[发明专利]一种适用于潜油电泵电机头表面的纳米涂层材料

说明书

本发明涉及泵的性能研究技术领域，公开了一种适用于潜油电泵电机头表面的纳米涂层材料，该材料具有很强的高温稳定性，采用等离子喷涂技术将制备得到的纳米涂层材料喷涂至电机头表面，得到厚度在60‑72微米之间的涂层，在喷涂过程中形成的小液滴具有很高的活性和润湿性，与电机头基体表面的接触面积大，增强了结合能力，即便在应力作用下，纳米颗粒能够整体发生滑动，具有应力释放性，使得涂层内部应力明显降低，所形成的涂层与电机头表面结合强度高，结合强度达到了68‑72MPa，抗热冲击性能强，可耐热震循环次数提高40‑50%，耐腐蚀性能和耐磨性能显著提高，对潜油电泵电机头起到长久的表面防护作用，能够适应高浓度腐蚀介质的高温高压工作环境。

技术领域

本发明属于泵的性能研究技术领域，具体涉及一种适用于潜油电泵电机头表面的纳米涂层材料。

背景技术

潜油电泵是井下工作的多级离心泵, 同油管一起下入井内, 地面电源通过变压器、控制屏和动力电缆将电能输送给井下潜油电机, 使潜油电机带动多级离心泵旋转, 将电能转换成机械能, 把油井中的井液举升到地面。在油田采油过程中，地下腐蚀性介质对于潜油电泵的腐蚀是常见的实际问题，给泵设备的使用性能和使用寿命造成巨大的不利影响。尤其是电机头作为潜油电泵的核心部件，锈蚀产生后，严重影响工作性能，并且维修成本高，继续使用会造成报废等重大浪费问题。现有的防护方法是在电机头外表镀一层涂层。然而，现有的涂层材料与电机头金属表面的结合强度较低，喷涂过程中由于热胀收缩进一步增大了涂层内部的残余应力，导致在承受较大外力时，发生脱落或剥离现象，缩短了潜油电泵的使用寿命。因此，研究一种与泵头体表面结合强度高的涂层材料，对于提高潜油电泵的使用寿命以及化工泵装备工业的发展具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种适用于潜油电泵电机头表面的纳米涂层材料，与电机头表面结合强度高，且耐腐蚀性能好，涂覆厚度薄，降低了残余应力。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种适用于潜油电泵电机头表面的纳米涂层材料，具体的，所述纳米涂层材料的制备包括以下工艺步骤：

（1）取100-115克粉煤灰，加入1.5-2.0倍体积的摩尔浓度为1.6-2.0摩尔/升的盐酸溶液，在70-80℃下搅拌1-2小时，搅拌速度为400-500转/分钟，然后静置老化60-70分钟，进行过滤，使用去离子水洗涤至中性，置于100-110℃烘箱中干燥7-10小时，置于马弗炉中，升温至750-790℃，保温煅烧45-55分钟，自然冷却后，机械研磨至过500-550目筛；

（2）按照质量比为2.0-2.3:1.2-1.4的比例称取碳酸锶和碳酸锰粉体共30-36克，按照质量比为1.3-1.6:1.0-1.2的比例称取钛酸锶和钛酸铅粉体共14-16克，掺入0.75-0.80克稀土氧化物，加入步骤（1）制备得到的煅烧粉煤灰粉料置于球磨罐中，作为待球磨物料，加入锆球和去离子水，待球磨物料、锆球和去离子水体积比为1.1-1.3:1.0-1.2:1.4-1.6，以330-360转/分钟的速度球磨2-4小时，所得球磨浆料置于90-95℃烘箱中干燥10-15小时；

（3）向干燥后的粉料中加入360-390毫升质量浓度为5.0-5.4%的聚乙烯醇水溶液，升温至85-90℃，搅拌混合均匀，在搅拌下向烧杯中滴加4.5-5.0毫升六甲基二硅氮烷，在350-400转/分钟下搅拌混合25-30分钟，自然冷却静置5-6小时，经过过滤、洗涤、干燥后送入管式炉中，在氮气氛围下以8.4-8.8℃/分钟的速度升温至680-700℃，保温烧结1.5-2.5小时，自然降温冷却后研磨成粉，得到粉料即为纳米涂层材料； 制备得到的纳米涂层材料粒径大小在17-30纳米之间。

进一步的， 所述稀土氧化物按照重量份计由以下成分制成：氧化钇14-18份、氧化镧10-12份、氧化铕4-6份。