用于井下工具的金属滑动部件的表面硬化处理的制作方法
【专利摘要】一种对用于井下工具的滑动部件进行表面硬化处理的方法以及用于井下工具的滑动部件。用于井下工具的滑动部件具有经表面硬化处理的支承表面。能够是在封隔器、桥塞、或者其它井下工具上使用的滑动机构的滑动件或者其它部件的滑动部件由诸如镁、铝、铝合金、或者镁合金的金属基础材料组成。为了对滑动部件进行表面硬化处理，相对于电火花装置对至少支承表面进行定位。通过使用电火花装置，外层至少结合在支承表面上。在另一实施方式中，首先，通过将中间材料离子溅射到滑动部件的金属基础材料上能够将中间层结合到至少支承表面上。然后，通过电火花沉积能够将外层至少结合在中间层上。
【专利说明】用于井下工具的金属滑动部件的表面硬化处理
[0001]相关申请的交叉引用
[0002] 本申请与具有代理人案号N0.205-0326US并且标题为“Hard Surfacing
Non-Metallic Slip Components for Downhole Tools”的美国申请_/_同时提交，该申
请的全部内容通过参引的方式并入本文。
【技术领域】
[0003]本发明涉及对用于井下工具的滑动部件进行表面硬化处理的方法以及用于井下工具的滑动部件。
【背景技术】
[0004]井下工具使用滑动件来与套管接合并且将井下工具保持就位。例如，封隔器是一种使用滑动件的井下工具。封隔器主要使用在油井和天然气井中来将不同生产区隔开。在封隔器上，滑动件在封隔器与套管或者井孔之间提供摩擦保持，当遭受高压、高温、以及作用力时，该摩擦保持有助于将封隔器保持就位。封隔器和相关的滑动件是或永久性的或可回收的。
[0005]永久性封隔器通常制造成本较低并且通常能够承受高压和高温。相反地，可回收封隔器能够通过使用液压或者机械的方式“复原”。在封隔器“复原”之后，其能够利用管件或者工作管柱沿孔向上带出。因为将可回收封隔器设计成可再次使用，所以可回收封隔器通常更复杂并且具有更多的机械零件。
[0006]因为其是永久性的，所以永久性封隔器通常通过碾磨或者钻孔来损坏它而将其去除。换言之，永久封隔器设计成一次性使用并且将其损坏而将其去除。因此，需要用更易碾磨或者钻孔的材料构造永久性封隔器。更易碾磨或者钻孔的材料的示例由诸如复合材料、陶瓷或者塑料的非金属材料制成。能够使用诸如超高分子量聚乙烯(UHMW)、聚四氟乙烯(PTFE)或者类似的工程级塑料的塑料，因为它们具有高分子量和长分子链，尽管也可以使用其它热塑聚乙烯。
[0007]一般来说，越易碾磨/钻孔的材料强度越差，并且因此越不能承载。因此，用更耐用的金属材料形成永久性封隔器会使永久性封隔器更坚固。但是，更高的强度意味着更难对永久性封隔器进行碾磨或者钻孔来去除它。封隔器的更高的强度意味着需要更多的安装钻机时间来对封隔器进行碾磨或者钻孔以将其去除。因此，在使用由金属材料组成的永久性封隔器之间存在内在的矛盾，因为当不再需要封隔器时，消耗大量时间来碾磨或者钻孔。因为安装钻机时间是昂贵的，所以额外的安装钻机时间的额外的费用能够等于或者超过与可回收封隔器相比通过使用永久性封隔器所节约的费用。
[0008]使用更耐用的材料也能够导致当对金属材料进行钻孔或者碾磨时发生被称为“钻头寻迹(bit tracking)”的问题。在钻头寻迹时,用于碾磨工具的钻头停留在一个路径上并且不再切割需进行钻孔或者碾磨的材料。当发生这种情况时，应适当地拾起钻头并且快速地再次接触正进行钻孔的材料。在钻头寻迹时，可以去除一些材料，但是实际上，钻头仅抵靠井下工具的表面进行磨损。实质上，在钻头寻迹时，钻头旋转，但是不能适当地切割需去除的封隔器或者其它材料。不幸地，操作者在表面不容易观察到钻头寻迹发生与否，因为即使未对需钻孔的封隔器或者其它材料进行钻孔或者碾磨，钻头仍继续正常旋转。
