como a polarização do substrato, relação da mistura de gás, fluência de laser (se aplicável), substrato, temperatura de deposição, nível de hidrogenação, uso de dopantes na camada de DLC (metálicos e/ou não metálicos), etc. No entanto, a redução da tensão residual na camada de DLC é geralmente acompanhada por uma redução na resistência do DLC (e redução do teor de sp3). Embora os revestimentos de DLC altamente semelhantes a sp3 possam atingir valores de resistência muito elevados (~4500 a 6000 Hv), estes revestimentos apresentam tensões de compressão >> 1GPa, prejudiciais para a durabilidade das aplicações descritas acima.
[0075] Portanto, existe uma necessidade de novas composições de DLC com relações variáveis de sp2/sp3, destinadas a fornecer valores de resistência mais elevados (na faixa de 1700 a 5500 Hv) para uso nos dispositivos de perfuração rotativa de alcance prolongado, dispositivos de produção de poços de petróleo e gás revestidos (com luvas e sem luvas) e equipamentos e dispositivos da indústria petroquímica e química. Os valores de resistência mais baixos do que ~1500 Hv são considerados inadequados para o espaço de aplicação previsto, visto que a natureza abrasiva de partículas relativamente sólidas (por exemplo, areia, componentes da lama à base de óleo, etc.) é esperada de rapidamente desgastar o revestimento de DLC.
[0076] Embora os revestimentos de DLC típicos ofereçam uma melhor resistência (na faixa de 2500 Hv), existe uma necessidade de considerar as versões mais sólidas (Hv > 3000) durante a gestão da tensão residual para a formação ideal da espessura do revestimento. Além disso, existe uma necessidade de minimizar a deformação plástica do substrato subjacente na presença de cenários de contato de 3 corpos abrasivos.
[0077] A durabilidade dos revestimentos de carbono semelhante ao diamante (DLC) sob cenários de contato de três corpos (isto é, na presença de partículas abrasivas) é limitada pela resistência à abrasão total do revestimento e fragmentação/delaminação do revestimento que pode ser instigada pela deformação plástica do substrato situado embaixo devido à criação de tensões locais elevadas. Para os revestimentos de DLC terem maior durabilidade em ambientes de carga/abrasivos severos, técnicas para suprimir os modos de falha existentes para melhorar a durabilidade geral são necessárias.
[0078] Em uma configuração, um revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito da presente divulgação inclui uma camada inferior que deve ser contígua com uma superfície de um substrato para o revestimento, uma camada promotora de aderência e intensificadora da resistência contígua com uma superfície da camada inferior, e uma camada funcional contígua com uma superfície da camada promotora de aderência. Portanto, a camada promotora de aderência é interposta entre a camada inferior e a camada funcional. A camada funcional é a camada exposta mais externa do revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito.
[0079] A superfície do substrato para o revestimento pode ser produzida a partir de uma variedade de materiais diferentes. Os substratos exemplares não limitativos para revestimento incluem aço, aço inoxidável, ligadura sólida, uma liga de ferro, uma liga à base de alumínio, uma liga à base de titânio, cerâmica e uma liga à base de níquel. Os materiais de ligadura sólida exemplares não limitativos incluem materiais à base de cermet, compósitos de matriz metálica, ligas metálicas nanocristalinas, ligas amorfas e ligas metálicas duras. Outros tipos exemplares não limitativos de ligadura sólida incluem carbonetos, nitretos, boretos e óxidos de tungstênio elementar, titânio, nióbio, molibdênio, ferro, cromo e silício dispersos dentro de uma matriz de liga metálica. Tal ligadura sólida pode ser depositada por revestimento de solda, pulverização térmica ou capeamento a laser/feixe de elétrons. A espessura da camada de ligadura sólida pode variar a partir de várias ordens de tempos de magnitude que ou igual à espessura da camada de revestimento externa. As espessuras da ligadura sólida exemplares não limitativas são 1 mm, 2 mm e 3 mm acima da superfície do conjunto de haste de perfuração. A superfície da ligadura sólida pode ter um projeto padronizado para reduzir o arrasto das partículas abrasivas que contribuem com o desgaste. Os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas aqui divulgados podem ser depositados sobre a parte superior do padrão de ligadura sólida. O padrão de ligadura sólida pode incluir as regiões tanto rebaixadas quanto elevadas e a variação de espessura na ligadura sólida pode ser tanto quanto a sua espessura total.
[0080] Os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas da presente divulgação podem ser aplicados a uma parte da superfície de um dispositivo selecionado dos seguintes tipos exemplares não limitativos: uma broca de perfuração para a perfuração rotativa subterrânea, um conjunto de hastes de perfuração para a perfuração rotativa subterrânea, uma cobertura, uma tubulação, acoplamentos, uma coluna de trabalho, a tubulação enrolada, um tubo, um riser, um êmbolo, centralizadores, uma coluna de conclusão, uma coluna de produção, e um dispositivo de produção petroquímica e química. Além disso, os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas da presente divulgação podem ser aplicados a uma parte da superfície dos dispositivos descritos na seção de definição da presente divulgação.
[0081] A camada inferior do revestimento de baixo atrito aqui divulgada pode ser produzida a partir de uma variedade de diferentes materiais, incluindo, mas não limitado a estes, CrN, TiN, TiAlN, TiAlVN, TiAlVCN, TiSiN, TiSiCN, TiAlSiN e suas combinações. A espessura da camada inferior pode variar de 0,1 a 100 μm, ou de 1 a 75 μm, ou de 2 a 50 μm, ou de 3 a 35 μm, ou de 5 a 25 μm. A camada inferior pode ter uma resistência que varia 800 a 4000 VHN, ou de 1000 a 3500 VHN, ou de 1200 a 3000 VHN, ou de 1500 a 2500 VHN ou de 1800 a 2200 VHN.
[0082] A camada promotora de aderência do revestimento de baixo atrito aqui descrito não só melhora a aderência entre a camada inferior e a camada funcional, mas também intensifica a resistência total do revestimento. Por esta razão, também pode ser aqui referido como uma camada de reforço da resistência. A camada promotora de aderência do revestimento de baixo atrito aqui divulgado, pode ser produzida a partir de uma variedade de diferentes materiais, incluindo, mas não limitado a estes, Cr, Ti, Si, W, CrC, TiC, SiC, WC, e suas combinações. A espessura da camada promotora de aderência pode variar de 0 a 60 μm, ou de 0,01 a 50 μm, ou de 0,1 a 25 μm, ou de 0,2 a 20 μm, ou de 0,3 a 15 μm, ou de 0,5 a 10 μm. A camada promotora de aderência pode ter uma resistência que varia de 200 a 2500 VHN, ou de 500 a 2000 VHN, ou de 800 a 1700 VHN, ou de 1000 a 1500 VHN. Também existe geralmente um gradiente composicional ou transição na interface da camada inferior e da camada promotora de aderência, a qual pode variar na espessura de 0,01 a 10 μm, ou de 0,05 a 9 μm, ou de 0,1 a 8 μm, ou de 0,5 a 5 μm.
[0083] A camada funcional do revestimento de baixo atrito aqui divulgado pode ser produzida a partir de uma variedade de diferentes materiais, incluindo, mas não limitado a estes, um compósito à base de fulereno, um material à base de diamante, carbono semelhante ao diamante (DLC) e suas combinações. Os materiais à base de diamante exemplares não limitativos incluem diamante depositado por vapor químico (CVD) ou diamante policristalino compacto (PDC). A camada funcional do revestimento de baixo atrito aqui descrito é vantajosamente o revestimento de carbono semelhante ao diamante (DLC), e mais particularmente o revestimento de DLC pode ser selecionado de carbono amorfo tetraédrico (ta-C), carbono hidrogenado amorfo tetraédrico (ta-C:H), carbono semelhante ao diamante hidrogenado (DLCH), carbono hidrogenado semelhante a polímero (PLCH), carbono hidrogenado semelhante a grafita (GLCH), carbono semelhante ao diamante contendo silício (Si-DLC), carbono semelhante ao diamante contendo titânio (Ti- DLC), carbono semelhante ao diamante contendo cromo (Cr-DLC), carbono semelhante ao diamante contendo metal (Me-DLC), carbono semelhante ao diamante contendo oxigênio (O-DLC), carbono semelhante ao diamante contendo nitrogênio (N-DLC), carbono semelhante ao diamante contendo boro (B-DLC), carbono semelhante ao diamante fluorado (F-DLC), carbono semelhante ao diamante contendo enxofre (S-DLC), e as suas combinações. A camada funcional pode ser graduada com relação à durabilidade melhorada, redução de atrito, aderência e desempenho mecânico. A espessura da camada funcional pode variar de 0,1 a 50 μm, ou de 0,2 a 40 μm, ou de 0,5 a 25 μm, ou de 1 a 20 μm, ou de 2 a 15 μm, ou de 5 a 10 μm. A camada funcional pode ter uma resistência Vickers que varia de 1000 a 7500 VHN, ou de 1500 a 7000 VHN, ou de 2000 a 6500 VHN, ou de 2200 a 6000 VHN, ou de 2500 a 5500 VHN, ou de 3000 a 5000 VHN. A camada funcional pode ter uma rugosidade de superfície que varia de 0,01 μm a 1,0 μm Ra, ou de 0,03 μm a 0,8 μm Ra, ou de 0,05 μm a 0,5 μm Ra, ou de 0,07 μm a 0,3 μm Ra, ou de 0,1 μm a 0,2 μm Ra. Geralmente também existe um gradiente composicional ou uma transição na interface da camada promotora de aderência e da camada funcional, que pode variar na espessura de 0,01 a 10 μm, ou de 0,05 a 9 μm, ou de 0,1 a 8 μm, ou de 0,5 a 5 μm.
[0084] Em outra forma da presente divulgação, o revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito múltiplas camadas incluindo uma camada inferior contígua com uma superfície de um substrato para o revestimento, uma camada promotora de aderência contígua com uma superfície da camada inferior, e uma camada funcional contígua com uma superfície da camada promotora de aderência pode ainda incluir uma segunda camada promotora de aderência que é contígua com uma superfície da camada funcional, e uma segunda camada funcional que é contígua com uma superfície da segunda camada promotora de aderência. Portanto, a segunda camada promotora de aderência é interposta entre a camada funcional descrita acima e uma segunda camada funcional. A segunda camada funcional é a camada exposta mais externa do revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito.
[0085] A segunda camada promotora de aderência pode ser produzida dos seguintes matérias exemplares não limitativos: Cr, Ti, Si, W, CrC, TiC, SiC, WC, e suas combinações. A espessura da segunda camada promotora de aderência pode variar de 0 a 60 μm, ou de 0,1 a 50 μm, ou de 1 a 25 μm, ou de 2 a 20 μm, ou de 3 a 15 μm, ou de 5 a 10 μm. A segunda camada promotora de aderência pode ter uma resistência Vickers que varia de 200 a 2500 VHN, ou de 500 e 2000 VHN, ou de 800 a 1700 VHN, ou de 1000 a 1500 VHN. Também existe geralmente um gradiente composicional ou de transição na interface da camada funcional e da segunda camada promotora de aderência, que pode variar na espessura de 0,01 a 10 μm, ou de 0,05 a 9 μm, ou de 0,1 a 8 μm, ou de 0,5 a 5 μm.
[0086] A segunda camada funcional também pode ser produzida a partir de uma variedade de diferentes materiais, incluindo, mas não limitado a estes, um compósito baseado em fulereno, um material à base de diamante, carbono semelhante ao diamante (DLC) e suas combinações. Os materiais à base de diamante exemplares não limitativos incluem diamante depositado por vapor químico (CVD) ou diamante policristalino compacto (PDC). O carbono semelhante ao diamante exemplar não limitativo inclui ta-C, ta-C:H, DLCH, PLCH, GLCH, Si-DLC, N-DLC, O-DLC, B-DLC, Me-DLC, F-DLC e suas combinações. A espessura da segunda camada funcional pode variar de 0,1 a 50 μm, ou de 0,2 a 40 μm, ou de 0,5 a 25 μm, ou de 1 a 20 μm, ou de 2 a 15 μm, ou de 5 a 10 μm. A segunda camada funcional pode ter uma resistência que varia de 1000 a 7500 VHN, ou de 1500 a 7000 VHN, ou de 2000 a 6500 VHN, ou de 2500 a 6000 VHN, ou de 3000 a 5500 VHN, ou de 3500 a 5000 VHN. A segunda camada funcional pode ter uma rugosidade de superfície que varia de 0,01 μm a 1,0 μm Ra, ou de 0,03 μm a 0,8 μm Ra, ou de 0,05 μm a 0,5 μm Ra, ou de 0,07 μm a 0,3 μm Ra, ou de 0,1 μm a 0,2 μm Ra. Também existe geralmente um gradiente composicional ou de transição na interface da segunda camada promotora de aderência e da segunda camada funcional, que pode variar na espessura de 0,01 a 10 μm, ou de 0,05 a 9 μm, ou de 0,1 a 8 μm, ou de 0,5 a 5.
[0087] O revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito que inclui uma segunda camada promotora de aderência e uma segunda camada funcional também pode incluir opcionalmente, uma segunda camada inferior interposta entre a camada funcional e a segunda camada promotora de aderência. A segunda camada inferior do revestimento de baixo atrito aqui divulgada pode ser produzida a partir de uma variedade de diferentes materiais, incluindo, mas não limitado a estes, CrN, TiN, TiAlN, TiAlVN, TiAlVCN, TiSiN, TiSiCN, TiAlSiN e suas combinações. A espessura da segunda camada inferior pode variar de 0,1 a 100 μm, ou de 2 a 75 μm, ou de 2 a 75 μm, ou de 3 a 50 μm, ou de 5 a 35 μm, ou de 10 a 25 μm. A segunda camada inferior pode ter uma resistência que varia de 800 a 3500 VHN, ou de 1000 a 3300 VHN, ou de 1200 a 3000 VHN, ou de 1500 a 2500 VHN, ou de 1800 a 2200 VHN.
