泥浆泵易损件表面磁

发布时间：2017-06-11 08:00

  本文关键词：泥浆泵易损件表面磁场—脉冲电沉积Ni-TiN纳米镀层研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：钻井泥浆泵属于往复泵的一种,在钻井作业中应用广泛,主要用来输送泥浆或者水等冲洗液。由于钻井泥浆泵长期受大载荷扭矩、泥浆液高压冲蚀及其腐蚀、硬质颗粒磨损作用,且其主要用来输送大密度、高粘度以及高含沙量的液体,因此,钻井泥浆泵的主要零部件,如气阀、活塞缸套以及曲轴等常发生磨损、漏失、腐蚀等故障。为了改善钻井泥浆泵易损件表面性能,提高钻井泥浆泵使用寿命,本文采用磁场-脉冲电沉积法制备Ni-TiN纳米镀层。纳米镀层是指特征维度在1~100 nm之间的不溶性固体微粒(如TiN、SiC、AlN等)镶嵌于一种或多种基体金属中所形成的纳米复合材料,对改善材料的耐磨、耐蚀、耐高温等性能具有重要作用。本文采用磁场-脉冲电沉积方法,在钻井泥浆泵易损件表面制备Ni-TiN纳米镀层,深入研究磁场和电沉积复合作用机理。另外,还对在制备Ni-TiN纳米镀层过程中影响镀层性能的主要因素(TiN粒子浓度、电流密度、PH值、磁场强度以及磁场方向)进行了研究,通过正交实验分析,确定出制备Ni-TiN纳米镀层的最佳工艺参数;此外,通过利用扫描电镜、显微硬度计、原子力显微镜、纳米压痕仪等对纳米镀层表面的显微硬度、结合力、耐磨性、耐蚀性等进行了测试和分析;最后分析产生Ni-TiN镀层表面针孔、麻眼的原因,并针对不同原因引起的缺陷,找到相应改善镀层表面性能的措施。
【关键词】：磁场-脉冲电沉积 Ni-TiN 纳米镀层 制备
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE924;TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 选题的科学依据8-9
• 1.1.1 课题的提出8-9
• 1.1.2 课题的来源9
• 1.2 纳米复合材料概述9-12
• 1.2.1 纳米复合材料的特点及分类9-10
• 1.2.2 纳米复合材料的性能研究10-11
• 1.2.3 纳米复合材料的研究现状及应用前景11-12
• 1.3 纳米复合电沉积技术12-15
• 1.3.1 纳米复合电沉积技术的概念12-13
• 1.3.2 纳米复合电沉积的特点13
• 1.3.3 纳米复合电沉积研究现状13-14
• 1.3.4 磁场-脉冲电沉积研究14-15
• 1.4 论文主要研究内容15-16
• 第二章 实验方法和内容16-22
• 2.1 制备原理16
• 2.2 实验材料选择16-17
• 2.2.1 阴极材料的选择16
• 2.2.2 阳极材料的选择16
• 2.2.3 TiN纳米粉体16-17
• 2.3 实验装置及仪器17-18
• 2.4 实验工艺流程以及镀液配方18-19
• 2.4.1 制备Ni-TiN镀层工艺流程18-19
• 2.4.2 确定制备Ni-TiN镀层的镀液配方19
• 2.4.3 进行制备Ni-TiN纳米镀层镀液的配制19
• 2.5 Ni-TiN纳米镀层显微组织性能的测试方法19-20
• 2.5.1 组织形貌分析19
• 2.5.2 显微硬度测试19-20
• 2.5.3 结合力测试20
• 2.5.4 耐腐蚀性测试20
• 2.5.5 耐磨性测试20
• 2.6 本章小结20-22
• 第三章 不同工艺参数对制备Ni-TiN纳米镀层性能影响22-30
• 3.1 Ni-TiN纳米镀层影响条件分析22-23
• 3.2 主要工艺参数对制备Ni-TiN纳米镀层性能的影响23-27
• 3.2.1 TiN粒子浓度对Ni-TiN纳米镀层性能的影响23-24
• 3.2.2 阴极电流密度对Ni-TiN纳米镀层性能的影响24-25
• 3.2.3 PH值对Ni-TiN纳米镀层性能的影响25-26
• 3.2.4 磁场强度和磁场方向对Ni-TiN纳米镀层性能的影响26-27
• 3.3 制备Ni-TiN纳米镀层工艺参数优化27-28
• 3.3.1 正交试验方案设计27
• 3.3.2 正交实验结果分析27-28
• 3.3.3 正交试验结果验证28
• 3.4 本章小结28-30
• 第四章 Ni-TiN纳米镀层表面形貌以及结构性能分析30-46
• 4.1 概述30
• 4.2 Ni-TiN纳米镀层表面形貌分析30-36
• 4.2.1 TiN粒子浓度对Ni-TiN镀层表面形貌的影响30-31
• 4.2.2 电流密度对Ni-TiN镀层表面形貌的影响31-33
• 4.2.3 PH值对Ni-TiN镀层表面形貌的影响33-34
• 4.2.4 磁场强度和磁场方向对Ni-TiN镀层表面形貌的影响34-36
• 4.3 Ni-TiN纳米镀层结构性能分析36-41
• 4.3.1 Ni-TiN纳米镀层显微硬度测试36
• 4.3.2 Ni-TiN纳米镀层结合力测试36-37
• 4.3.3 Ni-TiN纳米镀层耐蚀性能分析37-39
• 4.3.4 Ni-TiN纳米镀层耐磨性能分析39-41
• 4.4Ni-TiN纳米镀层表面缺陷分析41-42
• 4.4.1 Ni-TiN纳米镀层表面缺陷产生的原因41
• 4.4.2 提高Ni-TiN纳米镀层表面质量的措施41-42
• 4.5 钻井泥浆泵典型零部件再制造修复42-44
• 4.5.1 钻井泥浆泵缸套再制造修复42-43
• 4.5.2 钻井泥浆泵活塞再制造修复43-44
• 4.6 本章小结44-46
• 结论46-47
• 参考文献47-50
• 致谢50-51

【参考文献】

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1 贾卫平;杨帆;吴蒙华;;磁场下电沉积镍晶微铸件表面形貌与织构研究[J];机械设计与制造;2013年01期

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本文编号：441083