的粒徑為30-70 μ m，工作氣體為氮氣，載氣壓力為2.0-3.5MPa，噴涂距離為20_28mm，進(jìn)粉速率為1.3-2.0g/s ；
[0073]生成微弧氧化陶瓷膜層:采用微弧氧化法，在上述金屬鈦層的表面制備微弧氧化陶瓷膜層，微弧氧化陶瓷膜層的厚度約為40 μπι ;微弧氧化法采用的微弧氧化電解液為硅酸鈉和氟化鈉的混合液，以該混合液的體積計，其濃度范圍為5-30g/L，將經(jīng)微弧氧化法處理后的球座用純水進(jìn)行清洗，然后采用S12溶膠封孔劑對陶瓷膜層中的微孔進(jìn)行填充封閉處理；
[0074]制備硬質(zhì)涂層:采用多弧離子鍍沉積法在微弧氧化陶瓷膜層表面制備氮化鈦硬質(zhì)涂層；該氮化鈦涂層的厚度約為6 μπι，硬度高于2100HV ;其中，多弧離子鍍沉積法采用的弧電流為50-80Α，真空度為3.0 X 10_1-2Pa ；
[0075]實施例11
[0076]本實施例提供了由實施例10制備得到的可分解壓裂球座，該可分解壓裂球座的截面結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其包括球座基體I及可分解壓裂球座表面耐蝕膜層；所述可分解壓裂球座表面耐蝕膜層包括金屬鈦層2、微弧氧化陶瓷膜層3、硬質(zhì)涂層4 ;所述金屬鈦層2包覆于所述球座基體I的表面；所述微弧氧化陶瓷膜層3包覆于所述金屬鈦層2的表面；所述硬質(zhì)涂層4包覆于所述微弧氧化陶瓷膜層3的表面；其中，金屬鈦層2的厚度為450 μ m，微弧氧化陶瓷膜層3的厚度為40 μ m，硬質(zhì)涂層4為氮化鈦硬質(zhì)涂層，其厚度為
6μ m0
[0077]實施例12
[0078]本實施例將實施例10制備得到的可分解壓裂球座浸泡于80°C、I %的氯化鉀水溶液中，浸泡15天后，球座表面無腐蝕發(fā)生；采用含砂為20w%的水，以8m/s的速度沖刷本實施例4制備得到的可分解壓裂球座，沖刷超過3小時，球座表面的耐蝕膜層對球座基體保護(hù)依然良好，表明具有上述耐蝕膜層的可分解壓裂球座具有良好的耐腐蝕性能和抗沖蝕性會K。
[0079]實施例13
[0080]本實施例提供了一種可分解壓裂球座制備方法，本實施例中的可分解壓裂球座是以鎂鋁合金為基材的壓裂球座，在該球座表面制備表面耐蝕膜層的方法包括以下步驟:
[0081]表面清洗:對上述可分解壓裂球座的表面進(jìn)行除油處理，之后用純水清洗球座表面并將表面吹干；
[0082]沉積金屬鈦層:在上述可分解壓裂球座的表面冷噴涂金屬鈦層，金屬鈦層的厚度為450 μ m ;冷噴涂過程中采用的鈦粉的粒徑為30-70 μ m，工作氣體為氮氣，載氣壓力為
2.0-3.5MPa，噴涂距離為20_28mm，進(jìn)粉速率為1.3-2.0g/s ；
[0083]生成微弧氧化陶瓷膜層:采用微弧氧化法，在上述金屬鈦層的表面制備微弧氧化陶瓷膜層，微弧氧化陶瓷膜層的厚度約為40 μπι ;微弧氧化法采用的微弧氧化電解液為硅酸鈉和氟化鈉的混合液，以該混合液的體積計，其濃度范圍為5-30g/L，將經(jīng)微弧氧化法處理后的球座用純水進(jìn)行清洗，然后采用S12溶膠封孔劑對陶瓷膜層中的微孔進(jìn)行填充封閉處理；
[0084]制備硬質(zhì)涂層:采用多弧離子鍍沉積法在微弧氧化陶瓷膜層表面制備碳氮化鈦硬質(zhì)涂層；該碳氮化鈦涂層的厚度約為7 μπι，硬度高于2300HV ;其中，多弧離子鍍沉積法采用的弧電流為50-80Α，真空度為3.0XlO-1IPa ；
[0085]實施例14
[0086]本實施例提供了由實施例13制備得到的可分解壓裂球座，該可分解壓裂球座的截面結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其包括球座基體I及可分解壓裂球座表面耐蝕膜層；所述可分解壓裂球座表面耐蝕膜層包括金屬鈦層2、微弧氧化陶瓷膜層3、硬質(zhì)涂層4 ;所述金屬鈦層2包覆于所述球座基體I的表面；所述微弧氧化陶瓷膜層3包覆于所述金屬鈦層2的表面；所述硬質(zhì)涂層4包覆于所述微弧氧化陶瓷膜層3的表面；其中，金屬鈦層2的厚度為450 μ m，微弧氧化陶瓷膜層3的厚度為40 μ m，硬質(zhì)涂層4為碳氮化鈦硬質(zhì)涂層，其厚度為
7μ m0
[0087]實施例15
[0088]本實施例將實施例13制備得到的可分解壓裂球座浸泡于80°C、I %的氯化鉀水溶液中，浸泡15天后，球座表面無腐蝕發(fā)生；采用含砂為20w%的水，以8m/s的速度沖刷本實施例4制備得到的可分解壓裂球座，沖刷超過3小時，球座表面的耐蝕膜層對球座基體保護(hù)依然良好，表明具有上述耐蝕膜層的可分解壓裂球座具有良好的耐腐蝕性能和抗沖蝕性會K。