[0088] Em mais outra configuração da presente divulgação, o revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito incluindo uma camada inferior contígua com uma superfície de um substrato para o revestimento, uma camada promotora de aderência contígua com uma superfície da camada inferior, e uma camada funcional contígua com uma superfície da camada promotora de aderência pode ainda incluir de 1 a 100 séries de camadas de revestimento de incremento, em que cada série de camadas de revestimento de incremento inclui uma combinação de uma camada promotora de aderência incremental, uma camada funcional incremental e uma camada inferior incremental opcional, em que cada série de camadas de revestimento incrementais é configurada como se segue: A) a camada inferior de incremento opcional contígua com uma superfície da camada funcional e a camada promotora de aderência incremental; em que a camada inferior de incremento opcional é interposta entre a camada funcional e a camada promotora de aderência de incremento; B) a camada promotora de aderência incremental contígua com uma superfície da camada funcional ou a camada inferior incremental opcional, e a camada funcional incremental; e a camada promotora de aderência incremental é interposta entre a camada funcional e a camada funcional incremental ou entre a camada inferior incremental opcional e a camada funcional incremental; e C) a camada funcional incremental é contígua com uma superfície da camada promotora de aderência incremental.
[0089] A camada inferior incremental opcional do revestimento de baixo atrito aqui divulgado pode ser produzida a partir de uma variedade de diferentes materiais, incluindo, mas não limitado a estes, CrN, TiN, TiAlN, TiAlVN, TiAlVCN, TiSiN, TiSiCN, TiAlSiN e suas combinações. A espessura da camada inferior incremental opcional pode variar de 0,1 a 100 μm, ou de 2 a 75 μm, ou de 2 a 75 μm, ou de 3 a 50 μm, ou de 5 a 35 μm, ou de 10 a 25 μm. A camada inferior incremental opcional pode ter uma resistência que varia de 800 a 3500 VHN, ou de 1000 a 3300 VHN, ou de 1200 a 3000 VHN, ou de 1500 a 2500 VHN, ou de 1800 a 2200 VHN.
[0090] A camada promotora de aderência incremental pode ser produzida a partir dos seguintes materiais exemplares não limitativos: Cr, Ti, Si, W, CrC, TiC, SiC, WC, e suas combinações. A espessura da camada promotora de aderência incremental pode variar de 0 a 60 μm, ou de 0,1 a 50 μm, ou de 1 a 25 μm, ou de 2 a 20 μm, ou de 3 a 15 μm, ou de 5 a 10 μm. A camada promotora de aderência incremental pode ter uma resistência que varia de 200 a 2500 VHN, ou de 500 a 2000 VHN, ou de 800 a 1700 VHN, ou de 1000 a 1500 VHN. Também existe geralmente um gradiente composicional ou de transição na interface da camada inferior incremental opcional e da camada promotora de aderência incremental, que pode variar na espessura de 0,01 a 10 μm, ou de 0,05 a 9 μm, ou de 0,1 a 8 μm, ou de 0,5 a 5 μm.
[0091] A camada funcional incremental pode ser produzida a partir de uma variedade de diferentes materiais, incluindo, mas não limitado a estes, um compósito baseado em fulereno, um material à base de diamante, carbono semelhante ao diamante (DLC) e suas combinações. Os materiais à base de diamante exemplares não limitativos incluem diamante depositado por vapor químico (CVD) ou diamante policristalino compacto (PDC). O carbono semelhante ao diamante exemplar não limitativo inclui ta-C, ta-C:H, DLCH, PLCH, GLCH, Si-DLC, N-DLC, O-DLC, B-DLC, Me-DLC, F-DLC e suas combinações. A espessura da camada funcional incremental pode variar de 0,1 a 50 μm, ou de 0,2 a 40 μm, ou de 0,5 a 25 μm, ou de 1 a 20 μm, ou de 2 a 15 μm, ou de 5 a 10 μm. A camada funcional incremental pode ter uma resistência que varia de 1000 a 7500 VHN, ou de 1500 a 7000 VHN, ou de 2000 a 6500 VHN, ou de 2200 a 6000 VHN, ou de 2500 a 5500 VHN, ou de 3000 a 5000 VHN. A camada funcional incremental pode ter uma rugosidade de superfície que varia de 0,01 μm a 1,0 μm Ra, ou de 0,03 μm a 0,8 μm Ra, ou de 0,05 μm a 0,5 μm Ra, ou de 0,07 μm a 0,3 μm Ra, ou de 0,1 μm a 0,2 μm Ra. Geralmente também existe um gradiente composicional ou de transição na interface da camada promotora de aderência incremental e da camada funcional incremental, que pode variar na espessura entre 0,01 a 10 μm, ou de 0,05 a 9 μm, ou de 0,1 a 8 μm, ou de 0,5 a 5 μm.
[0092] A espessura total dos revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas da presente divulgação pode variar de 0,5 a 5000 mícrons. O limite inferior da espessura do revestimento de múltiplas camadas total pode ser de 0,5, 0,7, 1,0, 3,0, 5,0, 7,0, 10,0, 15,0 ou 20,0 mícrons de espessura. O limite superior da espessura do revestimento de múltiplas camadas total pode ser de 25, 50, 75, 100, 200, 500, 1000, 3000, 5000 mícrons de espessura.
[0093] Os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas da presente divulgação produzem um coeficiente de atrito da camada funcional do revestimento de baixo atrito como medido pelo teste de atrito de bloco em anel que é menor ou igual a 0,15, ou menor ou igual a 0,12, ou menor ou igual a 0,10, ou menor ou igual a 0,08. A força de atrito pode ser calculada como se segue: Força de atrito = força normal x Coeficiente de Atrito. O revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito da presente divulgação produz uma profundidade da marca de desgaste em contraface como medido pelo teste de atrito de bloco em anel de menos ou igual a 500 μm, ou de menos ou igual a 300 μm, ou de menos ou igual a 100 μm, ou de menos ou igual a 50 μm.
[0094] Os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas da presente divulgação também apresentam uma inesperada melhora na resistência à abrasão. O teste de abrasão ASTM G105 modificado pode ser utilizado para medir a resistência à abrasão. Em particular, os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas da presente divulgação produzem uma resistência à abrasão como medido pelo teste de abrasão ASTM G105 modificado com relação à profundidade da marca de desgaste e perda de peso que é pelo menos 5 vezes menor, ou pelo menos quatro vezes menor, ou pelo menos 2 vezes menor do que um revestimento de camada isolado da mesma camada funcional. Os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas da presente divulgação fornecem uma profundidade de marca de desgaste através do teste de abrasão ASTM G105 modificado menor ou igual a 20 μm, ou menor ou igual a 15 μm, ou menor ou igual a 10 μm, ou menor ou igual a 5 μm, ou menor ou igual a 2 μm. Os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas da presente divulgação geram uma perda de peso através do teste de abrasão ASTM G105 modificado menor ou igual a 0,03 grama, ou menor ou igual a 0,02 grama, ou menor ou igual a 0,01 grama, ou menor ou igual a 0,005 grama, ou menor ou igual a 0,004 grama, ou menor ou igual a 0,001 grama.
[0095] Método Exemplar de Preparo das Formas de Realização dos Revestimentos de Baixo Atrito de Múltiplas Camadas:
[0096] Os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas da presente divulgação podem ser produzidos por uma variedade de técnicas de processo. Em uma forma exemplar, um método de fabricação de um revestimento de baixo atrito inclui as seguintes etapas: i) fornecer um substrato para o revestimento, ii) depositar sobre uma superfície do substrato uma camada inferior, iii) depositar sobre a superfície da camada inferior uma camada promotora de aderência que é contígua com uma superfície da camada inferior, iv) depositar sobre a superfície da camada promotora de aderência uma camada funcional que é contígua com uma superfície da camada promotora de aderência.
[0097] A camada inferior do método de fabricação de um revestimento de baixo atrito aqui divulgado pode ser produzida a partir de uma variedade de diferentes materiais, incluindo, mas não limitado a estes, CrN, TiN, TiAlN, TiAlVN, TiAlVCN, TiSiN, TiSiCN, TiAlSiN e suas combinações. A espessura da camada inferior pode variar de 0,1 a 100 μm, ou de 2 a 75 μm, ou de 2 a 75 μm, ou de 3 a 50 μm, ou de 5 a 35 μm, ou de 10 a 25 μm. A camada inferior pode ter uma resistência que varia de 800 a 3500 VHN, ou de 1000 a 3300 VHN, ou de 1200 a 3000 VHN, ou de 1500 a 2500 VHN, ou de 1800 a 2200 VHN.
[0098] A camada promotora de aderência do método de fabricação de um revestimento de baixo atrito aqui divulgado não só melhora a aderência entre a camada inferior e a camada funcional, mas também melhora a resistência do revestimento. Por esta razão, também pode ser aqui referida como uma camada de intensificação da resistência. A camada promotora de aderência do revestimento de baixo atrito aqui divulgado pode ser preparada a partir de uma variedade de diferentes materiais, incluindo, mas não limitado a estes, Cr, Ti, Si, W, CrC, TiC, SiC, WC, e suas combinações. A espessura da camada promotora de aderência pode variar de 0 a 60 μm, ou de 0,1 a 50 μm, ou de 1 a 25 μm, ou de 2 a 20 μm, ou de 3 a 15 μm, ou de 5 a 10 μm. A camada promotora de aderência pode ter uma resistência que varia de 200 a 2500 VHN, ou de 500 a 2000 VHN, ou de 800 a 1700 VHN, ou de 1000 a 1500 VHN. Também existe geralmente um gradiente composicional ou de transição na interface da camada inferior e da camada promotora de aderência, o qual pode variar na espessura entre 0,01 e 10 μm, ou de 0,05 a 9 μm, ou de 0,1 a 8 μm, ou de 0,5 a 5 μm.
[0099] A camada funcional do método de fabricação de um revestimento de baixo atrito aqui divulgado pode ser produzida a partir de uma variedade de diferentes materiais, incluindo, mas não limitado a estes, um compósito baseado em fulereno, um material à base de diamante, carbono semelhante ao diamante (DLC) e suas combinações. Os materiais à base de diamante exemplares não limitativos incluem diamante depositado por vapor químico (CVD) ou diamante policristalino compacto (PDC). O carbono semelhante ao diamante exemplar não limitativo inclui ta-C, ta-C:H, DLCH, PLCH, GLCH, Si-DLC, N-DLC, O-DLC, B-DLC, Me-DLC, F-DLC e suas combinações. A espessura da camada funcional pode variar de 0,1 a 50 μm, ou de 0,2 a 40 μm, ou de 0,5 a 25 μm, ou de 1 a 20 μm, ou de 2 a 15 μm, ou de 5 a 10 μm. A camada funcional pode ter uma resistência que varia de 1000 a 7500 VHN, ou de 1500 a 7000 VHN, ou de 2000 a 6500 VHN, ou de 2200 a 6000 VHN, ou de 2500 a 5500 VHN, ou de 3000 a 5000 VHN. A camada funcional pode ter uma rugosidade de superfície que varia de 0,01 μm a 1,0 μm Ra, ou de 0,03 μm a 0,8 μm Ra, ou de 0,05 μm a 0,5 μm Ra, ou de 0,07 μm a 0,3 μm Ra, ou de 0,1 μm a 0,2 μm Ra. Geralmente também existe um gradiente composicional ou de transição na interface da camada promotora de aderência e da camada funcional, que pode variar na espessura entre 0,01 a 10 μm, ou de 0,05 a 9 μm, ou de 0,1 a 8 μm, ou de 0,5 a 5 μm.
[0100] O método de fabricação de um revestimento de baixo atrito acima descrito pode ainda incluir as camadas adicionais de deposição das camadas promotoras de aderência, das camadas funcionais e das camadas inferiores opcionais (entre as camadas funcionais e as camadas promotoras de aderência) para aumentar ainda mais a resistência à abrasão, o coeficiente de atrito e outras propriedades do revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito. Em outra forma exemplar, o método de produção de um revestimento de baixo atrito incluindo uma camada inferior contígua com uma superfície de um substrato para o revestimento, uma camada promotora de aderência contígua com uma superfície da camada inferior, e uma camada funcional contígua com uma superfície da camada promotora de aderência pode ainda incluir a etapa de deposição de 1 a 100 séries de camadas de revestimento de incremento, em que cada série de camadas de revestimento de incremento inclui uma combinação de uma camada promotora de aderência incremental, uma camada funcional incremental e uma camada inferior incremental opcional, em que cada série de camadas de revestimento incrementais é configurada como se segue: A) a camada inferior de incremento opcional contígua com uma superfície da camada funcional e da camada promotora de aderência incremental; em que a camada inferior de incremento opcional é interposta entre a camada funcional e a camada promotora de aderência de incremento; B) a camada promotora de aderência incremental contígua com uma superfície da camada funcional ou a camada inferior incremental opcional, e a camada funcional incremental; e a camada promotora de aderência incremental é interposta entre a camada funcional e a camada funcional incremental ou entre a camada inferior incremental opcional e a camada funcional incremental; e C) a camada funcional incremental é contígua com uma superfície da camada promotora de aderência incremental.
[0101] A camada inferior incremental opcional do método de produção de um revestimento de baixo atrito aqui divulgado pode ser produzida a partir de uma variedade de diferentes materiais, incluindo, mas não limitado a estes, CrN, TiN, TiAlN, TiAlVN, TiAlVCN, TiSiN, TiSiCN, TiAlSiN e suas combinações. A espessura da camada inferior incremental opcional pode variar de 0,1 a 100 μm, ou de 2 a 75 μm, ou de 2 a 75 μm, ou de 3 a 50 μm, ou de 5 a 35 μm, ou de 10 a 25 μm. A camada inferior incremental opcional pode ter uma resistência que varia de 800 a 3500 VHN, ou de 1000 a 3300 VHN, ou de 1200 a 3000 VHN, ou de 1500 a 2500 VHN, ou de 1800 a 2200 VHN.
