CN104291815A - 一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套及其制备方法，按以下原料重量份数配比制成：氧化锆35-65份、氧化铝15-30份、碳化硅12-30份、铬粉6-15份、钼粉5-12份、镍粉3-10份、分散剂8-20份。经球磨混合、喷雾造粒、静压成型、烧结即可获得耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套。

Description

一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷制备工艺技术领域，尤其涉及一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套及其制备方法。
背景技术
在复杂、恶劣工况条件下，钻井泵缸套易发生早期失效，致使钻井成本居高不下。研究发现，耐磨性不足是主要原因。为了提高缸套的耐磨性，采用了陶瓷材料，因为易碎而影响使用寿命。双金属缸套的耐磨性比普通缸套好，但国内的使用寿命仅有200-400小时。近年来，在深井、硬岩层、海洋钻探等复杂地质条件下钻井，大力推广的高泵压和大排量条件下的喷射钻井技术对钻进泵缸套的耐磨性、耐蚀性提出了更高的要求。
发明内容
解决的技术问题:
为了提供一种能够在深井、硬岩层、海洋钻探等复杂地质条件下适用的钻进泵缸套，本发明提供了一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套及其制备方法。
技术方案：
一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套，按以下原料重量份数配比制成：氧化锆35-65份、氧化铝15-30份、碳化硅12-30份、铬粉6-15份、钼粉5-12份、镍粉3-10份、分散剂8-20份。
作为本发明的一种优选方案，按以下原料重量份数配比制成耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套：氧化锆40-55份、氧化铝20-25份、碳化硅15-28份、铬粉8-12份、钼粉6-9份、镍粉4-8份、分散剂10-18份。
作为本发明的一种优选方案，氧化锆的平均粒径为1.2-1.5微米。
作为本发明的一种优选方案，氧化铝的平均粒径为0.7-0.9微米。
一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套的制备方法，制备步骤如下：
(1)球磨混合：将原料细粉加入球磨机中，按质量比1:1.5加入水，混合均匀后加入分散剂，球磨5.5-6.5小时制得原料混合物；
(2)对步骤(1)所得的原料混合物干燥、喷雾制粒后静压成型；
(3)高温烧结：高温烧结上述步骤(2)静压成型的陶瓷胚体，烧结温度为1630-1780℃，烧结时间为3.5-6小时。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤(2)中混合物干燥后含水量为4％-8％。
有益效果
采用以上技术方案制得的陶瓷缸套与现有技术相比具有以下技术效果：第一、缸套的耐磨性和韧性增强，使用寿命延长；第二、缸套耐腐蚀性增强，可适应海洋钻探。
具体实施方式
实施例1：
一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套，按以下原料重量份数配比制成：氧化锆35份、氧化铝15份、碳化硅12份、铬粉6份、钼粉5份、镍粉3份、分散剂8份。
作为本发明的一种优选方案，氧化锆的平均粒径为1.2微米。
作为本发明的一种优选方案，氧化铝的平均粒径为0.7微米。
一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套的制备方法，制备步骤如下：
(1)球磨混合：将原料细粉加入球磨机中，按质量比1:1.5加入水，混合均匀后加入分散剂，球磨5.5小时制得原料混合物；
(2)对步骤(1)所得的原料混合物干燥、喷雾制粒后静压成型；
(3)高温烧结：高温烧结上述步骤(2)静压成型的陶瓷胚体，烧结温度为1630℃，烧结时间为6小时。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤(2)中混合物干燥后含水量为8％。
实施例2：
一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套，按以下原料重量份数配比制成：氧化锆40份、氧化铝20份、碳化硅17份、铬粉9份、钼粉8份、镍粉5份、分散剂12份。
作为本发明的一种优选方案，氧化锆的平均粒径为1.3微米。
作为本发明的一种优选方案，氧化铝的平均粒径为0.8微米。
一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套的制备方法，制备步骤如下：
(1)球磨混合：将原料细粉加入球磨机中，按质量比1:1.5加入水，混合均匀后加入分散剂，球磨6小时制得原料混合物；
(2)对步骤(1)所得的原料混合物干燥、喷雾制粒后静压成型；
(3)高温烧结：高温烧结上述步骤(2)静压成型的陶瓷胚体，烧结温度为1680℃，烧结时间为5小时。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤(2)中混合物干燥后含水量为6％。
实施例3：
一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套，按以下原料重量份数配比制成：氧化锆45份、氧化铝25份、碳化硅20份、铬粉11份、钼粉10份、镍粉5份、分散剂12份。
作为本发明的一种优选方案，氧化锆的平均粒径为1.4微米。
作为本发明的一种优选方案，氧化铝的平均粒径为0.8微米。
一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套的制备方法，制备步骤如下：
(1)球磨混合：将原料细粉加入球磨机中，按质量比1:1.5加入水，混合均匀后加入分散剂，球磨6小时制得原料混合物；
(2)对步骤(1)所得的原料混合物干燥、喷雾制粒后静压成型；
(3)高温烧结：高温烧结上述步骤(2)静压成型的陶瓷胚体，烧结温度为1720℃，烧结时间为4.5小时。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤(2)中混合物干燥后含水量为5％。
实施例4：
一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套，按以下原料重量份数配比制成：氧化锆55份、氧化铝25份、碳化硅25份、铬粉13份、钼粉10份、镍粉7份、分散剂16份。
作为本发明的一种优选方案，氧化锆的平均粒径为1.4微米。
作为本发明的一种优选方案，氧化铝的平均粒径为0.8微米。
一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套的制备方法，制备步骤如下：
(1)球磨混合：将原料细粉加入球磨机中，按质量比1:1.5加入水，混合均匀后加入分散剂，球磨6.5小时制得原料混合物；
(2)对步骤(1)所得的原料混合物干燥、喷雾制粒后静压成型；
(3)高温烧结：高温烧结上述步骤(2)静压成型的陶瓷胚体，烧结温度为1750℃，烧结时间为4小时。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤(2)中混合物干燥后含水量为5％。
实施例5：
一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套，按以下原料重量份数配比制成：氧化锆65份、氧化铝30份、碳化硅30份、铬粉15份、钼粉12份、镍粉10份、分散剂20份。
作为本发明的一种优选方案，氧化锆的平均粒径为1.5微米。
作为本发明的一种优选方案，氧化铝的平均粒径为0.9微米。
一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套的制备方法，制备步骤如下：
(1)球磨混合：将原料细粉加入球磨机中，按质量比1:1.5加入水，混合均匀后加入分散剂，球磨6.5小时制得原料混合物；
(2)对步骤(1)所得的原料混合物干燥、喷雾制粒后静压成型；
(3)高温烧结：高温烧结上述步骤(2)静压成型的陶瓷胚体，烧结温度为1780℃，烧结时间为3.5小时。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤(2)中混合物干燥后含水量为4％。
对上述实施例1-5制备得到的耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套，与现有技术相比，具有以下技术效果：
对比例采用高铬合金铸铁缸套，锈蚀情况是应用于海洋钻探中500小时后统计。
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例
研磨时间/h 4 4 4 4 4 4
磨痕深度/mm 0.004 0.002 0.001 0.001 0.001 0.122
锈蚀情况 无 无 无 无 无 外套腐蚀