[0009]当需要密封井的套管或者井孔中的管件或者其它管道时，例如当需要将水泥或者其它浆料泵送至地层中时，可以使用井下工具。在此情形中，适当的是相对井套管对管件进行密封并且防止浆料的流体压力将管件提升出井。封隔器、桥塞等设计用于这些常规目的。滑动机构是以下装置:其在这些井下工具上使用以与井孔接触并且将井下工具在基本上没有移动的情况下保持在井孔中并且如上所述阻碍流动或者压力。通常，滑动机构用于与井孔接触来将井下工具在基本上没有运动情况下保持在井孔中。
[0010]在现有技术中使用的现有滑动机构包括T式、液压式、以及箭式滑动机构，将对它们进行简要描述。
[0011]图1A至图1B示出了根据现有技术的T式滑动机构10。机构10包括多个滑动部件，例如T式滑动件20、圆锥体30、以及保持架40——T式滑动件20、圆锥体30、以及保持架40中的每一者布置在封隔器12等的心轴14上。T式滑动件20具有搭接端部24和T式端部28，搭接端部24和T式端部28通过颈部22相互连接。保持架40中的滑动槽42保持T式端部28，而圆锥体30中的槽32保持搭接端部24。具体地，搭接端部24具有肩部或者突部25 (图1 )，该肩部或者突部25在保持架的槽32中的凹槽35中行进。
[0012]当圆锥体30更靠近滑动保持架40机械或者液压移动时，T式滑动件20设定到套管壁中。为此，滑动件的搭接端部24具有由圆锥体30推动的斜面边缘27。
[0013]图2A至图2B不出了根据现有技术的液压式滑动机构110。机构110包括多个滑动部件，例如液压式 滑动件120、圆锥体130、以及保持架140——液压式滑动件120、圆锥体130、以及保持架140中的每一者设置在封隔器12等的心轴14上。液压式滑动件120围绕心轴14配合并且具有搭接面124a至124b，搭接面124a至124b配合穿过保持架140中的滑动槽142。弹簧160沿滑动件120的长度设置在中央通道122中并且座置在滑动槽142中的中央条带144之下。当圆锥体130已经被拉出离开设定位置时，通常是叶片式弹簧的此弹簧将滑动件120向收回位置偏压。但是，如设定位置中所示，液压式滑动件120在其外面上具有搭接部126，搭接部126能够设定到附近的套管壁(未示出)中。
[0014]为了将液压式滑动件120设定到套管壁中，圆锥体130向滑动保持架140下面也向液压式滑动件120下面进一步移动(通常通过液压致动)。在圆锥体130上的斜面边缘137推靠滑动件120的斜面端部127。因此，圆锥体130应当滑动到滑动保持架140下面以将滑动件120推动通过滑动槽142。
[0015]图3A至图3B示出了根据现有技术的箭式滑动机构210。此机构210包括多个滑动部件，例如箭式滑动件220、圆锥体230、以及保持架240——箭式滑动件220、圆锥体230、以及保持架240中的每一者设置在封隔器12等的心轴14上。箭式滑动件220围绕心轴14配合并且具有搭接端部224和配合端部228，搭接端部224和配合端部228通过颈部222相互连接。配合端部228配合在保持架240中的类似成形的槽242中，而颈部222配合在保持架240的边缘上的肩部区域224之下。当圆锥体230更靠近滑动保持架240机械或者液压地移动时，箭式滑动件220设定到套管壁中。具体地，滑动件220的搭接端部224在其内侧上包括斜面边缘227。当圆锥体230朝向保持架240移动时，圆锥体斜面边缘237与滑动件的斜面端部227接合，将滑动件的搭接端部224推动到套管壁中。当滑动件220设定时，在滑动件的搭接端部224上的搭接部226设定到周围的套管壁(未示出)中。无论滑动件220设定与否，保持架240通过这些滑动槽242保持连接至箭式滑动件222的配合端部228。
[0016]滑动件的要求是滑动件咬合或者锁定在工具中；主要示例是用于将封隔器锁定在套管或者井孔中的所选择的位置中的封隔器滑动件。问题是使滑动件易于通过碾磨或者钻孔技术去除，由此削减井构型、完成时间、以及成本。
