专利名称：一种泥浆泵用缸套及其制备方法
技术领域：
本发明涉及缸套领域，产品广泛使用在石油地质钻探用泥浆泵上。
背景技术：
本发明所涉及的缸套主要用于石油钻采和矿山钻探、采选矿的关键设备泥浆泵 上，其耐磨性、耐腐蚀性、可靠性、经济性对于石油、矿冶等行业具有重要作用。国内目前普遍采用的缸套是1.双金属缸套，即在金属外套的内表面通过过盈配 合装配一层由高碳高铬铸铁材料组成的金属管。该缸套不仅制造工艺复杂，缸套使用寿命 短，一般100小时 200小时；2.陶瓷缸套，即在金属外套的内表面通过过盈配合装配上一 层氧化锆材料的陶瓷管。该制造工艺更复杂，由于氧化锆陶瓷脆性大，不仅装配难度大，制 造成本高，而且在使用过程中容易损坏。为达到装配要求，以上两种缸套的厚度均在4毫 米 12毫米，耐磨层材料使用量多，成本高；3.喷涂缸套，即在金属外套的内表面通过等离 子设备喷涂一层耐磨材料。该工艺不仅需要等离子喷涂专用设备，而且喷涂过程中产生高 气孔率和结合力差的缺点。随着石油钻探和矿山采选的生产需求发展和整体技术进步，泥浆泵的排量进一步 加大、泥浆泵承受的泵压进一步提高，对泥浆泵缸套的工作寿命提出更高的要求，传统的泥 浆泵工作寿命缩短，更换频繁、工作效率低、维护成本高，已不能适应行业发展的需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种泥浆泵用缸套，本发明要解决的另一个技术 问题是提供一种泥浆泵用缸套的制备方法。本发明的泥浆泵用缸套，包括金属基体、涂层，其特点是所述的缸套的涂层材料 的原料配方(wt%)组成为稀土材料1% 2%、镍粉15% 20%、碳化铬粉75% 85%、松节油2% 4%。本发明中的稀土材料是氧化钇、氧化铈。本发明中的缸套涂层材料的厚度为0. 5毫米 1. 5毫米。本发明的泥浆泵用缸套的制备方法，其步骤依次是a材料混合根据缸套的涂层材料的原料配方，将所需的稀土材料、镍粉、碳化铬粉、松 节油按比例进行混合；b涂覆将混合料涂覆在金属基体的内表面，涂覆的厚度为1. 5毫米 2. 0毫米； c烘干涂覆后的工件置入干燥箱内，115°C 125°C下保温3小时，然后冷却至室温。d烧结将工件置入真空烧结炉，从室温加热到800°C时的升温速度设定为 IOO0C /h 150°C /h，从800°C到1300°C时的升温速度设定为120°C /h 200°C /h，然后 在烧结温度1300°C 1350°C条件下保温2小时 3小时，真空度设定为101 60Pa，冷却 时从烧结温度降至600°C的速度设定为350°C / h 400°C /h,当炉温低于100°C时出炉。本发明的缸套是一种泥浆泵用缸套，由金属基体和涂层两部分组成。金属基体是45#铸钢，涂层是金属陶瓷，涂层厚度0. 5毫米 1. 5毫米，同传统双金属内衬缸套或者陶瓷 缸套相比具有壁薄特点，节约原材料成本低，由于涂层材料和基体靠原子结合，不同于双金 属缸套和陶瓷缸套的机械结合，具有优异的耐磨防腐性能。本发明利用稀土材料提高金属材料的浸润性能和扩散速度，降低摩擦系数，在金 属基体内表面产生新的多功能复合材料。因此本发明的优点是1.结构简单，涂层材料使用量只有双金属的高铬铸铁使用量的10% 20%，原材料成本 低；由于产品里加入微量的稀土，缸套具有内表面硬度高，工作面耐磨性好、耐腐蚀等特点， 使用寿命是双金属缸套的10 15倍，陶瓷缸套的4 7倍。2.制造工艺简单，制造成本低，产品合格率高采用真空涂层工艺，制造工艺简 单，不需要等离子喷涂等大型设备，设备要求不高，产品成品率高，制造成本低，尺寸精度 好，易于工业化生产。
图1是本发明的结构示意图。图中，1.金属基体，2.金属陶瓷涂层。
