CN103602866A

CN103602866A - 一种可溶性金属合金材料

Info

Publication number: CN103602866A
Application number: CN201310536268.2A
Authority: CN
Inventors: 尚进; 孙永贺; 尚晓峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2013-11-01
Publication date: 2014-02-26

Abstract

一种可溶性金属合金材料，主要解决现有技术存在的成本高、工艺复杂及工作效率低的问题。它由镁粉、铝粉和锌粉按重量%配制而成。其中镁粉80%～85%、铝粉10%～15%和锌粉5%～10%。将上述组分粉碎180目至220目并将其混合均匀后，将上述组分混合均匀后，利用粉末冶金工业里钢压模压制作成形方法和在真空炉里烧结400-600℃提高强度后，经过简单的抛光、去毛刺等处理后，便可以得到可溶性金属合金材料。本发明具有工艺简单、成本低及提高采油效率等优点。

Description

一种可溶性金属合金材料

技术领域

本发明属于粉末冶金领域，具体地说是一种可溶性金属合金材料，可应用于石油开采行业。

背景技术

我国大多数油田均是多油层油田，由于油层非均质，各油层的产量、压力和吸水能力都不相同，因而给油田的开采带来不少困难。合理开发多油层油田，确保稳产高产，提高采收率，是一个很重要的问题。现在最科学的方法是采用单井分采分注，即采用“六分”（分层采油、分层注水、分层测试、分层研究）技术。

目前，为了顺利实现单井分采分注，需要采用封隔器和相关设备将各层分开。虽然达到了目的，但是存在采油工艺复杂、采油成本高和采油速度低的缺点，而采油可溶性金属合金材料制造的一些零件可以很好地解决这些问题。研制出可以应用于实际的可溶性金属合金材料已成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明以解决上述问题为目的，主要解决现有技术存在的成本高、工艺复杂及工作效率低的问题，而提供一种主要用于采油行业的可溶性金属合金材料。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种可溶性金属合金材料，由镁粉、铝粉和锌粉构成。上述组分按重量%配制：其中镁粉80%～85%、铝粉10%～15%和锌粉5%～10%。将上述组分粉碎180目至220目并将其混合均匀后，将上述组分混合均匀后，利用粉末冶金工业里钢压模压制作成形方法和在真空炉里烧结400-600℃提高强度后，经过简单的抛光、去毛刺等处理后，便可以得到可溶性金属合金材料。

上述可溶性金属合金材料，需要承受100MPa的压强，并在100℃左右的盐溶液里于19-21小时的时间里溶解消失，因此对可溶性金属合金材料的要求比较高。

上述可溶性金属合金材料是由几种金属粉末均匀混合在一起的，这几种金属粉末在一起时，不同的金属粉末之间在溶液里必须构成原电池，即不同的金属粉末之间必须有电极电位的差异，以便满足可溶性金属合金材料在20个小时左右可以溶解消失。

上述可溶性金属合金材料中的组分镁，是电化学阴极保护工程中常用的一种牺牲阳极材料，具有较高的化学活性。它的电位极负，其标准电极电位为-2.37V（相当于标准氢电位），驱动电压高。同时，镁表面难以形成有效的保护膜。因此，在水介质中，镁表面微观腐蚀电位驱动力大，保护膜易于溶解，镁的自腐蚀很强烈。镁的电化学性能受杂质和合金元素的影响较大。当其含有少量杂质，特别是含有析氢过电位较低的杂质时，会使镁的自溶倾向增大，电流效率较低。镁中的杂质元素相对于镁固溶体都呈现出强烈的阴极性，能增大析氢的有效面积，进一步增大镁的腐蚀。基于镁的以上特点，可溶解性金属球在材料选取时便也以镁为主，镁粉占得比例达到了80%～85%。

上述的铝是较为活泼的金属，金属纯铝具有较大的负电性，平衡电极电位为-1.67V（相当于标准氢电位）。但铝极易形成致密的钝化膜，具有很好的稳定性从而获得广泛的应用。为提高铝电极的性能，采用向合金中添加合金元素的方法，以便在铝阳极放电过程中破坏其钝化膜。基于以上特点，混合粉末中铝粉的比例为10%～15%。

上述可溶性金属合金材料中的组分锌，是使用较早的牺牲阳极材料。锌的标准电极电位为-0.762V。在腐蚀介质中，锌阳极与铁的有效电位差不多，如在海水介质中，约为-0.2V，但是锌阳极具有高的电流效率。因此，在混合金属粉末中加入了适量的锌，锌在混合金属粉末中的比例仅为5%～10%。