[0102] A camada promotora de aderência incremental do método de produção de um revestimento de baixo atrito pode ser produzida a partir dos seguintes materiais exemplares não limitativos: Cr, Ti, Si, W, CrC, TiC, SiC, WC, e suas combinações. A espessura da camada promotora de aderência incremental pode variar de 0 a 60 μm, ou de 0,1 a 50 μm, ou de 1 a 25 μm, ou de 2 a 20 μm, ou de 3 a 15 μm, ou de 5 a 10 μm. A camada promotora de aderência incremental pode ter uma resistência que varia de 200 a 2500 VHN, ou de 500 a 2000 VHN, ou de 800 a 1700 VHN, ou de 1000 a 1500 VHN. Também existe geralmente um gradiente composicional ou de transição na interface da camada inferior incremental opcional e da camada promotora de aderência incremental, que pode variar na espessura de 0,01 a 10 μm, ou de 0,05 a 9 μm, ou de 0,1 a 8 μm, ou de 0,5 a 5 μm.
[0103] A camada funcional incremental do método de produção de um revestimento de baixo atrito pode ser produzida a partir de uma variedade de diferentes materiais, incluindo, mas não limitado a estes, um compósito baseado em fulereno, um material à base de diamante, carbono semelhante ao diamante (DLC) e suas combinações. Os materiais à base de diamante exemplares não limitativos incluem diamante depositado por vapor químico (CVD) ou diamante policristalino compacto (PDC). O carbono semelhante ao diamante exemplar não limitativo inclui ta-C, ta-C:H, DLCH, PLCH, GLCH, Si-DLC, N-DLC, O-DLC, B-DLC, Me-DLC, F-DLC e suas combinações. A espessura da camada funcional incremental pode variar de 0,1 a 50 μm, ou de 0,2 a 40 μm, ou de 0,5 a 25 μm, ou de 1 a 20 μm, ou de 2 a 15 μm, ou de 5 a 10 μm. A camada funcional incremental pode ter uma resistência que varia de 1000 a 7500 VHN, ou de 1500 a 7000 VHN, ou de 2000 a 6500 VHN, ou de 2200 a 6000 VHN, ou de 2500 a 5500 VHN, ou de 3000 a 5000 VHN. A camada funcional incremental pode ter uma rugosidade de superfície que varia de 0,01 μm a 1,0 μm Ra, ou de 0,03 μm a 0,8 μm Ra, ou de 0,05 μm a 0,5 μm Ra, ou de 0,07 μm a 0,3 μm Ra, ou de 0,1 μm a 0,2 μm Ra. Geralmente também existe um gradiente composicional ou de transição na interface da camada promotora de aderência incremental e da camada funcional incremental, que pode variar na espessura de 0,01 a 10 μm, ou de 0,05 a 9 μm, ou de 0,1 a 8 μm, ou de 0,5 a 5 μm.
[0104] O Método de produção dos revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas da presente divulgação produz um coeficiente de atrito da camada funcional do revestimento de baixo atrito como medido pelo teste de atrito de bloco em anel que é menor ou igual a 0,15, ou menor ou igual a 0,12, ou menor ou igual a 0,10, ou menor ou igual a 0,08. O revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito da presente divulgação produz uma profundidade da marca de desgaste em contraface como medido pelo teste de atrito de bloco em anel de menos ou igual a 500 μm, ou de menos ou igual a 300 μm, ou de menos ou igual a 100 μm, ou de menos ou igual a 50 μm.
[0105] O método de produção de revestimentos de baixo atrito da presente divulgação também apresenta uma inesperada melhora na resistência à abrasão. O teste de abrasão ASTM G105 modificado pode ser utilizado para medir a resistência à abrasão. Em particular, os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas da presente divulgação produzem uma resistência à abrasão como medido pelo teste de abrasão ASTM G105 modificado com relação à profundidade da marca de desgaste e perda de peso que é pelo menos 5 vezes menor, ou pelo menos quatro vezes menor, ou pelo menos 2 vezes menor do que um revestimento de camada isolado da mesma camada funcional. Os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas da presente divulgação fornecem uma profundidade de marca de desgaste através do teste de abrasão ASTM G105 modificado menor ou igual a 20 μm, ou menor ou igual a 15 μm, ou menor ou igual a 10 μm, ou menor ou igual a 5 μm, ou menor ou igual a 2 μm. Os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas da presente divulgação geram uma perda de peso através do teste de abrasão ASTM G105 modificado menor ou igual a 0,03 grama, ou menor ou igual a 0,02 grama, ou menor ou igual a 0,01 grama, ou menor ou igual a 0,005 grama, ou menor ou igual a 0,004 grama, ou menor ou igual a 0,001 grama.
[0106] Para o método de fabricação de revestimentos de baixo atrito da presente divulgação, as etapas de depositar as camadas inferiores, as camadas promotoras de aderência e/ou as camadas funcionais, podem ser selecionadas dos seguintes métodos exemplares não limitativos: deposição de vapor físico, deposição de vapor químico assistido por plasma, e de deposição de vapor químico. Os métodos de revestimento de deposição de vapor físico exemplares não limitativos são a deposição por pulverização catódica com tubo de elétrons, a deposição assistida por feixe de íons, a deposição por arco catódico e a deposição por laser pulsado.
[0107] O método de fabricação dos revestimentos de baixo atrito da presente divulgação pode ainda incluir o etapa de pós-processamento da camada funcional mais externa para conseguir uma rugosidade de superfície entre 0,01 a 1,0 μm Ra, ou 0,03 mm a 0,8 μm Ra, ou 0,05 μm a 0,5 μm Ra, ou 0,07 μm a 0,3 μm Ra, ou 0,1 μm a 0,2 μm Ra. As etapas de pós-processamento exemplares não limitativas podem incluir um polimento mecânico, um polimento químico, deposição de camadas de alisamento, um processo de superpolimento ultra-fino, um processo de polimento triboquímico, um processo de polimento eletroquímico, e suas combinações.
[0108] O método de fabricação de revestimentos de baixo atrito da presente divulgação pode ser aplicado à superfície de vários substratos para revestimento. Os substratos exemplares não limitativos para os métodos de revestimento divulgados incluem aço, aço inoxidável, ligadura sólida, uma liga de ferro, uma liga à base de alumínio, uma liga à base de titânio, cerâmica e uma liga à base de níquel. Os materiais de ligadura sólida exemplares não limitativos incluem materiais à base de cermet, compósitos de matriz metálica, ligas metálicas nanocristalinas, ligas amorfas e ligas metálicas duras. Outros tipos exemplares não limitativos de ligadura sólida incluem carbonetos, nitretos, boretos e óxidos de tungstênio elementar, titânio, nióbio, molibdênio, ferro, cromo e silício dispersos dentro de uma matriz de liga metálica.Tal ligadura sólida pode ser depositada por revestimento de solda, pulverização térmica ou capeamento a laser/feixe de elétrons.A espessura da camada de ligadura sólida pode variar a partir de várias ordens de tempos de magnitude que ou igual à espessura da camada de revestimento externa. As espessuras da ligadura sólida exemplares não limitativas são 1 mm, 2 mm e 3 mm acima da superfície do conjunto de haste de perfuração. A superfície da ligadura sólida pode ter um projeto padronizado para reduzir o arrasto das partículas abrasivas que contribuem com o desgaste. Os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas aqui divulgados podem ser depositados sobre a parte superior do padrão de ligadura sólida. O padrão de ligadura sólida pode incluir as regiões tanto rebaixadas quanto elevadas e a variação de espessura na ligadura sólida pode ser tanto quanto a sua espessura total.
[0109] O método de produção de revestimentos de baixo atrito da presente divulgação pode ser aplicado a uma parte da superfície de um dispositivo selecionado dos seguintes tipos exemplares não limitativos: uma broca de perfuração para a perfuração rotativa subterrânea, um conjunto de hastes de perfuração para a perfuração rotativa subterrânea, uma cobertura, uma tubulação, acoplamentos, uma coluna de trabalho, uma tubulação enrolada, um tubo, um riser, um êmbolo, centralizadores, uma coluna de conclusão, uma coluna de produção, e um dispositivo de produção petroquímica e química. Além disso, os métodos de revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito da presente divulgação podem ser aplicados a uma parte da superfície dos dispositivos descritos na seção de definição da presente divulgação.
[0110] Método Exemplar do Uso das Formas de Realização de Revestimentos de Baixo Atrito de Múltiplas Camadas:
[0111] Os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas aqui divulgados podem ser aplicados a uma parte da superfície de um dispositivo selecionado do grupo consistindo de uma broca de perfuração para a perfuração rotativa subterrânea, um conjunto de hastes de perfuração para a perfuração rotativa subterrânea, uma cobertura, uma tubulação, acoplamentos, uma coluna de trabalho, uma tubulação enrolada, um tubo, um riser, um êmbolo, centralizadores, uma coluna de conclusão, uma coluna de produção, e um dispositivo de produção petroquímica e química.
[0112] Mais particularmente, os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas aqui divulgados podem ser utilizados para melhorar o desempenho das ferramentas de perfuração, particularmente uma cabeça de perfuração para a perfuração em formações contendo argila e substâncias similares. A presente divulgação utiliza os novos materiais de baixa energia de superfície ou sistemas de revestimento para fornecer superfícies de energia termodinamicamente baixa, por exemplo, superfície umectante sem água para os componentes da cavidade inferior. Os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas aqui divulgados são adequados para a perfuração de petróleo e gás em áreas propensas a argila, tais como em perfuração de xisto profunda com altos teores de argila utilizando lamas à base de água (aqui abreviado como WBM) para impedir o enceramento da broca de perfuração e do componente de montagem da parte inferior da cavidade.
[0113] Além disso, os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas aqui divulgados quando aplicados à montagem da coluna de perfuração podem simultaneamente reduzir o atrito de contato, o enceramento da broca e reduzir o desgaste sem comprometer a durabilidade e integridade mecânica da cobertura na situação de cavidade coberta. Assim, os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas aqui divulgados são de "cobertura amigável" na medida em que não degradam a duração ou a funcionalidade da cobertura. Os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas aqui divulgados também são caracterizados por baixa ou nenhuma sensibilidade ao comportamento de atrito na redução de velocidade. Dessa maneira, os conjuntos de hastes de perfuração fornecidos com os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas aqui divulgados fornecem superfícies de baixo atrito com vantagens tanto na atenuação das vibrações de afixar-deslizar quanto na redução do torque parasitário para permitir ainda mais a perfuração de alcance ultra-prolongado.
[0114] Os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas aqui divulgados para os conjuntos de hastes de perfuração fornecem assim as seguintes vantagens não limitativas exemplares: i) atenuar vibrações de afixar-deslizar, ii) reduzir o torque e arrasto para prolongar o alcance dos poços de alcance prolongado, e iii) atenuar o enceramento da broca de perfuração e de outro componente da parte inferior da cavidade. Estas três vantagens juntamente com a minimização do torque parasitário podem levar a melhoras significativas na taxa de perfuração de penetração, assim como a durabilidade do equipamento de perfuração de fundo de poço, contribuindo assim também para a redução do tempo não produtivo (abreviado aqui como NPT). Os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas aqui divulgados não só reduzem o atrito, mas também resistem a ambientes agressivos de perfuração no fundo do poço que requerem estabilidade química, resistência à corrosão, resistência ao impacto, durabilidade contra o desgaste, erosão e integridade mecânica (resistência de interface do substrato de revestimento). Os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas aqui divulgados também são receptíveis à aplicação das formas complexas sem danificar as propriedades do substrato. Além disso, os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas aqui divulgados também fornecem superfícies de baixa energia necessárias para providenciar resistência ao enceramento de componentes da parte inferior da cavidade.
[0115] A montagem de corpo ou o conjunto de hastes de perfuração revestido podem incluir a ligadura sólida em pelo menos uma parte da superfície externa exposta para fornecer resistência e durabilidade acentuadas ao desgaste. Os conjuntos de hastes de perfuração experimentam desgaste significativo nas regiões de ligadura sólida, visto que estas são os principais pontos de contato entre a haste de perfuração e a cobertura ou o furo de sondagem. O desgaste pode ser exacerbado pelas partículas abrasivas de areia e pedra que são arrastadas na interface e que friccionam as superfícies. Os revestimentos no conjunto de hastes de perfuração revestido aqui divulgados apresentam propriedades de alta resistência para ajudar a atenuar o desgaste abrasivo. A utilização da ligadura sólida que possui uma superfície com um projeto padrão pode promover o fluxo de partículas abrasivas para além da região de ligadura sólida revestida e reduzir a quantidade de desgaste e dano ao revestimento e a parte da ligadura sólida do componente. O uso de revestimentos em conjunto com a ligadura sólida padronizada irá reduzir ainda mais o desgaste devido às partículas abrasivas.
[0116] Portanto, outro aspecto da divulgação é o uso de revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas sobre um ligadura sólida em pelo menos uma parte da superfície externa exposta da montagem de corpo, onde a superfície de ligadura sólida possui um projeto padronizado que reduz o arrasto das partículas abrasivas que contribuem para o desgaste. Durante a perfuração, a areia abrasiva e outras partículas de rocha em suspensão no fluido de perfuração podem deslocar-se para dentro da interface entre a montagem de corpo ou a montagem de coluna de perfuração e a cobertura ou o furo de sondagem. Estas partículas abrasivas, assim que arrastadas para dentro desta interface, contribuem para o desgaste acelerado da montagem de corpo, montagem de coluna de perfuração e revestimento. Existe uma necessidade de prolongar a vida útil dos equipamentos para maximizar a perfuração e a eficiência econômica. Visto que a ligadura sólida que é produzida imponente acima da superfície da montagem do corpo ou montagem da coluna de perfuração faz o contato máximo com a cobertura ou furo de sondagem, ele experimenta o desgaste abrasivo máximo devido ao arrasto das partículas de areia e pedra. Portanto, é vantajoso utilizar a ligadura sólida e revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas em conjunto para fornecer proteção contra o desgaste e baixo atrito. É ainda vantajoso aplicar a ligadura sólida em uma configuração padrão em que as ranhuras entre o material de ligadura sólida permitem o fluxo de partículas além da região de ligadura sólida sem se tornar arrastada e friccionar a interface. É ainda mais vantajoso reduzir a área de contato entre a ligadura sólida e a cobertura ou o furo de sondagem aberto para atenuar a aderência ou o enceramento através de cortes da rocha. Os revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas podem ser aplicados em qualquer disposição, mas preferivelmente devem ser aplicados na área inteira do modelo, visto que o material que passa através do corredor do modelo deve ter possibilidade reduzida de aderência ao tubo.
