本發(fā)明涉及非晶合金涂層技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涂覆鐵基非晶金屬涂層的往復(fù)泵15Mpa壓力柱塞。

背景技術(shù)：

在機(jī)械零件制造中，經(jīng)常遇到對零件的表層要求有比零件機(jī)體更高的機(jī)械性能，如硬度、強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性、耐腐蝕等等。為達(dá)到此目的，常常采用在零件表面涂覆一層具有理想性能材料的涂層，這種涂覆技術(shù)，已在機(jī)械制造中，廣泛應(yīng)用。國內(nèi)石油開采大多采用地層注水采油方式，往復(fù)式柱塞注水泵是注水采油的關(guān)鍵設(shè)備，工作壓力約為10-40Mpa左右，注水泵柱塞是注水泵的核心部件，所注水質(zhì)含有泥沙顆粒物和腐蝕性物質(zhì)，由于磨損、腐蝕和壓力存在，造成柱塞出現(xiàn)溝槽、點(diǎn)腐蝕、涂層脫落等情況，使其密封差造成柱塞失效。因柱塞失效，設(shè)備不得不停機(jī)更換，直接產(chǎn)生柱塞的零件頻繁更換費(fèi)用，間接造成了設(shè)備利用率降低。目前國內(nèi)石油注水泵柱塞一般采用耐蝕合金剛作為基材，表面噴焊鎳60等合金材料，由于水質(zhì)不同，工作壓力15Mpa柱塞壽命一般只在700小時(shí)左右。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明經(jīng)多年實(shí)踐提供最先進(jìn)的技術(shù)，是把美國LMC公司的專有鐵基非晶合金引用到中國石油機(jī)械上，來解決注水泵柱塞使用壽命短的問題。非晶合金又稱為液態(tài)金屬，是指材料在固態(tài)條件下保留了金屬在液態(tài)狀況下原子的三維空間無序排列，也就是金屬?zèng)]有了固有的晶界，由于晶界的消失，和傳統(tǒng)合金比較，非晶合金的耐腐蝕性、硬度和韌性大大增強(qiáng)，美國LMC是該材料在全球該領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)之一。我們通過特殊熱噴涂技術(shù)，把非晶合金涂覆在柱塞表面，從而大大提高其使用壽命。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：該生產(chǎn)工藝包括如下步驟：（一）、基材選用304不銹鋼，按柱塞設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行初加工，除了在柱塞往復(fù)運(yùn)行區(qū)域單邊留出0.5mm涂層余量外，其他區(qū)域均應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求；（二）、表面毛化處理，采用金剛砂或同等硬度砂石對柱塞表面進(jìn)行噴砂毛化處理以提高零件表面粗糙度，要求粗糙度達(dá)到Sa12.5微米以上；（三）、采用超音速電弧噴涂技術(shù)噴涂非晶合金材料，噴涂材料采用美國LMC公司的鐵基非晶合金，噴涂厚度為0.7mm；（四）、使用磨床對噴涂后的柱塞進(jìn)行磨削處理，磨削減量0.2mm，磨削后柱塞各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到柱塞設(shè)計(jì)要求；（五）、采用聚氨酯進(jìn)行封孔處理，處理完成后用酒精擦拭柱塞表面，經(jīng)最終檢驗(yàn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后加工過程結(jié)束。

用鐵基非晶合金代替鎳60等材料做柱塞的涂覆材料，經(jīng)試驗(yàn)，可以提高工作壓力15Mpa柱塞的使用壽命4倍以上。

非晶合金的涂覆工藝有以下要點(diǎn)：?涂層厚度控制約為0.5mm；基材表面毛化特殊處理要嚴(yán)格，以提高結(jié)合牢度。

采用封孔劑填充噴涂產(chǎn)生的孔隙度，降低腐蝕物通過孔隙滲入基材的幾率。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明設(shè)計(jì)合理實(shí)用，提高了15Mpa柱塞的使用壽命，節(jié)約了成本，節(jié)省了原材料，適合普遍推廣使用。

說明書附圖

圖1為本發(fā)明噴涂后的柱塞示意圖；

圖2為本發(fā)明噴涂前的柱塞示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，涂覆鐵基非晶金屬涂層的往復(fù)泵15Mpa壓力柱塞，該生產(chǎn)工藝包括如下步驟：（一）、基材選用304不銹鋼，按柱塞設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行初加工，除了在柱塞往復(fù)運(yùn)行區(qū)域單邊留出0.5mm涂層余量外，其他區(qū)域均應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求；（二）、表面毛化處理，采用金剛砂或同等硬度砂石對柱塞表面進(jìn)行噴砂毛化處理以提高零件表面粗糙度，要求粗糙度達(dá)到Sa12.5微米以上；（三）、采用超音速電弧噴涂技術(shù)噴涂非晶合金材料，噴涂材料采用美國LMC公司的鐵基非晶合金，噴涂厚度為0.7mm；（四）、使用磨床對噴涂后的柱塞進(jìn)行磨削處理，磨削減量0.2mm，磨削后柱塞各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到柱塞設(shè)計(jì)要求；（五）、采用聚氨酯進(jìn)行封孔處理，處理完成后用酒精擦拭柱塞表面，經(jīng)最終檢驗(yàn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后加工過程結(jié)束。

實(shí)施例1：

2016年6月-2017年1月，我們在中國選取中石化勝利油田兩個(gè)有代表性注水站，利用本發(fā)明技術(shù)對規(guī)格為￠75mm*356mm、￠70mm*355mm，工作壓力均為15Mpa的往復(fù)泵柱塞進(jìn)行了涂覆非晶材料的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

實(shí)施步驟如下：

1、柱塞基材選用304不銹鋼，首先按柱塞圖紙車加工成留有單邊余量0.5mm噴涂余量的尺寸。

2、對柱塞噴涂面進(jìn)行噴砂毛化處理，要求粗糙度達(dá)到Sa12.5微米以上。

3、采用超音速電弧噴涂設(shè)備對柱塞進(jìn)行非晶合金噴涂，噴涂厚度為0.7mm。

4、噴涂后采用外圓磨床磨削加工至設(shè)計(jì)尺寸。

5、采用聚氨酯進(jìn)行封孔處理，然后用酒精擦拭干凈，經(jīng)檢驗(yàn)柱塞各尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。

6、實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明可以提高工作壓力15Mpa柱塞的使用壽命4倍以上。