[发明专利]一种可溶镁合金表面高耐蚀耐磨涂层的制备方法

说明书

一种可溶镁合金表面高耐蚀耐磨涂层及其制备方法，本发明以可溶镁合金为基体，在表面制备高耐蚀耐磨涂层，保证材料在服役期间具有良好的耐蚀耐磨性能，并且服役完成后能够实现快速降解。制备工艺包括如下步骤：(1)可溶镁合金基体预处理；(2)在镁合金表面进行超音速火焰喷涂。与现有技术相比，采用本发明制备的具有耐蚀耐磨涂层的可溶镁合金材料，具有较高的耐蚀耐磨性，完成服役要求后可以实现快速降解。本发明材料适用于加工制备油气田压裂过程中使用的封堵工具，采用该材料制备的井下工具可在服役期间具有良好的耐蚀耐磨性能，保证施工质量及安全，而在服役结束后快速降解，省去后续返排、钻铣等工序，极大的提高了施工效率，节约施工成本，降低能源消耗。

技术领域

本发明涉及的是镁合金防腐蚀技术领域，具体是可溶镁合金表面高耐蚀耐磨涂层及其制备方法。

背景技术

中国低渗透油气资源丰富，具有很大的勘探开发潜力，但这些油气资源大多分布于不同深度的地层中，开发这些非常规油气资源必须依靠水力压裂等储层改造工艺技术。在水力压裂技术中，不同层段间需使用封隔工具(如压裂球座)分隔后逐层进行压裂改造，待所有层段施工完成后再将封隔工具返排出，以便打通井道实现油、气的开采。

目前，常用封隔工具大多由钢材、铝合金、高分子材料等制备而成，这些工具使用中存在钻铣困难、耗时长、钻后粉末、碎块不易返排等缺点。因此国际上开发出了复合材料，尽管减少了施工中易产生的问题，但是因为不能完全溶解，仍存在易卡堵通道的问题，而且原材料生产与加工需依赖进口，费用昂贵。镁合金具有较低的电极电位，化学性质较为活泼，在大部分溶液中容易发生腐蚀，根据这一特点，镁合金材料可用来制备应用于油气开采领域的压裂封隔工具。

采用镁合金制备的井下工具，具有较高的强度，且能够实现快速降解，但仍存在一些问题，由于可溶合金硬度较低、腐蚀速率较快，在实际井下服役过程中极易发生冲蚀磨损，导致工具在未完成使用要求前就会失效，影响开采生产。因此，为保证采用可溶镁合金制备的压裂工具能够保证有足够的服役时间，需要对所用镁合金材料进行表面耐蚀耐磨处理。

发明内容

本发明的目的在于：提供可溶镁合金表面高耐蚀耐磨涂层及其制备方法，保证其具有优良耐磨耐蚀性能，且服役结束后能够在电解质溶液中实现快速溶解。

一种可溶镁合金表面高耐蚀耐磨涂层的制备方法，其特征在于以可溶镁合金为基体，在其表面制备高耐蚀耐磨涂层；制备工艺包括如下步骤：(1)可溶镁合金基体预处理；(2)在镁合金表面进行超音速火焰喷涂。

进一步地，所述耐蚀耐磨涂层为铁基非晶涂层、纯WC涂层、WC颗粒增强的铁基非晶复合涂层中的一种。

进一步地，所述可溶镁合金组成为Mg_aM_bN_c，M为合金强化元素，包括Gd，Y，Nd，Zr，Al，Mn，Zn，Ca，Sn，Li，La，Ce，Pr，Ge，Ag等元素,N为加速腐蚀元素，包括Ni，Fe，Cu，Si，Co，In，Ga等元素，a+b+c＝100。

进一步地，所述预处理包括依次进行的清洗、喷砂处理、打磨及过渡层热喷涂。

进一步地，所述喷砂处理为干喷砂处理，所述喷砂处理所用磨料为20#的白刚玉砂，所述喷砂处理的压力为0.4-0.8MPa，所述喷砂处理的速度为0.2-0.8cm/s，所述喷砂处理的时间为3-7min。

进一步地，所述过渡层热喷涂是要根据材料服役性能需求，确定是否采用中间过渡层，过渡层包括Ni60、NiCrAl，喷涂粒子的粒径为200-400目；过渡层喷涂工艺如下:喷涂速度为10-40m/min，氧气的流量为30-70m³/h，燃油的流量为10-30L/h，喷距为280-400mm，送粉量为40-80g/min，过渡层厚度为10-50μm。