[0117] Um aspecto da presente divulgação refere-se a um conjunto de hastes de perfuração revestido vantajoso para operações de perfuração rotativa subterrâneas compreendendo: uma montagem de corpo com uma superfície externa exposta incluindo uma coluna de perfuração acoplada a uma montagem no fundo da cavidade, uma tubulação enrolada acoplada a uma montagem no fundo da cavidade, ou uma coluna de cobertura acoplada a uma montagem no fundo da cavidade, ligadura sólida em pelo menos uma parte da superfície externa exposta da montagem de corpo, onde a superfície de ligadura sólida pode ou não ter uma configuração padrão, um revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito em pelo menos uma parte da ligadura sólida, e uma ou mais camadas amanteigadas interpostas entre a ligadura sólida e o revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito.
[0118] Um outro aspecto da presente divulgação refere-se a um método vantajoso para a redução do atrito em conjunto da hastes de perfuração revestido durante as operações de perfuração rotativa subterrâneas compreendendo: fornecer um conjunto de hastes de perfuração que compreende uma montagem de corpo com uma superfície externa exposta, incluindo uma coluna de perfuração acoplada a uma montagem na parte inferior da cavidade, uma tubulação enrolada acoplada a uma montagem na parte inferior da cavidade, ou uma coluna de cobertura acoplada a uma montagem na parte inferior da cavidade, ligadura sólida em pelo menos uma parte da superfície externa exposta da montagem de corpo, onde a superfície da ligadura sólida pode ou não ter um projeto padronizado, um revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito sobre pelo menos uma parte da ligadura sólida, e uma ou mais camadas amanteigadas interpostas entre a ligadura sólida e o revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito, e uso do conjunto de hastes de perfuração revestido nas operações de perfuração rotativa subterrâneas.
[0119] Mais um outro aspecto da presente divulgação refere-se à interposição de uma ou mais camadas amanteigadas entre a superfície externa da montagem de corpo ou ligadura sólida, e o revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito. A camada amanteigada pode ser criada ou depositada como um resultado de uma ou mais técnicas incluindo os métodos eletroquímicos ou de deposição sem corrente, métodos de Deposição de Vapor de Plasma (PVD) ou Deposição de Vapor Químico Assistido por Plasma (PACVD), métodos de carburação, nitritação ou boretação, ou métodos de superpolimento ultra-fino. A camada amanteigada pode ser graduada, e pode servir vários propósitos funcionais, incluindo, mas não limitado a estes: diminuição da rugosidade de superfície, intensificação da aderência com outras camadas, integridade mecânica acentuada e desempenho.
[0120] Mais um outro aspecto da presente divulgação refere-se ao método vantajoso de formação de uma ou mais camadas amanteigadas interpostas entre a superfície externa da montagem de corpo ou ligadura sólida, e onde revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito. A camada amanteigada pode ser criada ou depositada como um resultado de uma ou mais técnicas incluindo os métodos eletroquímicos ou de deposição sem corrente, métodos de Deposição de Vapor de Plasma (PVD) ou Deposição de Vapor Químico Assistido por Plasma (PACVD), métodos de carburação, nitritação ou boretação, ou métodos de superpolimento ultra-fino. A camada amanteigada pode ser graduada, e pode servir vários propósitos funcionais, incluindo, mas não limitado a estes: diminuição da rugosidade de superfície, intensificação da aderência com outras camadas, integridade mecânica acentuada e desempenho.
[0121] Em outra forma de realização, a camada amanteigada pode ser utilizada em conjunto com a ligadura sólida, onde a ligadura sólida está em pelo menos uma parte da superfície externa ou interna exposta para fornecer resistência ao desgaste acentuada e durabilidade ao conjunto de hastes de perfuração revestido, onde a superfície da ligadura sólida pode ter um projeto padrão que reduz o arrasto das partículas abrasivas que contribuem para o desgaste. Além disso, o revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito pode ser depositado na parte superior da camada amanteigada.
[0122] Outros Detalhes com respeito às Camadas Individuais e Interfaces:
[0123] Outros detalhes com respeito às camadas funcionais para utilização nos revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas aqui descritos são como se seguem:
[0124] Compósitos Baseados em Fulereno:
[0125] As camadas de revestimento de compósitos baseados em fulereno que incluem nanopartículas semelhantes a fulereno, também podem ser utilizadas como as camadas funcionais. As nanopartículas semelhantes a fulereno possuem propriedades tribológicas vantajosas em comparação com os metais típicos, enquanto alivia as deficiências dos materiais em camadas convencionais (por exemplo, grafita, MoS2). Os fulerenos quase esféricos também podem se comportar como rolamentos de esferas em nanoescala. O principal benefício favorável das nanopartículas semelhante a fulereno ocas pode ser atribuído aos seguintes três efeitos, (a) atrito por rotação, (b), as nanopartículas de fulereno funcionam como espaçadores, os quais eliminam o contato metal com metal entre as asperezas das duas superfícies de metal acopladas, e (c) transferência material do corpo. O deslizamento/rotação das nanopartículas semelhantes a fulereno na interface entre as superfícies de fricção pode ser o principal mecanismo de atrito em cargas baixas, quando a forma da nanopartícula é preservada. O efeito benéfico das nanopartículas semelhantes a fulereno aumenta com a carga. A esfoliação de folhas externas de nanopartículas semelhantes a fulereno foi observada de ocorrer em altas cargas de contato (~1GPa). A transferência de nanopartículas semelhantes a fulereno delaminadas parece ser o mecanismo dominante de atrito em condições severas de contato.As propriedades mecânicas e tribológicas das nanopartículas semelhantes a fulereno podem ser exploradas pela incorporação destas partículas nas fases aglutinantes das camadas de revestimento. Além disso, os revestimentos compósitos que incorporam nanopartículas semelhantes a fulereno em uma fase aglutinante de metal (por exemplo, deposição sem corrente de Ni-P) pode fornecer uma película com auto-lubrificação e excelentes características anti-aderentes adequadas para a camada funcional dos revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas aqui divulgados.
[0126] Materials Super-Resistentes (Diamante, Carbono semelhante ao diamante):
[0127] Os materiais super-resistentes tais como o diamante e carbono semelhante ao diamante (DLC) podem ser utilizados como a camada funcional dos revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas aqui divulgados. O diamante é o material mais duro conhecido pelo homem e sob certas condições pode produzir baixo coeficiente de atrito quando depositado pela deposição de vapor químico (aqui abreviada como CVD).
[0128] Em uma forma de realização vantajosa, o carbono semelhante ao diamante (DLC) pode ser utilizado como a camada funcional dos revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas aqui divulgados. DLC refere-se ao material de carbono amorfo que apresenta algumas das propriedades únicas similares àquelas do diamante natural. As camadas ou revestimentos de carbono semelhante ao diamante (DLC) adequados podem ser selecionados de ta-C, ta-C:H, DLCH, PLCH, GLCH, Si-DLC, carbono semelhante ao diamante contendo (Ti-DLC), carbono semelhante ao diamante contendo cromo (Cr-DLC), Me-DLC, F-DLC, S-DLC, outros tipos de camadas de DLC, e suas combinações. Os revestimentos de DLC incluem quantidades significativas de átomos de carbono híbridos sp3. Estas ligações de sp3 podem ocorrer não apenas com cristais - em outras palavras, com os sólidos na ordem de longo alcance - mas também com os sólidos amorfos onde os átomos estão em uma disposição aleatória. Neste caso, haverá ligação apenas entre alguns átomos individuais, que é a ordem de curto alcance, e não em uma ordem de longo alcance que se prolonga sobre um grande número de átomos. Os tipos de ligação possuem uma influência considerável sobre as propriedades do material de películas de carbono amorfo. Se o tipo sp2 for predominante a película de DLC pode ser mais leve, enquanto que se o tipo sp3 for predominante, a película DLC pode ser mais resistente.
[0129] Os revestimentos de DLC podem ser fabricados como amorfos, flexíveis, e ainda principalmente "diamante" ligado a sp3. O mais resistente é uma tal mistura conhecida como carbono amorfo tetraédrico, ou ta-C. Tal ta-C inclui uma fração de volume elevado (~80 %) de átomos de carbono ligados a sp3. As cargas opcionais para os revestimentos de DLC, incluem, mas não são limitados a estes, hidrogênio, carbono grafítico sp2, e metais, e podem ser utilizadas em outras formas para conseguir uma combinação desejada de propriedades dependendo da aplicação particular. As várias formas de revestimentos de DLC podem ser aplicadas à uma variedade de substratos que são compatíveis com um ambiente de vácuo e que também são eletricamente condutores. A qualidade de revestimento de DLC também é dependente do teor fracionado da liga e/ou elementos de dopagem tais como hidrogênio. Alguns métodos de revestimento de DLC requerem hidrogênio ou metano como um gás precursor, e, portanto, uma porcentagem considerável de hidrogênio pode permanecer no material de DLC acabado. A fim de melhorar ainda mais as suas propriedades tribológicas e mecânicas, as películas de DLC são frequentemente modificadas pela incorporação de outros elementos de liga e/ou dopantes. Por exemplo, a adição de flúor (F), e silício (Si) nas películas de DLC reduz a energia de superfície e a capacidade umectante. A redução da energia de superfície no DLC fluorado (F-DLC) é atribuída à presença de grupos de CF2 e CF3 na película. No entanto, maiores teores de F podem levar a uma menor resistência. A adição de Si pode reduzir a energia de superfície através da diminuição do componente dispersivo da energia de superfície. A adição de Si também pode aumentar a resistência das películas de DLC mediante a promoção da hibridização de sp3 nas películas de DLC. A adição de elementos metálicos (por exemplo, W, Ta, Cr, Ti, Mo) na película pode reduzir as tensões residuais de compressão, resultando em melhor integridade mecânica da película após o carregamento compressivo.
[0130] A fase semelhante a diamante ou carbono ligado a sp3 de DLC é uma fase termodinamicamente metaestável enquanto que a grafita com ligação de sp2 é uma fase termodinamicamente estável. Assim, a formação de películas de revestimento de DLC requer processamento sem equilíbrio para se obter o carbono ligado a sp3 metaestável. Os métodos de processamento de equilíbrio tais como a evaporação de carbono grafítico, onde a energia média das espécies vaporizadas é baixa (perto de kT, onde k é a constante de Boltzman e T é a temperatura na escala de temperatura absoluta), levam à formação de 100 % de carbonos ligados a sp2. Os métodos aqui divulgados para a produção de revestimentos de DLC requerem que o carbono no comprimento da ligação de sp3 seja significativamente menor do que o comprimento da ligação de sp2. Portanto, a aplicação de pressão, impacto, catálise, ou alguma combinação destes na escala atômica pode forçar os átomos de carbono ligados a sp2 mais próximos entre si na ligação de sp3. Isto pode ser feito com força suficiente de tal modo que os átomos não possam simplesmente saltar para trás à parte em separações características de ligações de sp2. As técnicas típicas combinam uma tal compressão com um empurrão do novo aglomerado de carbono ligado a sp3 mais fundo no revestimento, de modo que não existe espaço para a expansão de volta para as separações necessárias para a ligação de sp2; ou o novo aglomerado é encoberto pela chegada do novo carbono destinado para o próximo ciclo de impactos.
[0131] Os revestimentos de DLC aqui divulgados podem ser depositados pelas técnicas de revestimento de deposição física de vapor, deposição química de vapor ou deposição química de vapor assistida por plasma.Os métodos de revestimento de deposição física de vapor incluem a deposição por pulverização catódica com tubo de elétrons reativa ao plasma RF-DC, deposição assistida por feixe de íons, deposição por arco catódico e a deposição por laser pulsado (PLD). Os métodos de revestimento de deposição química de vapor incluem a deposição assistida por feixe de íons CVD, a deposição acentuada por plasma utilizando uma descarga luminescente de gás de hidrocarboneto, utilizando uma descarga luminescente de freqüência de rádio (r.f.) de um gás de hidrocarboneto, processamento de íon imerso em plasma e descarga de microondas. A deposição química de vapor intensificada por plasma (PECVD) é um método vantajoso para a deposição de revestimentos de DLC sobre grandes áreas em altas taxas de deposição. O processo de revestimento de CVD com base em plasma é uma técnica sem linha de visada, isto é, o plasma conformalmente cobre a parte a ser revestida e a totalidade da superfície exposta da parte que é revestida com uma espessura uniforme. O acabamento de superfície da parte pode ser mantido após a aplicação de revestimento de DLC. Uma vantagem da PECVD é que a temperatura da parte do substrato geralmente não aumenta acima de cerca de 150 oC durante a operação de revestimento. As películas de DLC contendo flúor (F-DLC) e de DLC contendo silício (Si-DLC) podem ser sintetizadas utilizando a técnica de deposição de plasma que utiliza um gás de processo de acetileno (C2H2) misturado com gases precursores contendo flúor e contendo silício, respectivamente (por exemplo, tetra-fluoro-etano e hexa-metil-dissiloxano).
