CN107541634A - 一种碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套及其制备方法，其原料种类及构成比例如下：碳化硅30‑36wt％、氧化锆20‑25wt％、氧化铝16‑20wt％、铬粉13‑18wt％、钼粉6‑10wt％、氧化铈粉5‑8wt％、镍粉6‑8wt％、氧化钇3‑5wt％、分散剂8‑10wt％。本专利所述的一种碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套及其制备方法，将碳化硅、氧化锆与氧化铝等按一定比例混合后，通过精确的工艺控制，实现优势互补，添加一定比例的烧结助剂，按工艺流程球磨混合、造粒、成型、烧结生产出耐磨损、耐腐蚀、耐酸碱，高性能的用于泥浆泵的陶瓷缸套，韧性高、耐磨性强，可广泛用于油田钻井工程中。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套，尤其是一种韧性高、耐磨性强、可广泛用于油田钻井工程的碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套及其制备方法。
背景技术
钻井泥浆泵是油田钻井用于输送钻井泥浆的重要设备，缸套作为泥浆泵的易损部件，它的寿命直接影响到钻井效率和钻井成本，近年来，在深探井、海洋钻探井、花岗岩层、等复杂地质条件下的钻井作业，需要高泵压和大排量条件下的钻井泥浆泵在现场应用。高耐磨性、耐蚀性好的缸套成为我们的迫切需求。
碳化硅陶瓷因其具有优良的高温强度、耐磨耐腐蚀性能以及抗热震性而得到越来越广泛的应用，碳化硅陶瓷在材料领域发挥着越来越重要的作用。
目前市场上的碳化硅陶瓷的高温强度、耐磨耐腐蚀性能依然不能达到油田钻井的要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种韧性高、耐磨性强、可广泛用于油田钻井工程的碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套及其制备方法。
实现本发明目的之一的一种碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套，其原料种类及构成比例如下：碳化硅30-36wt％、氧化锆20-25wt％、氧化铝16-20wt％、铬粉13-18wt％、钼粉6-10wt％、氧化铈粉5-8wt％、镍粉6-8wt％、氧化钇3-5wt％、分散剂8-10wt％。
实现本发明目的之二的一种碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套的制备方法，其制备步骤如下：将原料按上述比例备料并充分混合后，原料与水以1∶2的比例加入陶瓷球磨机，陶瓷球磨机转速20-30r/min，球磨8-10个小时形成粗体；
球磨后的粗体过筛250目，喷雾干燥，造粒成粉；
造粒等静压成型为陶瓷毛坯，等静压的压力为200-280MPa，保压时间为8-12分钟；
高温烧结，烧结温度为1650-1780℃，保温时间4-6.5小时，升温速度为3℃/min，并在1350℃保温1.5小时，在降温过程中不得高于2℃/min降温到500℃，制得相对密度达到96％的精细碳化硅复合陶瓷增韧耐磨材料；
将精细碳化硅复合陶瓷增韧耐磨材料内外圆珩磨加工，热镶嵌金属外套，按图纸型号加工金属外套，生产出碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套。
本专利所述的一种碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套及其制备方法，将碳化硅、氧化锆与氧化铝等按一定比例混合后，通过精确的工艺控制，实现优势互补，添加一定比例的烧结助剂，按工艺流程球磨混合、造粒、成型、烧结生产出耐磨损、耐腐蚀、耐酸碱，高性能的用于泥浆泵的陶瓷缸套，韧性高、耐磨性强，可广泛用于油田钻井工程中。
附图说明
图1为本发明的碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套与国内常规陶瓷缸套性能指标的对比图。
具体实施方式
实现本发明目的之一的一种碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套，其原料种类及构成比例如下：碳化硅30-36wt％、氧化锆20-25wt％、氧化铝16-20wt％、铬粉13-18wt％、钼粉6-10wt％、氧化铈粉5-8wt％、镍粉6-8wt％、氧化钇3-5wt％、分散剂8-10wt％。
实现本发明目的之二的一种碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套的制备方法，其制备步骤如下：将原料按上述比例备料并充分混合后，原料与水以1∶2的比例加入陶瓷球磨机，陶瓷球磨机转速20-30r/min，球磨8-10个小时形成粗体；
球磨后的粗体过筛250目，喷雾干燥，造粒成粉；
造粒等静压成型为陶瓷毛坯，等静压的压力为200-280MPa，保压时间为8-12分钟；
高温烧结，烧结温度为1650-1780℃，保温时间4-6.5小时，升温速度为3℃/min，并在1350℃保温1.5小时，在降温过程中不得高于2℃/min降温到500℃，制得相对密度达到96％的精细碳化硅复合陶瓷增韧耐磨材料；
将精细碳化硅复合陶瓷增韧耐磨材料内外圆珩磨加工，热镶嵌金属外套，按图纸型号加工金属外套，生产出碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套。
如图1所示，使用本专利方法制得的碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套，与国内常规陶瓷缸套性能指标相比，在积体密度、硬度、断裂韧性、抗弯强度和热膨胀系数等方面均全面超越。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (3)
1.一种碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套，其特征在于，其原料种类及构成比例如下：碳化硅30-36wt％、氧化锆20-25wt％、氧化铝16-20wt％、铬粉13-18wt％、钼粉6-10wt％、氧化铈粉5-8wt％、镍粉6-8wt％、氧化钇3-5wt％、分散剂8-10wt％。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸铵。
3.一种碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套的制备方法，其制备步骤如下：将原料按上述比例备料并充分混合后，原料与水以1∶2的比例加入陶瓷球磨机，陶瓷球磨机转速20-30r/min，球磨8-10个小时形成粗体；
球磨后的粗体过筛250目，喷雾干燥，造粒成粉；
造粒等静压成型为陶瓷毛坯，等静压的压力为200-280MPa，保压时间为8-12分钟；
高温烧结，烧结温度为1650-1780℃，保温时间4-6.5小时，升温速度为3℃/min，并在1350℃保温1.5小时，在降温过程中不得高于2℃/min降温到500℃，制得相对密度达到96％的精细碳化硅复合陶瓷增韧耐磨材料；
将精细碳化硅复合陶瓷增韧耐磨材料内外圆珩磨加工，热镶嵌金属外套，按图纸型号加工金属外套，生产出碳化硅增韧耐磨陶瓷缸套。
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