CN102052300A - 一种泥浆泵用缸套及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泥浆泵用缸套及其制备方法，包括金属基体和涂层，涂层材料是耐磨耐腐蚀金属、金属化合物和稀土材料，涂层厚度0.5毫米～1.5毫米厚，不仅节约耐磨层原材料，而且缸套产品具有耐磨性好，耐腐蚀、耐高温等特点；制备方法采用真空涂层，具有工艺简单，产品合格率高，制造成本低，易于工业化生产的优点。
Description
技术领域
本发明涉及缸套领域，产品广泛使用在石油地质钻探用泥浆泵上。
背景技术
本发明所涉及的缸套主要用于石油钻采和矿山钻探、采选矿的关键设备泥浆泵上，其耐磨性、耐腐蚀性、可靠性、经济性对于石油、矿冶等行业具有重要作用。
国内目前普遍采用的缸套是：1.双金属缸套，即在金属外套的内表面通过过盈配合装配一层由高碳高铬铸铁材料组成的金属管。该缸套不仅制造工艺复杂，缸套使用寿命短，一般100小时～200小时；2.陶瓷缸套，即在金属外套的内表面通过过盈配合装配上一层氧化锆材料的陶瓷管。该制造工艺更复杂，由于氧化锆陶瓷脆性大，不仅装配难度大，制造成本高，而且在使用过程中容易损坏。为达到装配要求，以上两种缸套的厚度均在4毫米～12毫米，耐磨层材料使用量多，成本高；3.喷涂缸套，即在金属外套的内表面通过等离子设备喷涂一层耐磨材料。该工艺不仅需要等离子喷涂专用设备，而且喷涂过程中产生高气孔率和结合力差的缺点。
随着石油钻探和矿山采选的生产需求发展和整体技术进步，泥浆泵的排量进一步加大、泥浆泵承受的泵压进一步提高，对泥浆泵缸套的工作寿命提出更高的要求，传统的泥浆泵工作寿命缩短，更换频繁、工作效率低、维护成本高，已不能适应行业发展的需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种泥浆泵用缸套，本发明要解决的另一个技术问题是提供一种泥浆泵用缸套的制备方法。
本发明的泥浆泵用缸套，包括金属基体、涂层，其特点是：所述的缸套的涂层材料的原料配方（wt%）组成为稀土材料1%～2%、镍粉15%～20%、碳化铬粉75%～85%、松节油2%～4%。
本发明中的稀土材料是氧化钇、氧化铈。
本发明中的缸套涂层材料的厚度为0.5毫米～1.5毫米。
本发明的泥浆泵用缸套的制备方法，其步骤依次是：
a 材料混合：根据缸套的涂层材料的原料配方，将所需的稀土材料、镍粉、碳化铬粉、松节油按比例进行混合；
b 涂覆：将混合料涂覆在金属基体的内表面，涂覆的厚度为1.5毫米～2.0毫米；
c 烘干：涂覆后的工件置入干燥箱内，115℃～125℃下保温3小时，然后冷却至室温。
d 烧结：将工件置入真空烧结炉，从室温加热到800℃时的升温速度设定为100℃/h ～150℃/h，从800℃到1300℃时的升温速度设定为120℃/h ～200℃/h，然后在烧结温度1300℃～1350℃条件下保温2小时～3小时，真空度设定为10Pa～60Pa，冷却时从烧结温度降至600℃的速度设定为350℃/ h ～400℃/h，当炉温低于100℃时出炉。
本发明的缸套是一种泥浆泵用缸套，由金属基体和涂层两部分组成。金属基体是45#铸钢，涂层是金属陶瓷，涂层厚度0.5毫米～1.5毫米，同传统双金属内衬缸套或者陶瓷缸套相比具有壁薄特点，节约原材料成本低，由于涂层材料和基体靠原子结合，不同于双金属缸套和陶瓷缸套的机械结合，具有优异的耐磨防腐性能。
本发明利用稀土材料提高金属材料的浸润性能和扩散速度，降低摩擦系数，在金属基体内表面产生新的多功能复合材料。因此本发明的优点是：
1.结构简单，涂层材料使用量只有双金属的高铬铸铁使用量的10%～20%，原材料成本低；由于产品里加入微量的稀土，缸套具有内表面硬度高，工作面耐磨性好、耐腐蚀等特点，使用寿命是双金属缸套的10～15倍，陶瓷缸套的4～7倍。