[0132] Os revestimentos de DLC aqui divulgados podem apresentar coeficientes de atrito dentro das faixas anteriormente descritas. O COF baixo pode ser baseado na formação de uma película fina de grafita nas áreas de contacto reais. Visto que a ligação de sp3 é uma fase termodinamicamente instável de carbono em temperaturas elevadas de 600 a 1500 oC, dependendo das condições ambientais, ela pode se transformar em grafita que pode funcionar como um lubrificante sólido. Essas temperaturas elevadas podem ocorrer como temperaturas instantâneas muito curtas (referidas como a temperatura incipiente) nas colisões ou contatos de aspereza. Uma teoria alternativa para o COF baixo dos revestimentos de DLC é a presença de película escorregadia à base de hidrocarboneto. A estrutura tetraédrico de um carbono ligado a sp3 pode resultar em uma situação na superfície onde pode haver um elétron vacante que sai da superfície, que não possui átomo de carbono para se anexar, que é referido como uma "ligação pendente" orbital. Se um átomo de hidrogênio com o seu próprio elétron for colocado sobre tal átomo de carbono, ele pode ligar-se com a ligação pendente orbital para formar uma ligação covalente de dois elétrons. Quando duas dessas superfícies lisas com uma camada externa de átomos de hidrogênio isolados deslizam entre si, o cisalhamento irá ocorrer entre os átomos de hidrogênio. Não existe nenhuma ligação química entre as superfícies, apenas forças de van der Waals muito fracas, e as superfícies apresentam as propriedades de uma cera de hidrocarboneto pesado. Os átomos de carbono na superfície podem criar três ligações fortes deixando um elétron na ligação pendente orbital que aponta a partir da superfície. Os átomos de hidrogênio se fixam à tal superfície que se torna hidrofóbica e apresenta baixo atrito.
[0133] Os revestimentos de DLC para a camada funcional dos revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas aqui divulgados também impedem o desgaste devido às suas propriedades tribológicas. Em particular, os revestimentos de DLC aqui divulgados demonstram resistência melhorada ao desgaste e à abrasão tornando-os adequados para uso em aplicações que experimentam uma pressão extrema de contato e ambientes abrasivos severos.
[0134] Camadas Amanteigadas:
[0135] Em ainda outra forma de realização dos revestimentos de baixo atrito de múltiplas camadas inclusos, o dispositivo pode ainda incluir uma ou mais camadas amanteigadas interpostas entre a superfície externa da montagem de corpo ou camada de ligadura sólida e as camadas compreendendo o revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito em pelo menos uma parte da superfície externa exposta.
[0136] Em uma forma de realização da liga à base de níquel utilizada como uma camada amanteigada, a camada pode ser formada pela eletrogalvanização. O níquel eletrogalvanizado pode ser depositado como uma camada amanteigada com resistência adaptada variando de 150 a 1100, ou de 200 a 1000, ou de 250 a 900, ou de 300 a 700 Hv. O níquel é um metal prata-branco, e, portanto, a aparência da camada amanteigada de liga à base de níquel pode variar de um cinza fosco a um acabamento brilhante quase branco. Em uma forma das camadas amanteigadas da ligação de níquel aqui divulgadas, níquel sulfamato pode ser depositado a partir de um banho de sulfamato de níquel utilizando a eletrogalvanização. Em outra forma das camadas amanteigadas de liga de níquel aqui divulgadas, watts níquel podem ser depositados a partir de um banho de sulfato de níquel. Os watts de níquel normalmente produzem um acabamento mais brilhante do que o níquel de sulfamato, visto que ainda o banho de watts fracos contém um refinador de grãos para melhorar o depósito. Os watts níquel também podem ser depositados como um acabamento semi-brilhante. Os watts níquel semi-brilhantes atingem um depósito de mais brilhante porque o banho contém abrilhantadores orgânicos e/ou metálicos. Os abrilhantadores em um banho de watts nivelam o depósito, produzindo uma superfície mais lisa do que a parte subjacente. O depósito de watts semi-brilhantes pode ser facilmente polido em uma superfície ultra lisa com alto brilho. Um banho de níquel brilhante contém uma concentração mais elevada de abrilhantadores orgânicos que têm um efeito de nivelamento sobre o depósito. Os abrilhantadores à base de enxofre são normalmente utilizados para alcançar o nivelamento no início dos depósitos, e um orgânico livre de enxofre, tal como formaldeído, é utilizado para conseguir um depósito totalmente brilhante quando a camada de revestimento engrossa. Em outra forma, a liga de níquel utilizada para a camada amanteigada pode ser formada de níquel negro, que é muitas vezes aplicado sobre uma sub- galvanização de níquel eletrolítico ou químico. Entre as propriedades vantajosas proporcionadas por uma camada amanteigada à base de níquel, incluem, mas não são limitadas a estas, prevenção de corrosão, propriedades magnéticas, acabamento de superfície lisa, aparência, lubricidade, resistência, refletividade e emissividade.
[0137] Em outra forma de realização, a liga à base de níquel utilizada como uma camada amanteigada pode ser formada como uma niquelagem química. Nesta forma, a niquelagem química é um processo autocatalítico e não utiliza corrente elétrica externamente aplicada para produzir o depósito. Os depósitos de processo eletrolítico de um revestimento uniforme de metal, independentemente da forma da parte ou das suas irregularidades de superfície; portanto, supera uma das principais desvantagens da eletrogalvanização, a variação na espessura da galvanização que resulta da variação na densidade de corrente provocada pela geometria da parte galvanizada e pela sua conexão com o ânodo de galvanização. Uma solução de deposição sem corrente produz um depósito onde quer que entre em contato com uma superfície apropriadamente preparada, sem a necessidade de conformar os ânodos e os acessórios complicados. Visto que o banho químico mantém uma taxa de deposição uniforme, o plaqueador pode controlar com precisão a espessura do depósito, simplesmente pelo controle do tempo de imersão. O níquel químico com baixo teor de fósforo utilizado como uma camada amanteigada pode produzir os depósitos mais brilhantes e mais resistentes. A resistência varia de 60 a 70 RC (ou 697Hv ~1076Hv). Em outra forma, o fósforo do meio ou mid-phos pode ser utilizado comouma camada amanteigada, que possui uma resistência de aproximadamente 40 a 42 RC (ou 392Hv ~412Hv). A resistência pode ser melhorada pelo tratamento térmico na faixa de 60 a 62 RC (ou 697Hv ~746Hv). A porosidade é mais baixa e, inversamente, a resistência à corrosão é mais elevada do que o níquel químico com baixo teor de fósforo. O níquel químico com alto teor de fósforo é denso e sem brilho em comparação com os depósitos com médio e baixo teor de fósforo. O alto teor de fósforo apresenta a melhor resistência à corrosão da família de níquel químico; no entanto, o depósito não é tão resistente quanto a forma com teor de fósforo mais baixo. O níquel químico com alto teor de fósforo é um revestimento praticamente não magnético. Para as camadas amanteigadas de liga de níquel aqui divulgadas, boro niquelar pode ser utilizado como uma placa subjacente para metais que requerem aquecimento para aderência. A matriz amorfa NiP também pode incluir uma segunda fase dispersa. As segundas fases dispersas exemplares não limitativas incluem: i) partículas de segunda fase de tamanho nano finas incorporadas na matriz de NiP químico de diamante, ii) matriz de NiP químico com partículas de nitreto de boro hexagonal dispersas dentro da matriz, e iii) matriz de NiP químico com partículas de PTFE submícrons (por exemplo, 20 a 25 % em volume de Teflon) uniformemente dispersa em todo o revestimento.
[0138] Em mais outra forma de realização, a camada amanteigada pode ser formado de uma camada de cromo galvanizada para produzir um acabamento de superfície liso e refletivo. As camadas amanteigadas de galvanização de cromo resistente ou cromo funcional fornecem uma elevada resistência que está na faixa de 700 a 1000, ou de 750 a 950, ou de 800 a 900 HV, possuem um acabamento de superfície brilhante e liso, e são resistentes à corrosão com espessuras que variam de 20 μm a 250, ou 50 a 200, ou de 100 a 150 μm. As camadas amanteigadas de galvanização por cromo podem ser facilmente aplicadas a um baixo custo. Em outra forma desta forma de realização, uma galvanização de cromo decorativa pode ser utilizada como uma camada amanteigada para fornecer um revestimento durável com acabamento de superfície liso. A camada amanteigada de cromo decorativa pode ser depositada em uma faixa de espessura de 0,1 μ m a 0,5 μ m, ou 0,15 μ m a 0,45 μ m, ou 0,2 μ m a 0,4 μ m, ou 0,25 μ m a 0,35 μ m. A camada amanteigada de cromo decorativa também pode ser aplicada durante uma galvanização de níquel brilhante.
[0139] Em ainda mais outra forma de realização, a camada amanteigada pode ser formado sobre a montagem de corpo ou ligadura sólida de um processo de super-polimento, que remove as ranhuras de usinagem/trituração e fornece um acabamento de superfície abaixo de 0,25 μm de rugosidade média da superfície (Ra).
[0140] Em mais outra forma de realização, a camada amanteigada pode ser formada sobre a montagem de corpo ou ligadura sólida por um ou mais dos seguintes processos não limitativos exemplares: PVD, PACVD, DCV, implantação iônica, carburação, nitretação, borização, sulfetação, siliconização, oxidação, um processo eletroquímico, um processo de deposição sem corrente, um processo de pulverização térmica, um processo de pulverização cinética, um processo à base de laser, um processo de fricção-agitação, um processo de martelamento por detonação, um processo de martelamento por detonação a laser, um processo de soldagem, a processo de brasagem, um processo de super-polimento ultra-fino, um processo de polimento triboquímico, um processo de polimento eletroquímico, e suas combinações.
[0141] Interfaces:
[0142] As interfaces entre várias camadas no revestimento podem ter um impacto substancial sobre o desempenho e a durabilidade do revestimento. Em particular, as interfaces não graduadas podem criar fontes de fraquezas incluindo uma ou mais das seguintes: concentrações de tensão, vazios, tensões residuais, reação nuclear, delaminação, fissura por fadiga, fraca aderência, incompatibilidade química, incompatibilidade mecânica. Um meio exemplar não limitativo para melhorar o desempenho do revestimento é utilizar as interfaces graduadas.
[0143] As interfaces graduadas levam em conta uma mudança gradual no material e propriedades físicas entre as camadas, o que reduz a concentração de fontes de fraqueza. Um meio exemplar não limitativo para criar uma interface graduada durante um processo de fabricação é interromper progressivamente o processamento de uma primeira camada, enquanto começa simultaneamente de forma gradual o processamento de uma segunda camada. A espessura da interface graduada pode ser otimizada pela variação da taxa de mudança das condições de processamento. A espessura da interface graduada pode variar de 0,01 a 10 μm, ou de 0,05 a 9 μm, ou de 0,1 a 8 μm, ou de 0,5 a 5 μm. Alternativamente, a espessura da interface graduada pode variar de 5 % a 95 % da espessura da camada adjacente mais fina.
[0144] Teste de Bloco em Anel CETR com Alto Teor de Areia
[0145] O teste foi projetado para simular uma carga elevada (isto é, alta pressão de contato) e ambiente de elevada abrasão. Os espécimes de anel foram girados em várias velocidades e cargas contra um bloco de aço de 6,36 mm de largura (resistência ~300 a 350 Hv) na temperatura ambiente. A contraface do aço foi transladada em uma velocidade recíproca de 1 mm/s perpendicular ao eixo da rotação do anel, a fim de manter a uniformidade de desgaste através do anel. O meio de lubrificação utilizado para este estudo consistiu de uma pasta fluida à base de óleo (óleo : água = 1 : 9) onde a água foi utilizada como uma fase contínua. Um óleo de poli-alfa-olefina de viscosidade 8 cSt a 100 °C foi utilizado. Este óleo produziu uma viscosidade de emulsão de aproximadamente 0,009 Pa.S na temperatura de teste, que é comparável com a viscosidade de uma lama à base de óleo típico sob condições semelhantes. A pasta fluida continha 50 % em peso de areia (sílica) de 150 μm de diâmetro médio. A pasta fluida foi introduzida em uma câmara em que o anel foi parcialmente imerso durante a duração do teste. A areia foi completamente homogeneizada no meio de lubrificação antes do teste através da introdução da pasta fluida (em um recipiente vedado) em um agitador magnético durante 30 minutos. A rotação do anel impediu a sedimentação das partículas no reservatório durante o teste. Os valores do coeficiente de atrito durante cada teste de desgaste foram registrados automaticamente por um computador. O desgaste do bloco (profundidade das marcas) foi medida através da varredura das marcas de desgaste em um profilômetro de estilo, enquanto que o desgaste de revestimento foi estimado com base na inspeção visual. O desgaste do bloco foi utilizado como a medida da afabilidade da contraface para qualquer revestimento dado. Deve ser observado que todos os revestimentos produziram baixo coeficiente de atrito (tipicamente < 0,1), enquanto o DLC permaneceu intacto durante o teste CETR- BOR.
[0146] Teste de abrasão ASTM G105 modificado:
[0147] Este é um teste de abrasão em rotação de areia úmida/borracha projetado para simular uma carga mais baixa e ambiente de abrasão muito severo. O teste ASTM G105 padrão é executado utilizando rodas de borracha de quatro diferentes durezas Shore. No entanto, a fim de evitar a complexidade, o teste ASTM G105 foi modificado para este estudo onde o espécime foi testado em contato contra uma roda de borracha em rotação de determinada dureza Shore (A 58-62). Os testes foram executados em um testador de desgaste Falex mantendo a roda de borracha parcialmente submersa em uma mistura de areia e água. A roda foi girada em 200 rpm durante 30 minutos contra um espécime de teste plano verticalmente colocado (1" x 3") sob uma carga de 30 lbf. O diâmetro e a largura da roda era de 9" e 0,5", respectivamente. A pasta fluida continha 60 % de areia de SiO2 (circular) e 40 % de água. Na conclusão dos testes, os espécimes foram investigados com relação à durabilidade do revestimento e desempenho determinado pelo (a) revestimento residual na placa (exame visual - porcentagem da área de desgaste coberta pelo revestimento de camada superior após o teste), (b) perda de massa, (c) profilometria para medir a profundidade da marca de desgaste e (d) microscopia. A profundidade da marca de desgaste relatada é a profundidade máxima da ranhura de desgaste medida pela varredura do estilo ao longo do comprimento da marca de desgaste criada pela roda de borracha através do meio da largura da zona de desgaste.