上述可溶性金属合金材料中的粉末大小采用200目时，镁、铝和锌的密度分别为1.738g/cm³、2.7g/cm³、7.14g/cm³，不同的金属粉末密度差异很大，采用200目时这样既可以使金属粉末更好地混合在一起，又保证了混合粉末成型烧结后的强度和在盐溶液里快速反应的要求。

本发明的优点和积极效果：

1.降低成本：本发明利用的粉末冶金技术制造的产品已广泛应用于社会的各个领域，利用粉末冶金的原料和相关设备可以生产可溶性金属合金的材料，降低了可溶金属合金材料的成本。

2.工艺简单：本发明只需要将所需的金属粉末根据生产需要量取后混合均匀，利用粉末冶金相关生产工艺便可以生产可溶性金属合金材料，对工人的素质和经验要求不高。

3.提高采油效率：本发明应用于石油开采可以使单井分采分注的工艺大为简化，在较短的的时间内便可以完成相关的井下作业，也使得油采收率大为提高，提高了油田的石油产量。

具体实施方式

实施例1

一种可溶性金属合金材料，将200目的镁粉、铝粉和锌粉按照重量%配制：其中镁粉80%、铝粉15%和锌粉5%。将上述组分混合均匀后，利用粉末冶金工业里钢压模压制作成形方法和在真空炉里烧结400-600℃提高强度后，经过简单的抛光、去毛刺等处理后，便可以得到可溶性金属合金材料。

实施例2

一种可溶性金属合金材料，将200目的镁粉、铝粉和锌粉按照重量%配制：其中镁粉85%、铝粉10%和锌粉5%。将上述组分混合均匀后，利用粉末冶金工业里钢压模压制作成形方法和在真空炉里烧结400-600℃提高强度后，经过简单的抛光、去毛刺等处理后，便可以得到可溶性金属合金材料。

实施例3

一种可溶性金属合金材料，将200目的镁粉、铝粉和锌粉按照重量%配制：其中镁粉80%、铝粉10%和锌粉10%。将上述组分混合均匀后，利用粉末冶金工业里钢压模压制作成形方法和在真空炉里烧结400-600℃提高强度后，经过简单的抛光、去毛刺等处理后，便可以得到可溶性金属合金材料。

本发明的原理为：

腐蚀是金属和周围环境发生化学或电化学反应而导致的一种破坏性侵蚀，腐蚀给金属材料造成直接和间接地损失是巨大的。防止金属腐蚀的方法有很多，根据电流来源不同，阴极保护可分为外加电流法和牺牲阳极法。前者是将被保护金属与电源负极相连，后者是将被保护金属与电位更负的牺牲阳极材料直接相连构成电流回路，使金属发生阴极极化，达到保护的作用。一种优良的牺牲阳极必须具备如下的性能：具有较负的电极电位，能够提供足够的电流使被保护结构的电极电位处于保护范围，获得较高的电流效率。

因此，可溶性金属合金材料的成分便以镁粉、铝粉为主，再加入适量的锌粉，并由于各自的密度存在较大差异，粉末的目数定位200目时既可以是不同粉末更好地混合，还可以满足压制烧结后对反应速率的要求。

综上所述，本发明给出了可溶性金属合金材料成分，它具有工艺简单降低成本和提高采油速率等优点。本发明所使用原材料在市场上很容易买到，其生产工艺简单成熟可靠，对生产设备无特殊要求，后期处理也较为简单。本发明可满足我国对石油行业提出的降低开采成本、提高采油效率、增加石油产量的要求。

Claims

1.一种可溶性金属合金材料，由镁粉、铝粉和锌粉构成，上述组分按重量%配制：其中镁粉80%～85%、铝粉10%～15%和锌粉5%～10%。

2.如权利要求1所述的可溶性金属合金材料，各组分的具体用量：镁粉80%、铝粉15%和锌粉5%。

3.如权利要求1所述的可溶性金属合金材料，各组分的具体用量：镁粉85%、铝粉10%和锌粉5%。

4.如权利要求1所述的可溶性金属合金材料，各组分的具体用量：镁粉80%、铝粉10%和锌粉10%。

5.如权利要求1或2或3或4所述的可溶性金属合金材料，所述的镁粉、铝粉和锌粉为200目。

6.制备如权利要求1或2或3或4所述的可溶性金属合金材料的方法，该方法采用钢压模压制作成形和在真空炉里烧结400-600℃提高强度后，经过简单的抛光、去毛刺处理后，便可以得到可溶性金属合金材料。