2.制造工艺简单，制造成本低，产品合格率高：采用真空涂层工艺，制造工艺简单，不需要等离子喷涂等大型设备，设备要求不高，产品成品率高，制造成本低，尺寸精度好，易于工业化生产。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中，1.金属基体， 2.金属陶瓷涂层。
具体实施方式
图1是本发明的结构示意图。从图中可以看出，本发明的泥浆泵用缸套的金属基体1的外面涂有一层金属陶瓷涂层2。
实施例1
将材料按照以下比例混合
稀土材料氧化钇 1%（wt%）
镍粉 20%（wt%）
碳化铬 79%（wt%）
松节油 3%（wt%）
混合结束后将混合料刷涂在基体的内表面，涂覆的厚度是2毫米；再将涂完的工件置入干燥箱内，120℃下保温3小时，随炉冷却至室温取出；最后将工件置入真空烧结炉，从室温到800℃时的升温速度设定为100℃/h，从800℃到1300℃时的升温速度设定为200℃/h，在烧结温度1350℃下保温3小时，真空度设定为40Pa，冷却时从烧结降至600℃的速度设定为400℃/h，当炉温低于100℃时出炉。将出炉的工件按照设计尺寸将工件加工成产品。
实施例2
将材料按照以下比例混合
稀土材料氧化钇 1%（wt%）
镍粉 15%（wt%）
碳化铬 84%（wt%）
松节油 3%（wt%）
其余操作同实施例1
实施例3
将材料按照以下比例混合
稀土材料氧化钇 1.5%（wt%）
镍粉 20%（wt%）
碳化铬 78.5%（wt%）
松节油 3%（wt%）
其余操作同实施例1
实施例4
将材料按照以下比例混合
稀土材料氧化铈 1.5%（wt%）
镍粉 15%（wt%）
碳化铬 83.5%（wt%）
松节油 3%（wt%）
其余操作同实施例1
实施例5
将材料按照以下比例混合
稀土材料氧化铈 1%（wt%）
镍粉 15%（wt%）
碳化铬 84%（wt%）
松节油 3%（wt%）
在烧结温度1350℃下保温2.5小时，其余操作同实施例1。
上述实施实例的缸套经测试，HRC达到66～70，高于双金属缸套。经过使用验证，缸套的使用次数均是双金属缸套使用次数的12倍以上。
Claims (4)
1.一种泥浆泵用缸套，包括金属基体、涂层，其特征是：所述缸套的涂层材料的原料配方（wt%）组成为：
稀土材料 1%～2%
镍粉 15%～20%
碳化铬粉 75%～85%
松节油 2%～4%。
2.根据权利要求1所述的泥浆泵用缸套，其特征是：所述的稀土材料为氧化钇、氧化铈。
3.根据权利要求1所述的泥浆泵用缸套，其特征是：所述缸套涂层材料的厚度为0.5毫米～1.5毫米。
4.用于权利要求1所述的泥浆泵用缸套的制备方法，其步骤依次是：
a 材料混合：根据缸套的涂层材料的原料配方，将所需的稀土材料、镍粉、碳化铬粉、松节油按比例进行混合；
b 涂覆：将混合料涂覆在金属基体的内表面，涂覆的厚度为1.5毫米～2.0毫米；
c 烘干：涂覆后的工件置入干燥箱内，115℃～125℃下保温3小时，然后冷却至室温；
d 烧结：将工件置入真空烧结炉，从室温加热到800℃时的升温速度设定为100℃/h～150℃/h，从800℃到1300℃时的升温速度设定为120℃/h～200℃/h，然后在烧结温度1300℃～1350℃条件下保温2小时～3小时，真空度设定为10 Pa～60Pa；冷却时从烧结温度降至600℃的速度设定为350℃～400℃/h，当炉温低于100℃时出炉。
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| CN (1) | CN102052300A (zh) |
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2010
- 2010-12-10 CN CN 201010582293 patent/CN102052300A/zh active Pending
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