[0148] Exemplo ilustrativo 1:
[0149] As duas etapas como delineadas abaixo foram utilizadas para melhorar a durabilidade de revestimento nas condições abrasivas/de carga severas.
[0150] Etapa 1: Estruturas de camada inferior espessas/super-espessas:
[0151] A deposição das camadas de DLC e promotoras de aderência pode ser realizada através de um processo tal como PACVD, onde uma fonte e/ou um alvo é utilizado para depositar a camada de DLC e a camada inferior (por exemplo, CrxN, TixN etc.). Em alguns casos, a camada de DLC (geralmente de 1 a 5 μm) é depositada diretamente sobre um substrato, sem qualquer camada inferior. Em outros casos, uma camada inferior (tipicamente de 2 a 5 μm) é depositada sobre o substrato antes da deposição de DLC (sobre a camada inferior). A camada inferior fornece alguma integridade e resistência mecânica através da proteção de carga, enquanto também fornece algum reforço de aderência com o substrato. Geralmente, as espessuras mais baixas da camada inferior ajudam a melhorar o desempenho total do revestimento em condições menos severas (por exemplo, baixa abrasão/carga), a durabilidade do revestimento permanece muito fraca sob condições onde a alta abrasão/cargas são encontradas, principalmente devido à deformação plástica do substrato e desgaste abrasivo do próprio DLC.
[0152] Análise de Elementos Finitos (FEA) indica que a transmissão de cargas através de grãos de areia pode iniciar uma deformação significativa do substrato subjacente em profundidades de entalhe de < 1 μm, o que é possível sob condições de operação de alta carga. De fato, com grãos maiores de areia (~25 a 50 μm), o nível de deformação plástica do substrato (localmente) pode ser bastante elevado (> 10 %), levando à delaminação e fissuras de revestimento perto da interface de camada inferior/substrato. Além disso, a deformação plástica no substrato pode alterar o estado de tensão na interface de camada inferior/DLC, reduzindo ainda mais a capacidade do mancal de carga do revestimento de DLC. A delaminação/craqueamento do revestimento é acelerada pela tensão residual compressiva elevada dentro do revestimento de DLC que cria um estado de tensão local complexo conducente na remoção do revestimento (descolamento).
[0153] Através do aumento sistemático da espessura da camada inferior (em > 10 a 15 μm), uma camada de proteção de carga mais eficaz pode ser criada, minimizando assim de forma significativa a deformação plástica do substrato. As experiências e os resultados do teste de abrasão (debatidos abaixo) ilustram o efeito benéfico sobre a durabilidade do revestimento como uma função do aumento da espessura da camada inferior (CrN). A deposição de tais camadas inferiores espessas é um processo tecnicamente desafiador, e pode requerer um bom controle da estequiometria (por exemplo, alternando as camadas de CrN e Cr2N para controlar a tensão residual) e tempos de deposição mais longos (taxas de deposição típica para CrN: 1 μm por 40 a 50 minutos).
[0154] Etapa 2: Estruturas de DLC Espessas/Super-Espessas, Super- Resistentes e/ou Compósitas
[0155] Embora a Etapa 1 (acima) ajude a minimizar a deformação plástica do substrato, ela não aborda diretamente a questão do desempenho de DLC (isto é, a durabilidade) em condições abrasivas severas.
[0156] No desgaste que envolve um meio de abrasão (isto é, areia), a relação da resistência do meio de abrasão e revestimento (isto é, a superfície sendo friccionada) determina taxa global de abrasão (de acordo com a literatura aberta). Sob esta premissa, o aumento da resistência do revestimento pode ajudar a reduzir o desgaste abrasivo. No entanto, o aumento da resistência dos revestimentos de DLC chega à custa do aumento da tensão residual, que provoca problemas com fissuras / delaminação / reação nuclear do revestimento. Assim, este aspecto leva a um foco na resistência "ideal" em oposição à resistência "extrema". Nossas experiências indicam que os valores de resistência de 2500 a 5500 (Hv) podem ser direcionados, em combinação com as espessuras efetivas da camada inferior, embora não comprometendo a durabilidade do revestimento (através de craqueamento/reação nuclear) severamente com relação às arquiteturas de revestimento mais espessas.
[0157] Dada uma resistência de revestimento, que por sua vez determina a taxa de abrasão (assumindo que um mecanismo de abrasão gradual domina em oposição ao craqueamento/reação nuclear do revestimento), a durabilidade global do revestimento depende da espessura de revestimento. Através do aumento sistemático da espessura da camada de DLC (para valores > 15 μm), foi mostrado que a durabilidade do revestimento pode ser melhorada em condições severas abrasivas/carga (debatidas abaixo). A deposição de tais camadas de DLC é um processo tecnicamente desafiador que requer um bom controle sobre a aderência intercamadas (quando aplicável) e controle químico, controle da tensão residual e controle do processo para evitar a contaminação da câmara, enquanto requer tempos de deposição longos (as taxas de deposição de DLC típicas: 1 μm para cada 80 a 100 minutos). Em alguns casos, os efeitos benéficos do uso de camadas funcionais mais resistentes tais como ta-C, em combinação com as camadas inferiores mais espessas e as camadas promotoras de aderência, também podem ser percebidas.
[0158] A resistência à abrasão intrínseca do DLC depende da química de revestimento. Uma múltipla camada de a-C:H que alterna com CrC pode ser criada para melhorar a resistência intrínseca total e a resistência à abrasão da múltipla camada. A fase de a-C:H é essencial para fornecer as propriedades de baixo atrito, enquanto que a fase de CrC fornece resistência e maior resistência à abrasão. Os resultados que indicam resistência à abrasão superior de uma tal múltipla camada também são apresentados (abaixo). Alternativamente, uma combinação de uma camada funcional mais resistente (por exemplo, ta-C) com uma espessura alvo da camada inferior (tal como CrN), também pode produzir resistência à abrasão superior, juntamente com uma melhor resistência e durabilidade do revestimento.
[0159] Resultados que resumem os benefícios combinados da Etapa 1 e Etapa 2:
[0160] A Tabela 1 abaixo mostra um resumo das nove arquiteturas diferentes de revestimento testadas para avaliar o efeito das abordagens/etapas acima delineadas (em alguns casos, os valores das espessuras da camada promotora de aderência não estão explicitamente relatados). Dois tipos de testes/experiências foram concebidos e conduzidos para avaliar a durabilidade do revestimento: teste de bloco em anel CETR (alto teor de areia), e teste ASTM G105 modificado. Estes testes e medições associadas de cada um são descritos acima.TABELA 1: RESUMO DAS ARQUITETURAS DE REVESTIMENTO E RESULTADOS DE TESTE
[0161] A figura 1 ilustra as investigações de microscopia em alguns revestimentos seletivos (A-F da Tabela 1). Indicações de um bom desempenho e durabilidade de revestimento são: desgaste de bloco baixo (isto é, boa afabilidade da cobertura), alta % de revestimento residual após o teste de CETR-BOR ou ASTM (isto é, boa durabilidade de revestimento no teste abrasivo de alta carga), baixa perda de peso e profundidade das marcas no teste ASTM G105 (isto é, remoção mínima de revestimento e/ou remoção do substrato durante o teste).
[0162] Os efeitos benéficos de (a) camadas inferiores espessas, (b) estruturas de DLC espessas e compósitas de múltiplas camadas, e (c) revestimentos da camada superior super-resistentes são evidentes a partir dos resultados apresentados neste estudo. Os efeitos cumulativos destas abordagens podem produzir uma arquitetura de revestimento (por exemplo, similar à arquitetura E, F) com a durabilidade global significativamente melhorada entre os espécimes avaliados, nas condições de teste projetadas para simular ambientes de carga/abrasão elevadas. Quando se utiliza a perda de peso em testes de ASTM como uma medida, pode ser visto que a Arquitetura E (camada inferior espessa + DLC de múltiplas camadas espesso) é de aproximadamente 20 vezes melhor do que a Arquitetura A (DLC fino). Além disso, a arquitetura F (camada inferior espessa + ta-C espesso) é de cerca de 70 a 100 vezes melhor do que a Arquitetura A (DLC fino) em termos de durabilidade geral como medido pela resistência ao desgaste/abrasão no teste G105. A melhora significativa na resistência à abrasão utilizando a camada inferior espessa e revestimento espesso também foi evidente para o revestimento ta-C super-resistente (Arquitetura I vs. Arquitetura H).
[0163] Os requerentes tentaram divulgar todas as formas de realização e aplicações do assunto em questão divulgado que podem ser razoavelmente previsíveis. No entanto, pode haver modificações não substanciais imprevisíveis que permanecem como equivalentes. Embora a presente divulgação tenha sido descrita em conjunto com as suas formas de realização exemplares específicas, fica evidente que muitas alterações, modificações e variações serão manifestas para aqueles versados na técnica à luz da descrição anterior, sem se afastar do espírito ou escopo da a presente divulgação. Conseqüentemente, a presente divulgação destina-se a abranger todas essas alterações, modificações e variações da descrição detalhada acima.
[0164] Todas as patentes, procedimentos de teste, e outros documentos aqui citados, incluindo os documentos prioritários, são totalmente incorporados por referência, na medida em que tal divulgação não seja inconsistente com esta divulgação e para todas as jurisdições em que tal incorporação é permitida.
[0165] Quando os limites inferiores numéricos e os limites superiores numéricos forem aqui listados, as faixas de qualquer limite inferior a qualquer limite superior são contempladas.
Claims (16)
1.Revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito, caracterizado pelo fato de que compreende: i)uma camada inferior selecionada do grupo que consiste em CrN, TiN, TiAlN, TiAlVN, TiAlVCN, TiSiN, TiSiCN, TiAlSiN e suas combinações, em que a camada inferior varia na espessura de 3 a 35 μm, ii)uma camada promotora de aderência selecionada do grupo que consiste em Cr, Ti, Si, W, CrC, TiC, SiC, WC, e suas combinações, em que a camada promotora de aderência varia na espessura de 0,1 a 50 μm e é contígua com uma superfície da camada inferior, e iii)uma camada funcional de carbono semelhante ao diamante (DLC), em que a espessura da camada funcional varia de 2 a 15 μm e a camada funcional é contígua com uma superfície da camada promotora de aderência, se presente, em que a camada promotora de aderência, se presente, é interposta entre a camada inferior e a camada funcional, em que o coeficiente de atrito da camada funcional do revestimento de baixo atrito como medido pelo bloco no teste de atrito anelar é menor ou igual a 0,15, e em que a resistência à abrasão do revestimento de baixo atrito como medido pelo teste de abrasão ASTM G105 modificado produz uma profundidade de marca de desgaste menor ou igual a 20 μm e uma perda de peso menor ou igual a 0,03 gramas.
2.Revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada inferior é contígua com uma superfície de um substrato, preferencialmente em que o substrato é selecionado do grupo que consiste em aço, aço inoxidável, ligadura sólida, uma liga de ferro, uma liga à base de alumínio, uma liga à base de titânio, cerâmica e uma liga à base de níquel, mais preferencialmente em que a ligadura sólida compreende um material à base de cermet, compósito de matriz metálica ou uma liga metálica dura.
3.Revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada funcional é selecionada do grupo consistindo em ta-C, ta-C:H, DLCH, PLCH, GLCH, Si-DLC, N-DLC, O-DLC, B-DLC, Me-DLC, F-DLC e suas combinações.
4.Revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resistência da camada inferior varia de 800 a 3500 VHN, a resistência da camada promotora de aderência varia de 200 a 2500 VHN, e a resistência da camada funcional varia de 1000 a 7500 VHN.
5.Revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada promotora de aderência está presente e o revestimento inclui ainda um gradiente na interface da camada inferior e da camada promotora de aderência que varia de 0,01 a 10 μm e inclui ainda um gradiente na interface da camada promotora de aderência e da camada funcional que varia de 0,01 a 10 μm.
6.Revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada promotora de aderência está presente e o revestimento inclui ainda uma segunda camada promotora de aderência selecionada do grupo que consiste em Cr, Ti, Si, W, CrC, TiC, SiC, WC, e suas combinações, em que a segunda camada promotora de aderência varia na espessura de 0,1 a 50 μm e é contígua com uma superfície da camada funcional, e uma segunda camada funcional de carbono semelhante ao diamante (DLC), em que a segunda camada funcional varia de 2 a 15 μm e é contígua com uma superfície da segunda camada de promotor de aderência, e preferencialmente inclui anda uma segunda camada inferior interposta entre a camada funcional e a segunda camada promotora de aderência, em que a segunda camada inferior é selecionada do grupo que consiste em CrN, TiN, TiAlN, TiAlVN, TiAlVCN, TiSiN, TiSiCN, TiAlSiN e suas combinações, em que a espessura da segunda camada inferior varia de 5 a 35 μm.
7.Revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui ainda de 1 a 100 séries de camadas de revestimento de incremento, em que cada série de camadas de revestimento de incremento inclui uma combinação de uma camada promotora de aderência incremental, uma camada funcional incremental e uma camada inferior incremental opcional, em que cada série de camadas de revestimento incrementais é configurada como se segue: (i)em que a camada inferior de incremento opcional é selecionada do grupo que consiste em CrN, TiN, TiAlN, TiAlVN, TiAlVCN, TiSiN, TiSiCN, TiAlSiN e suas combinações; varia na espessura de 5 até 35 μm; e é contígua com uma superfície da camada funcional e da camada promotora de aderência incremental; em que a camada inferior de incremento opcional é interposta entre a camada funcional e a camada promotora de aderência incremental, (ii)em que a camada promotora de aderência incremental é selecionada do grupo que consiste em Cr, Ti, Si, W, CrC, TiC, SiC, WC, e suas combinações; varia na espessura de 0,1 a 50 μm; e é contígua com uma superfície da camada funcional ou camada inferior incremental opcional, e da camada funcional incremental; em que a camada promotora de aderência incremental é interposta entre a camada funcional e a camada funcional incremental ou entre a camada inferior incremental opcional e a camada funcional incremental; (iii)em que a camada funcional incremental é carbono semelhante ao diamante (DLC); varia de 2 a 15 μm de espessura; e é contígua com uma superfície da camada promotora de aderência incremental.