[0017]现有技术的滑动件已经由灰色和可延展式的铸铁制成。这些铸铁可更易于进行碾磨/钻孔，但是，仍需要大量碾磨/钻孔时间。最近以来，滑动件已由胶合在复合滑动基体中的陶瓷咬合元件制成。在复合材料滑动件中的加工是允许的但未被证实，因为复合材料滑动件基础材料可能存在延展性问题。因此，这些解决方法在此未提出理想的解决方法。
[0018]另外，已知通过对表面进行阳极化处理以形成阳极化处理的金属涂层来对铝制金属封隔器的表面进行硬化处理。但是，这是有问题的，因为已经发现阳极化处理产生仅仅几埃或几微米的非常薄的涂层。因为这是相对薄的层，所以滑动件不易与基底附着。离子溅射也已经用于形成金属涂层。但是，这也仅产生几埃或者几微米量级的薄基底，也已经发现其缺少足够的强度。
[0019]本公开的主题涉及克服或者至少缓解上文所提到的问题中的一个或者更多个。
【发明内容】
[0020]用于井下工具的滑动部件具有已表面硬化处理的支承表面。滑动部件能够是在封隔器、桥塞、或者其 它井下工具上使用的滑动机构的滑动件或者其它部件。事实上，滑动部件能够是井下工具的滑动机构的滑动件、圆锥体和/或保持架并且甚至能够包括井下工具的心轴的与滑动机构相邻的部分。不管怎样，滑动部件由与钢相比具有相对低熔点的金属基材料组成。例如，滑动部件的金属基材料能够是镁、铝、铝合金、或者镁合金。具体地，用于滑动部件的铝合金能够是6000系列铝合金，例如铝合金6061-T6。
[0021]为了对滑动部件进行表面硬化处理，相对于电火花沉积装置对滑动部件的至少支承表面进行定位，电火花沉积装置包括由用于在滑动部件上沉积所选择的外部材料组成的电极。支承表面能够是滑动件用于与井下管状物接合的抓紧表面，尽管受到磨损、摩擦等的任何支承表面能够受益于所公开的技术。通过使用电火花沉积装置，通过将电极的外部材料电火花沉积至滑动部件的金属基础材料来将外层至少结合在支承表面上。
[0022]在将外部材料电火花沉积至基础材料时，在外部材料与金属基础材料之间形成冶金结合，在金属基础材料中，滑动部件的整体温度很好地保持在基础材料的熔点以下。这样，滑动部件的整体温度能够保持在危害滑动部件的设计强度水平的温度以下。
[0023]多种外部材料能够用于电火花加工，这些材料包括但不限于金属材料、金属陶瓷材料、陶瓷材料、表面硬化合金、钴基表面硬化合金、铁基表面硬化合金、镍基表面硬化合金、不锈钢、镍超合金、以及钴基合金，例如SteHite弗(司太立)金属合金。(stellite是DELORO STELLITE控股公司的注册商标)。如一些具体示例，表面硬化合金能够是可从印第安纳州的戈申的Stellite Coatings (司太立涂层)购买的UNS R3000U UNS R30035、以及UNS N99646。[0024]能够通过对外层进行表面处理来诱发压应力或者消除拉应力来进一步增大外层的至少一部分的硬度。例如，对外层进行表面处理能够涉及使用机械过程例如喷丸硬化、喷丸加工、以及抛光，或者能够涉及使用非机械过程例如超声冲击硬化以及激光冲击硬化。
[0025]在另一实施方式中，对滑动部件进行表面硬化处理能够涉及中间阶段，在中间阶段，在将外层电火花加工在滑动部件上之前相对离子溅射装置对至少支承表面进行定位。在此实施方式中，通过将中间材料离子溅射到滑动部件的金属基础材料上将中间层结合在至少支承表面上。然后，相对于电火花沉积装置对至少支承表面进行定位，使得外层能够至少结合在中间层上。
[0026]前述概要无意于概括本公开的每个潜在实施方式或者每方面。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1A示出了具有根据现有技术的T式滑动机构的井下工具的部分截面。
[0028]图1B示出了图1A的T式滑动件的立体图。 [0029]图2A示出了具有根据现有技术的液压式滑动机构的井下工具的部分截面。
