技术领域
[0001] 本
发明属钻探施工技术领域，特别是涉及一种赛隆陶瓷泥浆泵缸套及其制作方法。
背景技术
[0002] 随着社会经济的飞速发展，浅层的矿产资源基本已经探明，储量十分有限，逐渐趋于枯竭。为了解决
能源危机问题，国家提出了深部找矿计划，钻探行业正向深井、超深井的方向发展。同时，随着我国建筑业的快速发展，工业与民用建筑的地质勘探任务也越来越多，钻探深度也越来越深。
[0003] 在钻探过程中，利用钻机上的
钻头成孔，利用泥浆泵通过高压软管和
钻杆上的中心孔，将地面泥浆池中的泥浆压送至钻头，以达到冷却钻头的目的。同时，泥浆泵还可将切削下来比重较轻混有岩屑的泥浆输送到地表，进行清孔操作。
[0004] 泥浆泵的使用寿命、工作效率主要取决于缸套性能。缸套由外模和
内衬组成，材质多为
合金钢或硬质合金。泥浆泵缸套一旦损坏，更换起来需要耗费大量的时间与人
力，影响地质勘探的钻进效率，也会提高钻探成本。泥浆泵缸套
接触的介质为一定含砂量的泥浆，磨损很快。由
合金钢或硬质合金制成的缸套外模和内衬，经常与泥浆中的砂磨擦，耐磨能力有限，寿命较短。因此寻找一种高度耐磨的新
型材料制作泥浆泵缸套，延长工作寿命，为快速完成钻探或地质勘探任务提供保障，在地质钻探领域具有广阔的应用前景，意义重大。
[0005] 赛隆陶瓷是由
硅、
铝、
氧、氮几种元素组成的化合物，它硬度高、
耐磨性好，但韧性及抗碰撞能力欠佳。若将赛隆陶瓷与合金钢制成
复合体，以赛隆陶瓷作为内衬、以合金钢作为外模制成泥浆泵缸套，既能充分发挥赛隆陶瓷的高耐磨性优良特点，又能发挥合金钢的韧性强、抗碰撞能力好等优点。
[0006] 经对现有文献检索发现，目前工程界利用赛隆陶瓷作为泥浆泵缸套内衬研究及应用较少。如高如琴、全建军等在《现代技术陶瓷》(2010年第3期)发表的“提高钻井泵陶瓷缸套使用寿命的研究”一文指出，工程陶瓷以其高硬度、高耐磨性、耐
腐蚀性、表面性能好等优点，在有腐蚀性、含有高硬度固相颗粒的钻井泵缸套中以得到广泛应用。但文中提到的氧化铝陶瓷虽然硬度和耐磨性能较高，但其脆性、抗冲击性能难以满足使用要求。另外，其他由氮化硅、
碳化硅制成的陶瓷虽然硬度、耐磨性及抗压、抗折性能较好，但在高温甚至常温下会发生氧化反应造成磨损。
发明内容
[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种赛隆陶瓷泥浆泵缸套及其制作方法，解决现有泥浆泵缸套在实际使用过程中耐磨性能差、使用寿命短的问题，更好地满足现代钻探行业的需求。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种赛隆陶瓷泥浆泵缸套，包括钢外模和内衬，钢外模为圆筒状，钢外模内套有内衬，所述的钢外模的外表面上下端各有一个用来固定的凸起卡槽，内衬为赛隆陶瓷内衬，赛隆陶瓷内衬为圆筒状。
[0009] 所述的钢外模的材质为45号钢。
[0010] 所述的钢外模内径80mm、外径83mm、高150mm，凸起卡槽外径为88mm、高14mm和距端部2.3mm。
[0011] 一种赛隆陶瓷泥浆泵缸套的制作方法，包括：
[0012] 第一步，将硅粉、铝粉、氧化铝粉和碳化硅粉按Si:Al:Al2O3:SiC＝28:9:34:7.1的
质量比例混合到一起完成配料；
[0013] 第二步，将配料放到
球磨机中进行混料，混料保证10小时以上，使得各组分混合均匀，形成粉料；
[0014] 第三步，将粉料从球磨机中取出，放入烧杯中均匀加入质量百分比为5％的聚乙烯醇溶液，使粉料稍湿，搅拌均匀；