8.Revestimento de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a resistência da camada inferior de incremento opcional varia de 800 a 3500 VHN, a resistência da camada promotora de aderência incremental varia de 200 a 2500 VHN, e a resistência da camada funcional incremental varia de 1000 a 7500 VHN.
9.Revestimento de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que inclui ainda um gradiente na interface da camada inferior incremental opcional e da camada promotora de aderência incremental que varia de 0,01 a 10 μm, e inclui ainda um gradiente na interface da camada promotora de aderência incremental e da camada funcional incremental que varia de 0,01 a 10 μm.
10.Revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a rugosidade superficial da camada funcional varia de 0,01 μm a 1,0 μm Ra; a profundidade da marca de desgaste de contraface como medido pelo teste de atrito de bloco em anel é menor ou igual a 500 μm; a resistência à abrasão do revestimento de baixo atrito como medido pelo teste de abrasão ASTM G105 modificado produz uma profundidade da marca de desgaste e uma perda de peso pelo menos 5 vezes mais baixa do que uma única camada de revestimento da mesma camada funcional.
11.Revestimento de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a rugosidade da superfície da camada funcional incremental mais externa varia de 0,01 μm a 1,0 μm Ra.
12.Revestimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 7, caracterizado pelo fato de que o revestimento é aplicado a uma parte da superfície de um dispositivo selecionado do grupo que consiste em uma broca de perfuração para a perfuração rotativa subterrânea, um conjunto de hastes de perfuração para a perfuração rotativa subterrânea, uma cobertura, uma tubulação, acoplamentos, uma coluna de trabalho, uma tubulação enrolada, um tubo, um riser, um êmbolo, centralizadores, uma coluna de conclusão, uma coluna de produção, e um dispositivo de produção petroquímica e química.
13.Método de fabricação de um revestimento de múltiplas camadas de baixo atrito como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende: 1)fornecer um substrato para o revestimento, ii)) depositar em uma superfície do substrato uma camada inferior selecionada do grupo que consiste em CrN, TiN, TiAlN, TiAlVN, TiAlVCN, TiSiN, TiSiCN, TiAlSiN e suas combinações, em que a camada inferior varia na espessura de 5 a 35 μm, iii)depositar, opcionalmente, sobre a superfície da camada inferior uma camada promotora de aderência selecionada do grupo que consiste em Cr, Ti, Si, W, CrC, TiC, SiC, WC, e suas combinações, em que a camada promotora de aderência varia na espessura de 0,1 a 50 μm e é contígua com uma superfície da camada inferior, e iv)depositar sobre a superfície da camada promotora de aderência ou sobre a camada inferior, se a camada promotora de aderência não estiver presente, uma camada funcional de carbono semelhante ao diamante (DLC), em que a camada funcional varia de 2 a 15 μm e é contígua com uma superfície da camada promotora de aderência, se a camada promotora de aderência estiver presente. em que o coeficiente de atrito da camada funcional do revestimento de baixo atrito como medido pelo teste de abrasão ASTM G105 modificado produz um sinal de desgaste profundo menor ou igual a 20 μm, e uma perda de peso menor ou igual a 0,03 gramas.
14.Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que inclui ainda o depósito de 1 a 100 séries de camadas de revestimento incrementais, em que cada série de camadas de revestimento de incremento inclui uma combinação de uma camada promotora de aderência incremental, uma camada funcional incremental e uma camada inferior incremental opcional, em que cada série de camadas de revestimento incrementais é configurada como se segue: (i)em que a camada inferior de incremento opcional é selecionada do grupo que consiste em CrN, TiN, TiAlN, TiAlVN, TiAlVCN, TiSiN, TiSiCN, TiAlSiN e suas combinações; varia na espessura de 5 até 35 μm; e é contígua com uma superfície da camada funcional e da camada promotora de aderência incremental; em que a camada inferior de incremento opcional é interposta entre a camada funcional e a camada promotora de aderência incremental, (ii)em que a camada promotora de aderência incremental é selecionada do grupo que consiste em Cr, Ti, Si, W, CrC, TiC, SiC, WC, e suas combinações; varia na espessura de 0,1 a 50 μm; e é contígua com uma superfície da camada funcional ou camada inferior incremental opcional, e da camada funcional incremental; em que a camada promotora de aderência incremental é interposta entre a camada funcional e a camada funcional incremental ou entre a camada inferior incremental opcional e a camada funcional incremental, (iii)em que a camada funcional incremental é carbono semelhante ao diamante (DLC); varia de 2 a 15 μm na espessura; e é contígua com uma superfície da camada promotora de aderência incremental.
15.Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que as etapas de deposição da camada inferior, depositar da camada promotora de aderência ou deposição da camada funcional são selecionadas do grupo que consiste em deposição física de vapor, deposição de vapor química assistida por plasma e deposição química de vapor; preferivelmente em que o método de revestimento de deposição física de vapor é selecionado do grupo que consiste em deposição por pulverização catódica com tubo de elétrons, deposição assistida por feixe de íons, deposição por arco catódico e deposição por laser pulsado.
16.Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que inclui ainda uma etapa de pós-processamento na camada funcional para conseguir uma rugosidade de superfície entre 0,01 a 1,0 μm Ra, preferivelmente em que a etapa de pós-processamento é selecionada do grupo que consiste em polimento mecânico, polimento químico, depositando camadas polidas, um processo de super-polimento ultra-fino, um processo de polimento triboquímico, um processo de polimento eletroquímico, e as suas combinações.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13/724,403 | 2012-12-21 | ||
| US13/724,403 US9617654B2 (en) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | Low friction coatings with improved abrasion and wear properties and methods of making |
| PCT/US2013/070681 WO2014099211A1 (en) | 2012-12-21 | 2013-11-19 | Low friction coatings with improved abrasion and wear properties and methods of making |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR112015009709A2 BR112015009709A2 (pt) | 2017-07-04 |
| BR112015009709B1 true BR112015009709B1 (pt) | 2021-09-08 |
Family
ID=49681217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BR112015009709-0A BR112015009709B1 (pt) | 2012-12-21 | 2013-11-19 | Revestimento de baixo atrito com propriedades melhoradas à abrasão e ao desgaste e métodos de produção |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9617654B2 (pt) |
| EP (1) | EP2938754B1 (pt) |
| CN (1) | CN104870692B (pt) |
| AU (1) | AU2013364110B2 (pt) |
| BR (1) | BR112015009709B1 (pt) |
| CA (1) | CA2890522C (pt) |
| MY (1) | MY185121A (pt) |
| RU (1) | RU2653379C2 (pt) |
| WO (1) | WO2014099211A1 (pt) |
Families Citing this family (90)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA201792049A1 (ru) | 2009-06-08 | 2018-05-31 | Модьюметал, Инк. | Электроосажденные наноламинатные покрытия и оболочки для защиты от коррозии |
| KR20130104189A (ko) * | 2012-03-13 | 2013-09-25 | 씨제이제일제당 (주) | Ｓｉ-ＤＬＣ 박막을 갖는 식품용기 및 그의 제조방법 |
| FR2990246B1 (fr) * | 2012-05-03 | 2014-05-02 | Hydromecanique & Frottement | Chemise de moteur a combustion interne |
| US9045348B2 (en) * | 2012-08-29 | 2015-06-02 | HGST Netherlands B.V. | Titanium-silicon protective film composition and apparatus |
| CA2905575C (en) | 2013-03-15 | 2022-07-12 | Modumetal, Inc. | A method and apparatus for continuously applying nanolaminate metal coatings |
| EA201500949A1 (ru) | 2013-03-15 | 2016-02-29 | Модьюметл, Инк. | Способ формирования многослойного покрытия, покрытие, сформированное вышеуказанным способом, и многослойное покрытие |
| CA2905548C (en) | 2013-03-15 | 2022-04-26 | Modumetal, Inc. | Nanolaminate coatings |
| FR3008905B1 (fr) * | 2013-07-25 | 2017-01-13 | Hydromecanique & Frottement | Piece mecanique revetue d'une couche de carbone amorphe en vue de son glissement vis-a-vis d'un autre composant moins dur |
| DE102013017825A1 (de) * | 2013-10-24 | 2015-04-30 | Borgwarner Inc. | Freilauf und Freilaufanordnung mit einem solchen Freilauf |
| US9624975B2 (en) * | 2014-03-21 | 2017-04-18 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Sliding member and sliding machine |
| DE102015215006A1 (de) * | 2014-08-06 | 2016-02-18 | Council Of Scientific & Industrial Research | Verbesserte mehrschichtige solar selektive Beschichtung für Hochtemperatur-Solarthermie |
| DE102014012738B4 (de) * | 2014-08-27 | 2023-03-30 | Rampf Formen Gmbh | Form, Rüttelbare Unterlage und Ziehblech mit beschichteten Oberflächen, Verfahren zu deren Herstellung sowie Verwendung der Beschichtungen |
| AR102068A1 (es) | 2014-09-18 | 2017-02-01 | Modumetal Inc | Métodos de preparación de artículos por electrodeposición y procesos de fabricación aditiva |
| BR112017005464A2 (pt) | 2014-09-18 | 2017-12-05 | Modumetal Inc | método e aparelho para aplicar continuamente revestimentos de metal nanolaminado |
| PE20171458A1 (es) * | 2014-10-24 | 2017-10-11 | Laserbond Ltd | Metodo y aparato para revestir una superficie de un articulo |
| US10138884B2 (en) * | 2014-12-22 | 2018-11-27 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Nickel corrosion barrier under chrome for sucker rod pumps |
| JP6616094B2 (ja) * | 2015-04-16 | 2019-12-04 | 株式会社ｉＭｏｔｔ | 保護膜の製造方法 |
| US10527093B2 (en) | 2015-07-20 | 2020-01-07 | Us Synthetic Corporation | Bearing assemblies including at least one superhard bearing element having selected surface characteristics and methods of manufacture |
| ES2777798T3 (es) | 2015-09-04 | 2020-08-06 | Osg Corp | Revestimiento duro y elemento recubierto con un revestimiento duro |
| CN105220120B (zh) * | 2015-10-27 | 2017-06-23 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种多层复合类富勒烯薄膜在汽车发动机上产业化的方法 |
| WO2017095361A1 (en) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | Halliburton Energy Services, Inc. | Chemically bonded coated metal-to-metal seals |
| JP6598071B2 (ja) * | 2016-03-28 | 2019-10-30 | 日本電気硝子株式会社 | ガラス基板の熱処理方法 |
| CN106216687B (zh) * | 2016-08-26 | 2018-04-17 | 山东大学 | 一种梯度碳化钨基微纳复合刀具材料及其制备方法 |
| AR109584A1 (es) | 2016-09-08 | 2018-12-26 | Modumetal Inc | Procesos para proveer recubrimientos laminados sobre piezas de trabajo, y los artículos que se obtienen con los mismos |
| US20200056277A1 (en) * | 2016-10-06 | 2020-02-20 | Liquidmetal Coatings, Llc | Method of making non-galling parts using amorphous metal surfaces |
| CN106567036B (zh) * | 2016-10-26 | 2018-10-23 | 东南大学 | 一种手术器械刃口表面的处理方法 |
| US11293272B2 (en) * | 2017-03-24 | 2022-04-05 | Modumetal, Inc. | Lift plungers with electrodeposited coatings, and systems and methods for producing the same |
| EP3612669A1 (en) | 2017-04-21 | 2020-02-26 | Modumetal, Inc. | Tubular articles with electrodeposited coatings, and systems and methods for producing the same |
| CN107245697B (zh) * | 2017-05-17 | 2019-07-26 | 清华大学 | 增强液压系统摩擦副耐磨特性的方法及液压系统摩擦副、液压系统 |
| CN107475667A (zh) * | 2017-08-16 | 2017-12-15 | 信利光电股份有限公司 | 一种高疏水类金刚石薄膜及其制备方法 |
| RU2674795C1 (ru) * | 2017-10-05 | 2018-12-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН) | Многослойное износостойкое покрытие на стальной подложке |
| US11364705B2 (en) | 2017-10-17 | 2022-06-21 | Exxonmobil Upstream Research Company | Diamond-like-carbon based friction reducing tapes |
| DE102017219639A1 (de) * | 2017-11-06 | 2019-05-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Schichtsystem mit harten und weichen Schichten und Schaufel |
| CN107964644A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-04-27 | 内蒙古航天红岗机械有限公司 | 一种高承载钛合金表面的复合硬化层及制备方法 |
| CN108441834B (zh) * | 2018-04-09 | 2020-02-07 | 翁建强 | 机床的传动元件表面进行金刚石涂层的方法 |
| WO2019210264A1 (en) | 2018-04-27 | 2019-10-31 | Modumetal, Inc. | Apparatuses, systems, and methods for producing a plurality of articles with nanolaminated coatings using rotation |
| CN108505017A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-09-07 | 中国电子科技集团公司第十六研究所 | 一种精确控制dlc膜层厚度的dlc膜层制备方法 |