具体实施例方式图1是本发明的结构示意图。从图中可以看出，本发明的泥浆泵用缸套的金属基 体1的外面涂有一层金属陶瓷涂层2。实施例1将材料按照以下比例混合 稀土材料氧化钇 1% (wt°/o) 镍粉20% (wt%)碳化铬79% (wt%)松节油3% (wt%)混合结束后将混合料刷涂在基体的内表面，涂覆的厚度是2毫米；再将涂完的工件置 入干燥箱内，120°C下保温3小时，随炉冷却至室温取出；最后将工件置入真空烧结炉，从室 温到800°C时的升温速度设定为100°C /h，从800°C到1300°C时的升温速度设定为200°C / h，在烧结温度1350°C下保温3小时，真空度设定为40Pa，冷却时从烧结降至600°C的速度设 定为400°C /h，当炉温低于100°C时出炉。将出炉的工件按照设计尺寸将工件加工成产品。实施例2将材料按照以下比例混合 稀土材料氧化钇 1% (wt%) 镍粉15% (wt%)碳化铬84% (wt%)松节油3% (wt%)其余操作同实施例1 实施例3将材料按照以下比例混合稀土材料氧化钇1. 5% (wt%)镍粉20% (wt%)碳化铬78. 5% (wt%)松节油3% (wt%)其余操作同实施例1 实施例4将材料按照以下比例混合 稀土材料氧化铈 1. 5% (wt%) 镍粉15% (wt%)碳化铬83. 5% (wt%)松节油3% (wt%)其余操作同实施例1 实施例5将材料按照以下比例混合 稀土材料氧化铈 1% (wt%) 镍粉15% (wt%)碳化铬84% (wt%)松节油3% (wt%)在烧结温度1350°C下保温2. 5小时，其余操作同实施例1。
上述实施实例的缸套经测试，HRC达到66 70，高于双金属缸套。经过使用验证， 缸套的使用次数均是双金属缸套使用次数的12倍以上。
权利要求
1.一种泥浆泵用缸套，包括金属基体、涂层，其特征是所述缸套的涂层材料的原料配 方(wt%)组成为稀土材料 1% 2% 镍粉 15% 20% 碳化铬粉 75% 85% 松节油 2% 4%。
2.根据权利要求1所述的泥浆泵用缸套，其特征是所述的稀土材料为氧化钇、氧化铺。
3.根据权利要求1所述的泥浆泵用缸套，其特征是所述缸套涂层材料的厚度为0.5 毫米 1. 5毫米。
4.用于权利要求1所述的泥浆泵用缸套的制备方法，其步骤依次是a材料混合根据缸套的涂层材料的原料配方，将所需的稀土材料、镍粉、碳化铬粉、松 节油按比例进行混合；b涂覆将混合料涂覆在金属基体的内表面，涂覆的厚度为1. 5毫米 2. 0毫米； c烘干涂覆后的工件置入干燥箱内，115°C 125°C下保温3小时，然后冷却至室温； d烧结将工件置入真空烧结炉，从室温加热到800°C时的升温速度设定为100°C /h 1500C /h，从800°C到1300°C时的升温速度设定为120°C /h 200°C /h，然后在烧结温度 1300°C 1350°C条件下保温2小时 3小时，真空度设定为10 Pa 601 ；冷却时从烧结 温度降至600°C的速度设定为350°C 400°C /h,当炉温低于100°C时出炉。
全文摘要
本发明公开了一种泥浆泵用缸套及其制备方法，包括金属基体和涂层，涂层材料是耐磨耐腐蚀金属、金属化合物和稀土材料，涂层厚度0.5毫米～1.5毫米厚，不仅节约耐磨层原材料，而且缸套产品具有耐磨性好，耐腐蚀、耐高温等特点；制备方法采用真空涂层，具有工艺简单，产品合格率高，制造成本低，易于工业化生产的优点。
文档编号F04B53/16GK102052300SQ20101058229
公开日2011年5月11日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者刘烈峰, 李信, 王强, 胡大平, 鲁伟员 申请人:四川中物科技集团有限公司