[發明專利]一種適用于潛油電泵電機頭表面的納米涂層材料

有效

• 申請號: 202011037572.9
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112175426B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 余雷
• 申請（專利權）人: 泗縣金皖泵業有限公司
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D5/08;C09D7/65;C09D7/63;C09D7/61;B05D1/00;B05D1/12;B05D5/00;B05D5/08;B05D7/24
• 代理公司: 合肥廣源知識產權代理事務所(普通合伙) 34129
• 代理人: 汪綱

本發明涉及泵的性能研究技術領域，公開了一種適用于潛油電泵電機頭表面的納米涂層材料，該材料具有很強的高溫穩定性，采用等離子噴涂技術將制備得到的納米涂層材料噴涂至電機頭表面，得到厚度在60?72微米之間的涂層，在噴涂過程中形成的小液滴具有很高的活性和潤濕性，與電機頭基體表面的接觸面積大，增強了結合能力，即便在應力作用下，納米顆粒能夠整體發生滑動，具有應力釋放性，使得涂層內部應力明顯降低，所形成的涂層與電機頭表面結合強度高，結合強度達到了68?72MPa，抗熱沖擊性能強，可耐熱震循環次數提高40?50%，耐腐蝕性能和耐磨性能顯著提高，對潛油電泵電機頭起到長久的表面防護作用，能夠適應高濃度腐蝕介質的高溫高壓工作環境。

技術領域

本發明屬于泵的性能研究技術領域，具體涉及一種適用于潛油電泵電機頭表面的納米涂層材料。

背景技術

潛油電泵是井下工作的多級離心泵, 同油管一起下入井內, 地面電源通過變壓器、控制屏和動力電纜將電能輸送給井下潛油電機, 使潛油電機帶動多級離心泵旋轉, 將電能轉換成機械能, 把油井中的井液舉升到地面。在油田采油過程中，地下腐蝕性介質對于潛油電泵的腐蝕是常見的實際問題，給泵設備的使用性能和使用壽命造成巨大的不利影響。尤其是電機頭作為潛油電泵的核心部件，銹蝕產生后，嚴重影響工作性能，并且維修成本高，繼續使用會造成報廢等重大浪費問題。現有的防護方法是在電機頭外表鍍一層涂層。然而，現有的涂層材料與電機頭金屬表面的結合強度較低，噴涂過程中由于熱脹收縮進一步增大了涂層內部的殘余應力，導致在承受較大外力時，發生脫落或剝離現象，縮短了潛油電泵的使用壽命。因此，研究一種與泵頭體表面結合強度高的涂層材料，對于提高潛油電泵的使用壽命以及化工泵裝備工業的發展具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是針對現有的問題，提供了一種適用于潛油電泵電機頭表面的納米涂層材料，與電機頭表面結合強度高，且耐腐蝕性能好，涂覆厚度薄，降低了殘余應力。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種適用于潛油電泵電機頭表面的納米涂層材料，具體的，所述納米涂層材料的制備包括以下工藝步驟：

（1）取100-115克粉煤灰，加入1.5-2.0倍體積的摩爾濃度為1.6-2.0摩爾/升的鹽酸溶液，在70-80℃下攪拌1-2小時，攪拌速度為400-500轉/分鐘，然后靜置老化60-70分鐘，進行過濾，使用去離子水洗滌至中性，置于100-110℃烘箱中干燥7-10小時，置于馬弗爐中，升溫至750-790℃，保溫煅燒45-55分鐘，自然冷卻后，機械研磨至過500-550目篩；

（2）按照質量比為2.0-2.3:1.2-1.4的比例稱取碳酸鍶和碳酸錳粉體共30-36克，按照質量比為1.3-1.6:1.0-1.2的比例稱取鈦酸鍶和鈦酸鉛粉體共14-16克，摻入0.75-0.80克稀土氧化物，加入步驟（1）制備得到的煅燒粉煤灰粉料置于球磨罐中，作為待球磨物料，加入鋯球和去離子水，待球磨物料、鋯球和去離子水體積比為1.1-1.3:1.0-1.2:1.4-1.6，以330-360轉/分鐘的速度球磨2-4小時，所得球磨漿料置于90-95℃烘箱中干燥10-15小時；

（3）向干燥后的粉料中加入360-390毫升質量濃度為5.0-5.4%的聚乙烯醇水溶液，升溫至85-90℃，攪拌混合均勻，在攪拌下向燒杯中滴加4.5-5.0毫升六甲基二硅氮烷，在350-400轉/分鐘下攪拌混合25-30分鐘，自然冷卻靜置5-6小時，經過過濾、洗滌、干燥后送入管式爐中，在氮氣氛圍下以8.4-8.8℃/分鐘的速度升溫至680-700℃，保溫燒結1.5-2.5小時，自然降溫冷卻后研磨成粉，得到粉料即為納米涂層材料； 制備得到的納米涂層材料粒徑大小在17-30納米之間。

進一步的， 所述稀土氧化物按照重量份計由以下成分制成：氧化釔14-18份、氧化鑭10-12份、氧化銪4-6份。