| CN109023362B (zh) * | 2018-07-09 | 2020-12-29 | 中国人民解放军空军勤务学院 | 一种液压阀杆表面抗冲击耐磨润滑复合涂层及其制备方法 |
| WO2020188313A2 (en) * | 2018-07-10 | 2020-09-24 | Next Biometrics Group Asa | Thermally conductive and protective coating for electronic device |
| CN108977766B (zh) * | 2018-07-18 | 2020-09-11 | 南京理工大学 | 一种多层复合类金刚石薄膜材料及其制备方法 |
| KR102188421B1 (ko) * | 2018-09-14 | 2020-12-08 | 주식회사 현대케피코 | 연료 인젝터용 볼과 밸브 시트, 및 그 코팅 방법 |
| EP3636795A1 (en) * | 2018-10-09 | 2020-04-15 | Nanofilm Technologies International Pte Ltd | Thick, low-stress tetrahedral amorphous carbon coatings |
| RU188450U1 (ru) * | 2018-11-16 | 2019-04-15 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полигон-МТ" | Стальное изделие с композиционным износостойким покрытием |
| CN109811322B (zh) * | 2018-12-20 | 2021-03-23 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种具有空间环境适应性的超润滑固体薄膜 |
| CN109594042B (zh) * | 2019-01-29 | 2020-10-20 | 苏州涂冠镀膜科技有限公司 | 用于注塑模具的防粘附硬质涂层及其制备方法 |
| BR102019004737A2 (pt) * | 2019-03-11 | 2020-10-06 | Fmc Technologies Do Brasil Ltda | Material compósito com camada difundida revestida |
| US11371137B2 (en) | 2019-03-15 | 2022-06-28 | Halliburton Energy Services, Inc. | Depositing coatings on and within housings, apparatus, or tools |
| US11371145B2 (en) | 2019-03-15 | 2022-06-28 | Halliburton Energy Services, Inc. | Depositing coatings on and within a housing, apparatus, or tool using a coating system positioned therein |
| CN109943386B (zh) * | 2019-03-22 | 2021-06-15 | 合肥学院 | 一种二硫化钼/废白土复合物、制备方法及应用 |
| CN109763110B (zh) * | 2019-03-22 | 2020-06-30 | 广州今泰科技股份有限公司 | 一种含有密封氢气微孔结构的类金刚石涂层及其制备方法 |
| US11578710B2 (en) | 2019-05-02 | 2023-02-14 | Kerr Machine Co. | Fracturing pump with in-line fluid end |
| US11441687B2 (en) | 2019-05-14 | 2022-09-13 | Halliburton Energy Services, Inc. | Pump fluid end with positional indifference for maintenance |
| US11560888B2 (en) | 2019-05-14 | 2023-01-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Easy change pump plunger |
| US11105327B2 (en) | 2019-05-14 | 2021-08-31 | Halliburton Energy Services, Inc. | Valve assembly for a fluid end with limited access |
| US11965503B2 (en) | 2019-05-14 | 2024-04-23 | Halliburton Energy Services, Inc. | Flexible manifold for reciprocating pump |
| US11261863B2 (en) | 2019-05-14 | 2022-03-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Flexible manifold for reciprocating pump |
| US10808846B1 (en) | 2019-05-14 | 2020-10-20 | Halliburton Energy Services, Inc. | Pump plunger with wrench features |
| US11231111B2 (en) | 2019-05-14 | 2022-01-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Pump valve seat with supplemental retention |
| US11739748B2 (en) | 2019-05-14 | 2023-08-29 | Halliburton Energy Services, Inc. | Pump fluid end with easy access suction valve |
| CN110158039A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-08-23 | 上海离原环境科技有限公司 | 一种类金刚石复合涂层及其制造方法和表面结合类金刚石复合涂层的核电零部件 |
| US10941766B2 (en) | 2019-06-10 | 2021-03-09 | Halliburton Energy Sendees, Inc. | Multi-layer coating for plunger and/or packing sleeve |
| US11280326B2 (en) | 2019-06-10 | 2022-03-22 | Halliburton Energy Services, Inc. | Pump fluid end with suction valve closure assist |
| US10808851B1 (en) | 2019-06-10 | 2020-10-20 | Halliburton Energy Services, Inc. | Multi-material frac valve poppet |
| CN110184564A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-08-30 | 南昌航空大学 | 镁合金表面低应力、高结合强度Si/DLC厚膜的制备方法 |
| CN110172719B (zh) * | 2019-07-05 | 2021-07-23 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种采用激光织构化处理不锈钢表面的方法 |
| CN110373639B (zh) * | 2019-07-24 | 2021-04-20 | 艾瑞森表面技术（苏州）股份有限公司 | 切削工具复合涂层及其制备方法 |
| US10989188B2 (en) | 2019-07-26 | 2021-04-27 | Halliburton Energy Services, Inc. | Oil field pumps with reduced maintenance |
| US10677380B1 (en) | 2019-07-26 | 2020-06-09 | Halliburton Energy Services, Inc. | Fail safe suction hose for significantly moving suction port |
| US11661647B2 (en) * | 2019-09-10 | 2023-05-30 | Schlumberger Technology Corporation | Integrated surface treatments and coatings for artificial lift pump components |
| CN111485070B (zh) * | 2019-10-28 | 2022-05-24 | 济宁学院 | 一种减摩耐磨齿轮零件的制备工艺 |
| AT523638B1 (de) * | 2020-08-18 | 2021-10-15 | Ruebig Ges M B H & Co Kg | Verfahren zur Herstellung einer Hartstoffschicht auf einer Metalloberfläche |
| RU2759163C1 (ru) * | 2020-08-21 | 2021-11-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН) | Многослойное износостойкое покрытие на стальной подложке |
| US11788187B2 (en) | 2020-08-27 | 2023-10-17 | Halliburton Energy Services, Inc. | Depositing coatings on and within housings, apparatus, or tools utilizing counter current flow of reactants |
| US11788189B2 (en) | 2020-08-27 | 2023-10-17 | Halliburton Energy Services, Inc. | Depositing coatings on and within housings, apparatus, or tools utilizing pressurized cells |
| US11898422B2 (en) * | 2020-11-03 | 2024-02-13 | Saudi Arabian Oil Company | Diamond coating on the cone for expandable tubulars |
| CN112481591B (zh) * | 2020-11-11 | 2023-03-24 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 自适应耐高低温循环低摩擦功能防护涂层及其制法与应用 |
| CN112795882A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-05-14 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种高硬耐磨损类富勒烯碳膜及其制备方法 |
| CN112853281B (zh) * | 2020-12-29 | 2022-04-26 | 东莞市华升真空镀膜科技有限公司 | 碳基多层薄膜及其制备方法和应用 |
| CN112853254B (zh) * | 2020-12-31 | 2022-06-14 | 广东省科学院新材料研究所 | 一种非晶柱状结构涂层及其制备方法和应用 |
| CN112647040B (zh) * | 2021-01-04 | 2022-06-21 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种ta-c基多层耐磨刀具涂层及其制备方法 |
| US11566631B2 (en) * | 2021-03-29 | 2023-01-31 | Garrett Transportation I Inc. | Turbocharger compressor wheels having a bi-layered coating and methods for manufacturing the same |
| CN113699498B (zh) * | 2021-08-20 | 2023-09-29 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种碳化VAlN硬质固体润滑涂层及其制备方法 |
| CN113774344B (zh) * | 2021-09-01 | 2023-09-19 | 太原理工大学 | 一种钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备方法 |
| CN113957393B (zh) * | 2021-09-28 | 2022-10-25 | 西安交通大学 | 一种提高氮化物涂层刀具表面磨损性能和使用寿命的方法 |
| IT202100029795A1 (it) * | 2021-11-25 | 2023-05-25 | Eurolls S P A | Rullo per processi industriali e relativi apparecchiatura e procedimento per realizzarlo |
| CN114836754B (zh) * | 2022-04-27 | 2023-04-28 | 赣州澳克泰工具技术有限公司 | 一种带涂层的切削工具及其制备方法 |
| CN114961592B (zh) * | 2022-07-11 | 2023-04-28 | 中国地质大学（北京） | 具有金刚石微粒复合耐磨带的钻杆 |
| US20240102985A1 (en) * | 2022-09-23 | 2024-03-28 | Southwest Research Institute | Electrically insulated block-on-rotating-ring test unit and method |
| CN115650729B (zh) * | 2022-11-04 | 2023-05-12 | 烟台大学 | 二钛钒铝碳陶瓷粉体材料及其制备方法与应用 |
| CN116590706A (zh) * | 2023-05-17 | 2023-08-15 | 东莞市普拉提纳米科技有限公司 | 一种切削铝合金用多层结构刀具涂层及其制备方法 |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4665996A (en) | 1986-03-31 | 1987-05-19 | Exxon Production Research Company | Method for reducing friction in drilling operations |
| FR2760783B1 (fr) | 1997-03-17 | 1999-07-30 | Smf Int | Element d'un train de tiges de forage rotatif |
| FR2789438B1 (fr) | 1999-02-05 | 2001-05-04 | Smf Internat | Element profile pour un equipement de forage rotatif et tige de forage comportant au moins un troncon profile |
| JP4122387B2 (ja) | 2002-03-15 | 2008-07-23 | 山口県 | 複合硬質皮膜、その製造方法及び成膜装置 |
| JP2004169137A (ja) | 2002-11-21 | 2004-06-17 | Hitachi Ltd | 摺動部材 |
| FR2851608B1 (fr) | 2003-02-20 | 2006-01-27 | Smf Internat | Element d'un train de tiges de forage comportant au moins une zone d'appui, tige de forage et joint d'outil |
| CN100387754C (zh) | 2005-10-12 | 2008-05-14 | 中国地质大学（北京） | 一种含铬类金刚石薄膜的制备方法 |
| CN1966429B (zh) | 2005-11-18 | 2010-09-29 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 一种具有多层镀膜的模具 |
| JP4901207B2 (ja) * | 2005-12-20 | 2012-03-21 | Ｔｐｒ株式会社 | ピストンリング |
| GB2452190B (en) * | 2006-05-17 | 2011-12-28 | G & H Technologies Llc | Wear resistant depositied coating, method of coating deposition and applications therefor |
| GB0613510D0 (en) | 2006-07-07 | 2006-08-16 | Teer Coatings Ltd | A method and apparatus for the formation of coatings on drills |
| US8261841B2 (en) | 2009-02-17 | 2012-09-11 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Coated oil and gas well production devices |
| US8602113B2 (en) | 2008-08-20 | 2013-12-10 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Coated oil and gas well production devices |
| US8220563B2 (en) | 2008-08-20 | 2012-07-17 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Ultra-low friction coatings for drill stem assemblies |
| US8286715B2 (en) | 2008-08-20 | 2012-10-16 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Coated sleeved oil and gas well production devices |
| JP2010190309A (ja) | 2009-02-17 | 2010-09-02 | Jtekt Corp | 摺動部材 |
| US8561707B2 (en) | 2009-08-18 | 2013-10-22 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Ultra-low friction coatings for drill stem assemblies |
| DE102009046281B3 (de) * | 2009-11-02 | 2010-11-25 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Gleitelement, insbesondere Kolbenring, und Kombination eines Gleitelements mit einem Laufpartner |
| US20110162751A1 (en) | 2009-12-23 | 2011-07-07 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Protective Coatings for Petrochemical and Chemical Industry Equipment and Devices |
| US8590627B2 (en) | 2010-02-22 | 2013-11-26 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Coated sleeved oil and gas well production devices |
| CN101823353A (zh) * | 2010-04-30 | 2010-09-08 | 广州有色金属研究院 | 一种金属-类金刚石(Me-DLC)纳米复合膜及其制备方法 |
| RU2468124C1 (ru) * | 2011-08-16 | 2012-11-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ нанесения комбинированных pvd/cvd/pvd покрытий на режущий твердосплавный инструмент |
-
2012
- 2012-12-21 US US13/724,403 patent/US9617654B2/en active Active
-
2013
- 2013-11-19 RU RU2015123296A patent/RU2653379C2/ru active
- 2013-11-19 MY MYPI2015001051A patent/MY185121A/en unknown
- 2013-11-19 WO PCT/US2013/070681 patent/WO2014099211A1/en active Application Filing
- 2013-11-19 CA CA2890522A patent/CA2890522C/en active Active
- 2013-11-19 BR BR112015009709-0A patent/BR112015009709B1/pt active IP Right Grant
- 2013-11-19 EP EP13798877.0A patent/EP2938754B1/en active Active
- 2013-11-19 CN CN201380066444.9A patent/CN104870692B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-11-19 AU AU2013364110A patent/AU2013364110B2/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US9617654B2 (en) | 2017-04-11 |
| RU2015123296A (ru) | 2017-01-27 |
| CN104870692B (zh) | 2018-07-06 |
| AU2013364110A1 (en) | 2015-07-09 |
| CN104870692A (zh) | 2015-08-26 |
| RU2653379C2 (ru) | 2018-05-08 |
| AU2013364110B2 (en) | 2016-05-05 |
| BR112015009709A2 (pt) | 2017-07-04 |
| EP2938754B1 (en) | 2018-12-19 |
| MY185121A (en) | 2021-04-30 |
| US20140178637A1 (en) | 2014-06-26 |
| CA2890522A1 (en) | 2014-06-26 |
| EP2938754A1 (en) | 2015-11-04 |
| WO2014099211A1 (en) | 2014-06-26 |
| CA2890522C (en) | 2019-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| BR112015009709B1 (pt) | Revestimento de baixo atrito com propriedades melhoradas à abrasão e ao desgaste e métodos de produção | |
| AU2011217814B2 (en) | Coated sleeved oil and gas well production devices | |
| US8602113B2 (en) | Coated oil and gas well production devices | |
| US8561707B2 (en) | Ultra-low friction coatings for drill stem assemblies | |
| US8590627B2 (en) | Coated sleeved oil and gas well production devices | |
| CA2752759C (en) | Coated oil and gas well production devices | |
| US20140173995A1 (en) | Methods of making a drilling tool with low friction coatings to reduce balling and friction | |
| US20150132539A1 (en) | Process for Applying a Friction Reducing Coating | |
| AU2009340498B2 (en) | Coated oil and gas well production devices | |
| US11364705B2 (en) | Diamond-like-carbon based friction reducing tapes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette] | ||
| B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette] | ||
| B06I | Publication of requirement cancelled [chapter 6.9 patent gazette] |
Free format text: ANULADA A PUBLICACAO CODIGO 6.6.1 NA RPI NO 2462 DE 13/03/2018 POR TER SIDO INDEVIDA. |
|
| B06U | Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette] | ||
| B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 19/11/2013, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. |