[0030]图2B示出了图2A的液压式滑动件的立体图。
[0031]图3A示出了具有根据现有技术的箭式滑动机构的井下工具的部分截面。
[0032]图3B示出了图3A的箭式滑动件的立体图。
[0033]图4示出了对根据本公开的滑动部件进行表面处理的电火花沉积系统的示意图。
[0034]图5A示出了在诸如图4中示出的电火花沉积系统通过使用电火花加工已经将硬外层沉积至部件的至少支承表面之后的滑动部件。
[0035]图5B示出了图5A的滑动部件的详细视图。
[0036]图6示出了具有本公开施加于部件的抓紧表面的表面处理的另一滑动部件。
[0037]图7示出了在本公开的替代实施方式中使用以对滑动部件进行表面处理的离子溅射系统的示意图。
[0038]图8A示出了在诸如图7中示出的离子溅射系统通过使用离子溅射已经将薄金属基底结合层沉积至部件的至少支承表面之后的滑动部件。
[0039]图8B示出了图8A中的滑动部件的详细示意图。
[0040]图9A和图9B示出了在诸如图4中示出的电火花沉积系统通过使用电火花加工已经将硬外层沉积至金属基底结合层之后的图8A至图SB的滑动部件。
【具体实施方式】
[0041]图4示出了根据本公开的用于对井下工具的金属滑动部件进行表面硬化处理的电火花沉积系统400的意图。电火花沉积也被称为电火花硬化、电火花韧化、电火花合金化、脉冲熔融表面处理以及脉冲电极表面处理。一般而言，电火花沉积是脉冲微焊过程，脉冲微焊过程使用快速电源放电来实现金属从电极向接触表面的转移。其它“脉冲”技术，例如冲击焊接和磁脉冲焊接也通过使用“脉冲”转移少量材料来实现金属转移。
[0042]电火花沉积系统400包括控制单元410，控制单元410连接至工件320和电极414。在此示例中，工件320是金属滑动部件，例如，在诸如封隔器、桥塞等的井下工具上使用的滑动机构的部件，并且更具体地，工具320是用于滑动机构的滑动件，例如箭式滑动件。尽管本示例针对滑动件的表面硬化处理，但是就本公开的优势而言，可以理解，本公开所公开的表面硬化处理过程能够施加于井下工具的任何滑动部件(或者任何部件)，该井下工具具有能够受益于表面硬化处理的支承表面。
[0043] 在系统400中，电极414相对于滑动件320定位以及运动。控制与电极414相关的参数和来自控制单元410的电能使得在电极顶端424中、和滑动件320中、以及特别是在需要由电火花过程沉积材料的位置426处产生可控的静电力。
[0044]更具体地，相对于滑动件320对电极414进行定位使得静电力与辉光放电条件基本上相同。电极414随后前进成与滑动件320的表面324接触并且随后快速收回以在电极414与表面324之间产生火花弧。优选地，控制该过程使得在电极414与滑动件320之间没有显著电流流动。在此方式中，仅由火花弧本身产生滑动件320的主要加热作用。此加热作用基本上仅在电极414已经接触表面324的区域处发生，并且在此处能够立刻发生空气淬火，如美国专利N0.4，551，603中所教导的。
[0045]在电火花过程中，也控制参数使得火花弧具有使电极414的一部分熔化的足够的能量。电极的顶端424是阳极并且优选地具有非常小的面积使得弧火花能够使电极414的顶端424熔化但是并不大幅地加热滑动件320。随着电极414从滑动件320收回，电极材料434的沉积留在了滑动件的表面324上。重复此过程直到滑动件320的所需区域已经具有沉积在其上的电极材料434。这些沉积可以被认为是少量的所需表面处理材料从接触电极414到滑动件320的表面324的转移。这些微焊将重叠，从而产生冶金结合地至滑动件320的下层材料的完整的新硬化表面。