Claims (6)

1.一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套，其特征在于，按以下原料重量份数配比制成：氧化锆35-65份、氧化铝15-30份、碳化硅12-30份、铬粉6-15份、钼粉5-12份、镍粉3-10份、分散剂8-20份。
2.根据权利要求1所述一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套，其特征在于，按以下原料重量份数配比制成：氧化锆40-55份、氧化铝20-25份、碳化硅15-28份、铬粉8-12份、钼粉6-9份、镍粉4-8份、分散剂10-18份。
3.根据权利要求1或2所述一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套，其特征在于，氧化锆的平均粒径为1.2-1.5微米。
4.根据权利要求1或2所述一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套，其特征在于，氧化铝的平均粒径为0.7-0.9微米。
5.权利要求1所述一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
（1）球磨混合：将原料细粉加入球磨机中，按质量比1:1.5加入水，混合均匀后加入分散剂，球磨5.5-6.5小时制得原料混合物；
（2）对步骤（1）所得的原料混合物干燥、喷雾制粒后静压成型；
（3）高温烧结：高温烧结上述步骤（2）静压成型的陶瓷胚体，烧结温度为1630-1780℃，烧结时间为3.5-6小时。
6.根据权利要求5所述一种耐磨耐腐蚀增韧陶瓷缸套的制备方法，其特征在于，步骤（2）中混合物干燥后含水量为4%-8%。
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