[发明专利]在高腐蚀性或侵蚀性工业应用中使用的陶瓷材料组件

说明书

相对廉价陶瓷例如氧化铝与高磨损陶瓷例如蓝宝石的表皮或覆盖物的复合组件适合于在经受高腐蚀和/或侵蚀水平的工业环境中使用。该复合组件的设计寿命可比以前使用的部件显著更长。该复合组件可具有与铝连接在一起的陶瓷片，使得接头不易受到复合组件可能暴露的腐蚀方面的损害。

发明人：Brent Elliot

Dennis Rex

Tim Dyer

相关申请的交叉引用

本申请要求Elliot等人于2017年3月21日提交的美国临时专利申请号62/474,597的优先权，其全部内容通过这一引用并入本文。

发明领域

本发明涉及耐腐蚀组件，并且更具体地涉及在高磨损表面上具有高磨损材料的陶瓷组件。

附图简要描述

图1是液压交换泵的附图。

图2是磨损的转子的附图。

图3是根据本发明一些实施方案的转子轴。

图4是根据本发明一些实施方案的端盖的端视图。

图5是根据本发明一些实施方案的转子底层结构。

图6是根据本发明一些实施方案的端盖。

详细描述

提供了组件，其具有与结构支撑部分连接的磨损层。该组件可任选地被称作陶瓷组件。本发明的组件可任选地包括具有任何合适类型的工业部件或设备件，例如转子、水力压裂(fracking)设备、用于水力压裂的浆料泵或本文另外具体公开的。该结构支撑部分可任选地被称作支撑部分、支撑件或本体，并且可任选地由任何合适的材料例如陶瓷材料制成。陶瓷材料可任选地包括任何合适的廉价陶瓷、氮化铝、铝氧化物或氧化铝、蓝宝石、钇氧化物、氧化锆或铍氧化物。该磨损层可任选地被称作表层、表皮、覆盖层、覆盖物、接合层、层、保护层、工作层或高磨损层，并且可任选地由任何合适的材料例如珍贵的材料、珍贵的陶瓷、相对昂贵的陶瓷、蓝宝石、单晶氧化铝、MgPSZ、氮化硅、YTZ、部分稳定的氧化锆(称为PSZ或陶瓷钢)或能够经受高腐蚀或侵蚀水平(例如在水力压裂环境中)的材料制成。可通过任何合适的工艺例如钎焊将磨损层连接至结构支撑体，所述钎焊可任选地包括钎焊层。该钎焊层可任选地被称作连接层，并且可任选地由任何合适的材料制成，例如铝、纯铝、金属性铝、大于89重量％的铝、大于89重量％的金属性铝、大于92重量％的铝、大于92重量％的金属性铝、大于99重量％的铝或大于99重量％的金属性铝。在连接工艺或步骤中，可将钎焊层加热至任何合适的连接温度，其可任选地包括至少770℃、至少800℃、小于1200℃、在770℃和1200℃之间、在800℃和1200℃之间、在770℃至1000℃或1100℃的范围内。连接工艺或步骤可发生在任何合适的环境中，其可任选地包括非氧化环境、不含氧的环境、不存在氧的环境，真空环境是真空、在压力小于1x10E-4托下的环境、在压力小于1x10E-5托下的环境、氩(Ar)气氛的环境、具有其它稀有气体的气氛的环境或氢(H2)气氛的环境。连接工艺或步骤可任选地形成不含扩散结合的连接层，例如在磨损层和该连接层之间没有扩散结合。连接层在磨损层和结构支撑部分之间形成气密密封，例如具有<1x10E-9sccm He/秒的真空泄漏率的气密密封。连接层能够经受腐蚀性加工化学物质例如水力压裂化学品。

相对廉价陶瓷例如氧化铝与高磨损陶瓷例如蓝宝石的表皮或覆盖物的复合组件适合于在经受高腐蚀和/或侵蚀水平的工业环境中使用。复合组件的设计寿命可比以前使用的部件显著更长。复合组件可具有与铝连接在一起的陶瓷件，使得接头不易受到复合组件可能暴露的腐蚀方面的损害。