[0046]图5A示出了由金属材料组成的诸如T式滑动件的滑动部件320的示例，并且图5B为在诸如图4中示出的电火花沉积系统通过使用电火花加工已经将硬外层沉积到部件的至少支承表面之后的金属滑动件320的表面324的详细视图。如上所述，滑动件320由金属材料组成并且更具体地能够由镁、铝、铝合金、或者镁合金组成。具体地，6000系列的铝合金可以适合于使用文中公开的技术的表面处理。就通过使用所公开的技术对滑动件320进行表面硬化处理而言，铝6061-T6是一个优选的铝合金。大部分铝合金都是良好的备选；限定因素是满足滑动件320在井下经受的施加温度处的最小设计强度。
[0047]在图5B的详细视图中，已经用电火花沉积系统400对滑动件320的表面324进行处理以通过使用电火花加工沉积电火花加工层350。如上所述，电火花沉积涉及诸如金属的所需表面处理材料的少量熔融微滴从接触电极(414)到滑动件320的表面324的转移。这些微焊重叠，从而产生完整的新表面。另外，因为电火花加工材料结合至滑动件的表面324的金属基底，所以形成冶金结合。这与诸如电弧喷射或者高速燃料增氧过程的其它低热量输入过程形成对比。
[0048]如上所述，电极材料(434)的沉积留在滑动件的表面324上以形成电火花层350。电极沉积材料能够包括金属材料、金属陶瓷材料、或者陶瓷材料，并且能够包括金属碳化物、金属氮化物、或者金属硼化物。一个优选示例是烧结碳化钨，其包括金属碳化物和基体延展性金属。可替代地，也可以使用表面硬化合金例如钴、铁、或者镍基合金表面硬化合金。这些合金的具体示例包括UNS R3000U UNS R30035或者UNS N99646。在附加的替代方案中，可以使用镍合金，例如镍超合金；不锈钢合成物，例如马氏体不锈钢；或者钴基合金(例如 Stcliite? (司太立))。[0049]在改进电火花加工层350的硬度的其它实施方式中，能够通过机械加工例如喷丸硬化、喷丸加工、以及抛光进一步改进电火花层350的材料性能。也能够使用非机械过程，例如超声冲击硬化和激光冲击硬化。进一步加工能够通过诱发压应力或者消除拉应力增大电火花加工材料层的至少一部分的硬度。
[0050]如上所述，电火花过程具有极低的热量输入。据信，该过程产生远离电极414和滑动件的表面324的结合相接部的几摄氏度的量级的最大温度上升。因此，这低热量输入过程不改变铝制滑动件320的完整，但是在硬外层350与铝制滑动件320之间产生冶金结合。据信，所公开的过程产生硬化区，其不局限于低结合强度，例如12000psi或更低。
[0051]如上所述，滑动部件的多个部分能够是根据文中所公开的技术进行处理的硬化表面。例如，图6示出了滑动件320，例如箭式滑动件，其中，所公开的过程已经施加至咬边或者表面326，其也被称为滑动件320的抓紧表面。滑动件320的其它支承表面可以受益于本公开所公开的表面硬化处理。例如，滑动件320的端部上的斜面327能够根据本公开进行处理。因此，本领域中普通技术人员可以理解，在下方主要冶金结合至滑动部件的硬外层能够提供改善的耐磨性、耐腐蚀性、以及另外的抗剪切和形变性能使得滑动部件的任何支承表面能够受益于所公开的处理。
[0052]另如上所述，所公开的过程也能够用于硬化多种滑动件，例如T式滑动件、液压式滑动件、或者箭式滑动件。实际上，所公开的过程也能够用于硬化滑动部件或者甚至至少部分由铝材料制成的诸如封隔器的井下工具的任何支承表面。例如，所公开的过程能够用于井下工具的圆锥体、测量环、心轴、以及类似部件。
[0053]图7、图8A、图8B以及图9示出了本公开的可替代实施方式，其中，在硬金属外层进行电火花沉积之前，将中间层离子溅射到滑动部件上。 [0054]图7示出了根据本公开的离子溅射系统700的示意图。离子溅射系统700包括室C、离子枪710、以及靶720，用以将中间层施加至工件320，在本示例中，工件320还是用于井下工具或者封隔器的铝制滑动件。由离子溅射系统700完成的真空溅射是将薄层结合材料沉积在基底上的已被广泛接受的方法。根据此技术，在室C中，离子束从离子枪710射到靶720处。优选地，室C保持近乎于真空阶段。离子对抗靶720的冲击使得靶材的原子从靶材射出并且沉积到滑动件320的表面324上。用于靶720的材料的示例包括镍、铁、钴、金、银、以及这些材料的合金或者结合。