【主權(quán)項】
1.一種可分解壓裂球座表面耐蝕膜層，其包括金屬單質(zhì)層或合金層、微弧氧化陶瓷膜層及硬質(zhì)涂層； 所述金屬單質(zhì)層或合金層包覆于所述球座表面，所述微弧氧化陶瓷膜層包覆于所述金屬單質(zhì)層或合金層的表面，所述硬質(zhì)涂層包覆于所述微弧氧化陶瓷膜層的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜層，其中，所述金屬單質(zhì)層或合金層的厚度為300-800μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膜層，其中，所述金屬單質(zhì)包括鋁、鈦、鉿、鉭或鋯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膜層，其中，所述合金包括鋁、鈦、鉿、鉭、鋯中的兩種及兩種以上構(gòu)成的合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜層，其中，所述微弧氧化陶瓷膜層的厚度為30-250μπι。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜層，其中，所述硬質(zhì)涂層的厚度為3-50μπι，硬質(zhì)涂層的硬度高于1000HV。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的膜層，其中，所述硬質(zhì)涂層為單層或多層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的膜層，其中，所述硬質(zhì)涂層包括氮化物涂層、碳氮化物涂層、碳化物涂層或類金剛石涂層； 優(yōu)選所述氮化物包括氮化鈦、氮化鉻、氮化鋁、氮化釩、氮化鋯、氮化硅或立方氮化硼； 優(yōu)選所述碳氮化物包括碳氮化鈦、碳氮化鉻、碳氮化鋁、碳氮化釩、碳氮化鋯或碳氮化娃； 優(yōu)選所述碳化物包括碳化鈦、碳化鉻、碳化鋁、碳化釩、碳化鋯或碳化硅。
9.一種可分解壓裂球座，其包括球座基體、權(quán)利要求1-8任一項所述的可分解壓裂球座表面耐蝕膜層，所述耐蝕膜層包覆于所述球座基體的表面； 優(yōu)選所述球座基體由鎂鋁合金制備得到。
10.一種權(quán)利要求9所述的可分解壓裂球座制備方法，其包括以下步驟: a、在所述可分解壓裂球座表面沉積金屬單質(zhì)層或合金層； b、在所述金屬單質(zhì)層或合金層的表面制備微弧氧化陶瓷膜層，并采用封孔劑對所述陶瓷膜層中的微孔進(jìn)行填充封閉處理； 優(yōu)選所述微弧氧化陶瓷膜層是采用微弧氧化法制備得到的； 還優(yōu)選所述封孔劑包括環(huán)氧樹脂、二氧化硅溶膠或硅酸鈉； C、在所述微弧氧化陶瓷膜層的表面制備硬質(zhì)涂層； 優(yōu)選所述硬質(zhì)涂層的制備方法包括氣相沉積法、熱噴涂法。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種可分解壓裂球座表面耐蝕膜層及球座及球座制備方法。該表面耐蝕膜層包括金屬單質(zhì)層或合金層、微弧氧化陶瓷膜層及硬質(zhì)涂層；所述金屬單質(zhì)層或合金層包覆于所述球座表面，所述微弧氧化陶瓷膜層包覆于所述金屬單質(zhì)層或合金層的表面，所述硬質(zhì)涂層包覆于所述微弧氧化陶瓷膜層的表面。本發(fā)明還提供了具有上述表面耐蝕膜層的可分解壓裂球座及該球座的制備方法。本發(fā)明的制備方法在對球座形成良好保護(hù)的同時，不影響球座基材的力學(xué)性能和分解特性；本發(fā)明的可分解壓裂球座表面耐蝕膜層與球座表面結(jié)合強(qiáng)度高，不易剝落；具有上述膜層的可分解壓裂球座在井筒內(nèi)具有良好的耐腐蝕性和抗沖蝕性能，在壓裂作業(yè)前可以保護(hù)球座基體。
【IPC分類】B32B15-04, E21B34-14, B32B18-00, C23C28-00
【公開號】CN104805438
【申請?zhí)枴緾N201510192542
【發(fā)明人】裴曉含, 魏松波, 沈澤俊, 王新忠, 石白茹, 付濤, 謝意
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月22日