[0015] 第四步，在赛隆陶瓷内衬模具表面用聚乙烯醇胶
水粘一层碳纸，将搅拌均匀后的粉料用药匙一点点填入模具中，捣实，放置半小时，将粉料成型为生胚，脱掉模具外套；
[0016] 第五步，将生胚用
橡胶套密封，抽成
真空，连同芯模一起放入冷
等静压机的油腔内，加压到150MPa的压力，稳定压力90秒后泄压拿出生胚；
[0017] 第六步，脱掉芯模，将生胚放到氮气炉中进行氮化
烧结，制作赛隆内衬，烧结最高
温度设定为1550℃，每分钟升温10℃；升温到1400℃后保温2小时，再升温到1550℃保温4小时，然后自然降温，冷却，赛隆陶瓷内衬制作完成；
[0018] 最后，用
砂纸将赛隆陶瓷内衬内外表面打磨光滑，将钢外模放在沸水中加热，待膨胀后套在赛隆陶瓷内衬上，待冷却后钢外模与赛隆陶瓷内衬即能牢固地结合在一起。
[0019] 有益效果
[0020] 本发明具有以下优点：
[0021] 赛隆陶瓷具有硬度高、抗磨性能好，又具有很高的抗腐蚀能力，用其作为泥浆泵缸套的内衬能显著提高缸套的使用寿命。
[0022] 赛隆陶瓷制备过程简单，且其制备材料可采用
粉煤灰等工业废渣，来源丰富，能变废为宝，符合国家可持续发展的方针。
附图说明
[0023] 图1为本发明钢外模剖面图。
[0024] 图2为本发明赛隆陶瓷内衬模具图一。
[0025] 图3为本发明赛隆陶瓷内衬模具图二。
[0026] 图4为本发明赛隆陶瓷缸套结构图。
具体实施方式
[0027] 下面结合具体
实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或
修改，这些等价形式同样落于本
申请所附
权利要求书所限定的范围。
[0028] 实施例1
[0029] 所述赛隆陶瓷泥浆泵缸套由钢外模1和赛隆陶瓷内衬组成。
[0030] 所述钢外模1的材质为45号钢，根据设计要求的尺寸由机械
车床加工制作。如图1所示，钢外模1为圆筒状(内径80mm、外径83mm、高150mm)，外表面上下端各有一个用来固定的凸起卡槽(卡槽处外径为88mm，高14mm，距端部2.3mm)。
[0031] 所述赛隆陶瓷缸套制作步骤如下。
[0032] 第一步，将硅粉、铝粉、氧化铝粉和碳化硅粉按质量比例(Si:Al:Al2O3:SiC＝28:9:34:7.1)混合到一起完成配料。
[0033] 第二步，将配料放到球磨机中进行混料，混料一般需要保证10小时以上，来保证各组分混合均匀，形成粉料。
[0034] 第三步，将粉料从球磨机中取出，放入烧杯中均匀加入5％(质量百分比)的聚乙烯醇溶液，使粉料稍湿，搅拌均匀。
[0035] 第四步，如图2～3所示，在
石墨模具(由底座2、外套3及芯模4组成，底座2上固定外套3，外套3内安装有一同轴的芯模4，外套3和芯模4之间形成型腔，尺寸与钢外套相匹配)表面用聚乙烯醇胶水粘一层碳纸(便于脱模)，将搅拌均匀后的粉料用药匙一点点填入模具中，捣实，放置半小时。将粉料成型为生胚，脱掉模具外套。
[0036] 第五步，将生胚用橡胶套密封，抽成真空，连同芯模一起放入
冷等静压机的油腔内，加压到150MPa的压力，稳定压力90秒后泄压拿出生胚。
[0037] 第六步，脱掉芯模，将生胚放到氮气炉中进行氮化烧结，制作赛隆内衬。烧结最高温度设定为1550℃，每分钟升温10℃；升温到1400℃后保温2小时，再升温到1550℃保温4小时。然后自然降温，冷却，赛隆陶瓷内衬制作完成。
[0038] 用砂纸将赛隆陶瓷内衬内外表面打磨光滑。将金属外套放在沸水中加热。待膨胀后套在陶瓷内衬上，待冷却后金属外套与内衬即能牢固地结合在一起。(如图4所示)。
