专利名称：纳米陶瓷螺杆钻具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及动力钻具，特别是一种纳米陶瓷螺杆钻具。
背景技术：
螺杆钻具又称定排量马达，是一种容积式井下动力钻具，特别适用于 地质勘探、煤层气开采、建筑管道施工中定向井、大斜度井、水平井等的 钻井施工。螺杆钻具在工作时，其主要动作部件螺杆转子因长期与钻具内 部定子相对运动而极易造成磨损，另外螺杆转子的工作环境中存在具有腐 蚀性的介质，因此螺杆转子不仅需要具有较强的耐磨性同时还需具有较强 抗腐蚀性。目前螺杆转子大多通过电镀方式在其表面镀制铬层，但其使用
寿命仍然局限于200小时左右，此类螺杆钻具产品目前己不能满足更高耐 磨及耐腐性能的市场需求。 发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有更强耐磨
及耐腐蚀性能的纳米陶瓷螺杆钻具。
本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的 本纳米陶瓷螺杆钻具，由外护套及安装于外护套内的定子及螺杆转子
构成，其特征在于在螺杆转子的螺旋形基体表面采用电沉积方法均匀制
有一层纳米陶瓷层。
而且，所述的纳米陶瓷层的厚度为0.1-0.3mm。 本实用新型的优点和积极效果是
1. 本螺杆钻具的螺杆转子的外表面采用电沉积法均匀制有一层纳米 陶瓷的耐磨、耐腐蚀层，使螺杆转子具有纳米陶瓷耐磨性微粒的高硬度、 耐高温、耐腐蚀、抗冲击和抗机械冲刷的综合性能。
2. 本螺杆钻具采用电沉积方式将纳米陶瓷均匀地制在螺杆转子螺旋
形基体表面，纳米陶瓷层与基体具有较强的结合强度，因此其耐磨、抗腐 蚀性能十分优异。
3. 本实用新型通过在螺杆钻具的螺杆转子表面紧密均匀制有一层纳 米陶瓷耐磨、耐腐蚀层，可使螺杆转子具有更加良好的耐磨、耐腐蚀性能， 在同等工况下，大大延长螺杆转子的使用寿命，其使用寿命可达400H以
3上，从而有效延长各类螺杆钻具的使用周期，进一步提高产品的技术含量 及市场竞争力。
图1是本实用新型的局部结构示意图(剖视图)； 图2是图1的A-A向剖视放大图； 图3是图2的I部放大图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例做进一步详述，以下实施例只是 描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
一种纳米陶瓷螺杆钻具，由外护套1及安装于外护套内的定子2及螺 杆转子3构成，其创新点为在螺杆转子的螺旋形基体表面采用电沉积方 法均匀制有一层纳米陶瓷层4，该纳米陶瓷层的厚度可根据实际需要进行 制作，其最佳厚度为0.1-0.3mm。
本螺杆转子的纳米陶瓷层是通过以下方式制于其螺旋形基体表面的
(1) .对螺杆转子基体上需要附着纳米陶瓷微粒的表面进行磨光，以增 加基体表面与纳米陶瓷微粒的结合力；
(2) .在纳米陶瓷微粒中添加添加剂，其作用是使纳米陶瓷微粒带电荷 并具备活性，纳米陶瓷微粒的粒度为l-100Nm;
(3) .将具备活性的纳米陶瓷微粒加入到电解液中，在40-60°C的温度下 (最佳温度为50°C)采用电沉积方法将纳米陶瓷微粒和基质金属共同沉
积到螺杆转子的基体表面上，形成纳米陶瓷微粒和基质金属的复合层；
(4) ,为了保证螺杆转子外形几何尺寸符合要求，可将制有纳米陶瓷层 的螺杆转子进一步在磨床磨光。
采用上述电沉积方法将纳米陶瓷微粒制在螺杆转子基体外表面，具有 沉积温度低，螺杆转子基体无热变形的优点。纳米陶瓷微粒与螺杆转子基 体之间具有和电镀相当的结合力，结合强度达到65Mpa，其高耐磨性是 纳米陶瓷螺杆转子的重要的性能。通过试验证实纳米陶瓷层耐磨性是硬 铬的13倍，是氮化表面的23倍，是硬质合金的3倍，是耐磨铸铁的19 倍。纳米陶瓷层的硬度高达1000HV (相当于HRC80以上)且厚度均匀、 密度高、硬而不脆。纳米陶瓷层的耐腐蚀性能良好，其耐腐蚀性能高于不 锈钢。而且，电沉积后如若螺杆转子的外形尺寸不合格可重新进行沉积， 由此可进一步降低废品率。
权利要求1. 一种纳米陶瓷螺杆钻具，由外护套及安装于外护套内的定子及螺杆转子构成，其特征在于在螺杆转子的螺旋形基体表面采用电沉积方法均匀制有一层纳米陶瓷层。
2. 根据权利要求1所述的纳米陶瓷螺杆钻具，其特征在于所述的纳 米陶瓷层的厚度为0.1-0.3mm。
专利摘要本实用新型涉及一种纳米陶瓷螺杆钻具，由外护套及安装于外护套内的定子及螺杆转子构成，其创新点为在螺杆转子的螺旋形基体表面采用电沉积方法均匀制有一层纳米陶瓷层。本实用新型通过在螺杆钻具的螺杆转子表面紧密均匀制有一层纳米陶瓷耐磨、耐腐蚀层，可使螺杆转子具有更加良好的耐磨、耐腐蚀性能，在同等工况下，大大延长螺杆转子的使用寿命，其使用寿命可达400小时以上，从而有效延长各类螺杆钻具的使用周期，进一步提高产品的技术含量及市场竞争力。
文档编号E21B4/02GK201241612SQ20082007440
公开日2009年5月20日 申请日期2008年4月11日 优先权日2008年4月11日
发明者韩永平 申请人:韩永平