[0055]图8A至图8B示出了在离子溅射系统700通过使用离子溅射已经将中间层800沉积至滑动件320的表面324之后的滑动件320。离子溅射金属层800能够具有五千埃至一万埃的量级的厚度。由于离子溅射过程在基础材料上的低热量输入，离子溅射是施加金属层800的优选过程，在此情形中，基础材料是滑动件320的铝制抓紧部段326。具有高热量输入的过程会对铝制抓紧部段326的下层材料造成损坏，因为热量输入会使下层材料熔化。但是，如果除了离子溅射的其它过程具有足够低的热量输入使得不会熔化或者损坏铝制滑动件320的下层材料，那么可以使用这些过程。对于这部分，据信，离子溅射过程不应当将下层材料的温度升高到固相线(即材料开始熔化的温度)以上。在一些情形中，固相线低于熔点。这意味着下层铝基础材料的物理性能例如硬度可能在材料被加热到其熔点以前就被削弱。
[0056]在用离子溅射过程进行处理来施加中间层800之后，随后能够利用前文参照图4公开的电火花过程对滑动件320进行处理以施加外部电火花加工层。例如，图9A至图9B示出了在将金属基底层900电火花加工至先前由离子溅射所沉积的中间层800之后的滑动件320。正如所示，电火花层900能够施加于咬边或者表面,咬边或者表面也被称为滑动件320的抓紧表面326，但是可以如文中所述对滑动件320的其它部分进行处理。
[0057]优选的和其它实施方式的前文描述无意于限制或者约束由 申请人:设想的本发明原理的范围或者应用。就本公开的优势而言，可以理解，上文根据所公开的主题的任何实施方式或者方面所描述的特征能够单独使用或者与所公开的主题的任何其它实施方式或者方面中的任何其它所公开的特征联合使用。
[0058]为了公开文中包含的本发明原理， 申请人:要求所附权利要求提供的所有专利权。因此，意在使所附权利要求包括在下列权利要求或其等同物的范围内对本公开的所有最大限度的改型和变型。
【权利要求】
1.一种对用于井下工具的滑动部件进行表面硬化处理的方法，所述滑动部件具有支承表面并且由基础材料组成，所述基础材料是金属的，所述方法包括: 相对于电火花沉积装置对所述滑动部件的至少所述支承表面进行定位；以及 通过将外部材料电火花沉积至所述基础材料而将外层至少结合在所述支承表面上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述外部材料电火花沉积至所述基础材料包括在所述外部材料与所述金属基础材料之间形成冶金结合。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，形成所述冶金结合包括将所述滑动部件的整体温度保持在所述基础材料的熔点以下。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，将所述滑动部件的整体温度保持在所述熔点以下包括将所述滑动部件的整体温度保持在危害所述滑动部件的设计强度水平的温度以下。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述滑动部件的所述基础材料选自由镁、铝、铝合金、以及镁合金构成的组。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述铝合金选自由6000系列铝合金构成的组。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述铝合金是铝合金6061-T6。