[发明专利]一种可溶镁合金复合材料压裂球及其制备方法

摘要

本发明公开一种可溶镁合金复合材料压裂球及其制备方法，属于非常规油气装备制造领域，该压裂球包括下述质量百分比组成：Al：3％‑7％；Zn：0.5％‑3％；Fe：0.5％‑3％；Cu：0.5％‑3％；Ni：0.5％‑3％；漂珠：4％‑8％；余量为Mg。其制备过程为：用电阻坩埚炉熔化镁合金，将温度控制到550‑580℃，在机械搅拌条件下加入一定比例预热的漂珠，再升温至700‑730℃，搅拌均匀，保温静置一定时间后浇注到具有球形内腔的石墨模具中，冷却凝固后得到漂珠/镁合金可溶复合材料压裂球毛坯；采用普通车床及硬质合金刀具对压裂球毛坯进行切削加工，获得要求尺寸的可溶压裂球；采用微弧氧化法在可溶压裂球表面制备一层防护陶瓷膜。该压裂球轻质、耐压、溶解速度快，制备工艺简单，成本低，适合工业化生产。

主权项

1.一种可溶镁合金复合材料压裂球，其特征在于该复合材料压裂球为漂珠增强的镁合金复合材料；包括下述质量百分比例组成：Al：3％‑7％；Zn：0.5％‑3％；Fe：0.5％‑3％；Cu：0.5％‑3％；Ni：0.5％‑3％；漂珠：4％‑8％；余量为Mg；所述复合材料压裂球的制备工艺过程为：(1)将漂珠用分样筛筛分，用浓度为1.5mol/L的氢氧化钠水溶液，在恒温磁力搅拌器上加热至50℃，搅拌清洗漂珠，去除漂珠表面的杂质，然后将漂珠预热至350℃，备用；(2)在SF6体积分数为3％的SF6+CO2混合气体保护下，用电阻坩埚炉将AZ91D镁合金熔化并升温至720℃，将按设计配比的纯镁、1060纯铝板、锌粉、还原铁粉、铜粉及镍粉加入到AZ91D镁合金熔体中，保温10min，使所有金属全部熔化，然后将镁合金熔体温度控制在550℃‑580℃范围；(3)在机械搅拌条件下，将质量分数为4％‑8％、经步骤(1)预热好的漂珠均匀加入到步骤(2)熔制的镁合金中，然后将复合熔体快速升温至700℃‑730℃，搅拌均匀，保温静置让气体上浮后扒渣，浇注到带球形内腔的石墨模具中，冷却凝固后得到漂珠/镁合金可溶复合材料压裂球毛坯；(4)采用普通车床及硬质合金刀具对漂珠/镁合金可溶复合材料压裂球毛坯进行切削加工，切削速度900r/min，进给量0.08mm/r，切削深度20μm，获得要求尺寸的可溶压裂球；(5)采用微弧氧化方法在可溶压裂球表面制备一防护陶瓷膜层；所用的电解液为15g/L Na2SiO3+3g/L KOH水溶液，电源频率为100Hz，电流密度为9A/dm2‑12A/dm2，占空比为40％，微弧氧化时间为20min‑30min；所述复合材料压裂球所用原材料包括：AZ91D镁合金、纯度≥99.95％的纯镁、平均粒径为60μm‑90μm的漂珠、纯度≥99.6％的1060纯铝板、纯度≥95.0％的锌粉、纯度≥98.0％的还原铁粉、纯度≥99.7％的铜粉及纯度≥99.5％的镍粉。