專利名稱：一種油田鉆井采油用易損件表面改性技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料表面改性技術(shù)，特別涉及一種油田鉆井和采油用易損件表面的改性技術(shù)。
在現(xiàn)有的油田鉆井和采油用易損件中，如泥漿泵缸套和水力活塞泵換向總成等工件，由于受到含砂(石英砂等)、高壓鉆井液或動力液的磨損與腐蝕等綜合作用，其使用壽命很短。目前國內(nèi)外提高缸套壽命的方法主要有兩種一是采用新材料，常用的是高鉻鑄鐵雙金屬缸套，從現(xiàn)場實驗看，壽命和質(zhì)量都比較穩(wěn)定，但也不可避免地存在微觀鑄造缺陷和腐蝕現(xiàn)象，限制了工件壽命的進一步提高，還有如中國專利88216786.3所提出的內(nèi)襯陶瓷管泥漿泵缸套，由于生產(chǎn)工藝復雜，導致成本很高；二是利用表面強化技術(shù)對工件表面進行強化處理，如常用內(nèi)表面涂鍍，但由于涂層疏松、易落，在工業(yè)應(yīng)用中受到限制。中國專利92206547.0提出的滲硼泥漿泵，基體材料為中碳鋼或中碳合金鋼，由于基體本身的硬度、耐磨、耐腐蝕性低，限制了缸套壽命的提高。
本發(fā)明的目的就在于提供一種抗磨損、耐腐蝕、長壽命的鉆井、采油用易損件。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取了如下的技術(shù)方案它包括如下步驟a)將工件表面按公知技術(shù)用超聲波清洗去油污除水，并烘干；b)根據(jù)工件的長度及表面情況將清洗后的工件按公知技術(shù)以一定的角度固定到離子注入機靶臺上，抽真空到(4～8)×10-5Pa，其特征在于，該技術(shù)方案還包括如下工藝步驟；c)以下列參數(shù)進行離子注入，并同時對靶臺進行水冷卻使用的注入離子有N+、C+、Ti+、Cr+、Al+各單元離子或多元離子組合；注入劑量(1～9)×1017個離子/cm2注入能量30～120keV束流密度10～50μA/cm2由于采用離子注入技術(shù)，工件近表面產(chǎn)生大量晶格缺陷，二次硬化相，合金氮化物等，使經(jīng)處理過的工件表面顯微硬度大大提高，如缸套內(nèi)表面硬度可由原來的HV540提高到HV780，換向總成的表面硬度由原來的HV900～1100，提高到HV1763，耐腐蝕性提高了81.9％，使用壽命提高了1～3倍以上，具有很高的經(jīng)濟效益和社會效益。
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。


圖1為本發(fā)明的注入機結(jié)構(gòu)示意圖。
實施例1用N+離子對高鉻鑄鐵雙金屬泥漿泵缸套內(nèi)表面進行單元注入。在泥漿泵缸套鋼基體內(nèi)鑲?cè)敫咩t鑄鐵缸體，制成雙金屬缸套作為離子注入表面改性層，再進行如下步驟
a)對缸套按常規(guī)技術(shù)用金屬清洗劑進行超聲清洗b)按公知技術(shù)將工件固定到真空室的水冷靶臺上，抽真空到4～8×10-5Pa；c)向離子注入機內(nèi)通入N2氣、使產(chǎn)生的N+束對準泥漿泵缸套內(nèi)表面，同時使靶臺旋轉(zhuǎn)，均勻注入其表面，并加水冷卻。以下列參數(shù)進行N+注入注入能量75keV注入劑量3.7×1017N+/cm2束流密度15μA/cm2注入時間可以用公知的公式由注入劑量推出，下面的實施例相同。
實施例2用N+及Ti+離子同時對實施例1的泥漿泵缸套進行雙元離子注入工藝參數(shù)如下，其它同實施例1能量75keV N+30keV Ti+劑量2.6×1017N+/cm2.
1.0×1017Ti+/CM2實施例3用Ti+對實施例1的缸套進行單元注入，工藝參數(shù)如下，其他同實施例1注入能量35KeV劑量4×1017Ti+/cm2實施例4用N+對38CrMoAl氮化結(jié)構(gòu)鋼的水力活塞泵換向總成表面進行單元注入，a)將換向總成的閥芯，滑閥內(nèi)外表面及閥體內(nèi)表面進行超聲清洗，去油污除水并烘干，b)將其中一個工件固定到真空室水冷靶臺上，根據(jù)注入表面的尺寸，按公知技術(shù)傾斜一定的角度α，抽真空到(4～8)×10-5Pa。
c)離子注入機通過入N2氣，對工件表面以下列參數(shù)進行離子注入能量80keV劑量7×1017N+/cm2束流密度15μA/cm2d)重復上述步驟，分別對閥芯、滑閥內(nèi)外表面及閥體內(nèi)表面進行N+離子注入。
實施例5以C+、Ti+雙元對實施例4所述的換向總成進行離子注入能量40keV，C+35keV，Ti+劑量3×1017C+/cm29×1017Ti+/cm2實施例6以Ti+、Cr+雙元離子對實施例4所述的換向總成進行離子注入
能量35keV，Ti+40keV，Cr+劑量2×1017Ti+/cm22×1017Cr+/cm2實施例7以Ti+、Al+雙元對實施例1的缸套進行離子注入注入能量35keV Ti+120keV Al+注入劑量2×1017Ti+/cm23×1017Al+/cm權(quán)利要求
1.一種油田鉆井采油用易損件表面改性技術(shù)，它包括如下步驟a)將工件表面按公知技術(shù)用超聲波清洗，去油污除水，并烘干；b)根據(jù)工件的長度及表面情況將清洗后的工件按公知技術(shù)以一定的角度固定到離子注入機靶臺上，抽真空到(4～8)×10-5Pa，其特征在于，該技術(shù)還包括如下工藝步驟；c)以下列參數(shù)進行離子注入，并同時對靶臺進行水冷卻使用的注入離子有N+、C+、Ti+、Cr+、Al+各單元離子或多元離子組合；注入劑量(1～9)×1017個離子/cm2注入能量30～120keV束流密度10～50μA/cm2
2.如權(quán)利要求1所述的改性技術(shù)、其特征在于所說的工件基體材料為高鉻鑄鐵，其離子注入時的參數(shù)為選用離子 氮離子注入劑量 3.7×1017N+/cm2能量 75keV束流密度 15μA/cm2
3.如權(quán)利要求2所述的改性技術(shù)，其特征在于所說的注入?yún)?shù)為選用離子 氮離子和鈦離子.注入劑量 2.6×1017N+/cm21.0×1017Ti+/cm2注入能量 75keVN+/cm235keVTi+/cm2
4.如權(quán)利要求1所述的改性技術(shù)，其特征在于所說的工件基本材料為氮化38CrMoAl合金結(jié)構(gòu)鋼，其離子注入時參數(shù)為選用離子氮離子注入劑量 7×1017N+/cm2能量 75keV
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油田鉆井采油用易損件的表面改性技術(shù)，主要是采用離子注入技術(shù)對泥漿缸套及水力活塞泵換向總成表面進行N
文檔編號C23C8/36GK1161384SQ9710016
公開日1997年10月8日 申請日期1997年1月15日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月15日
發(fā)明者沈麗如 申請人:核工業(yè)西南物理研究院