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电火花加工的外部材料包括金属材料、金属陶瓷材料、陶瓷材料、表面硬化合金、钴基表面硬化合金、铁基表面硬化合金、镍基表面硬化合金、不锈钢、镍超合金 、以及钴基合金中的至少一者。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述钴基合金选自由UNSR3000UUNS R30035、以及UNS N99646构成的组。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括通过对所述外层进行表面处理以诱发压应力或者消除拉应力而增大所述外层的至少一部分的硬度。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，对所述外层进行表面处理包括: 使用选自由喷丸硬化、喷丸加工、以及抛光构成的组的机械过程；或者 使用选自由超声冲击硬化和激光冲击硬化构成的组的非机械过程。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述滑动部件包括所述井下工具的滑动机构的至少一个滑动件，并且其中，所述支承表面包括所述至少一个滑动件的抓紧表面。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述滑动部件选自由所述井下工具的滑动机构的滑动件、圆锥体、以及保持架构成的组。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述滑动部件包括所述井下工具的心轴的与所述井下工具的滑动机构相邻的至少一部分。
15.一种用于井下工具的滑动部件，所述滑动部件由基础材料组成并且具有支承表面，所述基础材料是金属的，至少所述支承表面通过下述步骤进行处理: 相对于电火花沉积装置对至少所述支承表面进行定位；以及 通过将外部材料电火花沉积至所述基础材料而将外层至少结合在所述支承表面上。
16.一种对用于井下工具的滑动部件进行表面硬化处理的方法，所述滑动部件具有支承表面并且由基础材料组成，所述基础材料是金属的，所述方法包括: 对所述滑动部件的至少所述支承表面进行定位用以进行表面硬化处理； 通过将中间材料离子溅射到金属基础材料上而将中间层结合到至少所述支承表面上；以及通过将外部材料电火花沉积至所述中间层的至少所述中间材料而将外层至少结合到所述中间层上。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，对所述滑动部件的至少所述支承表面进行定位用以进行表面硬化处理包括相对于离子溅射装置对至少所述支承表面进行定位。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，对所述滑动部件的至少所述支承表面进行定位用以进行表面硬化处理还包括相对于电火花沉积装置对至少所述支承表面进行定位。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，将所述外部材料电火花沉积到至少所述中间材料包括在所述外层与所述中间层之间形成冶金结合。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，形成所述冶金结合包括将所述滑动部件的整体温度保持在所述基础材料的熔点以下。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，将所述滑动部件的整体温度保持在所述熔点以下包括将所述滑动部件的所述整体温度保持在危害所述滑动件的设计强度水平的温度以下。
22.根据权利要求16所述的方法，其中，所述滑动部件包括所述井下工具的滑动机构的至少一个滑动件，并且其中，所述支承表面包括所述至少一个滑动件的抓紧表面。
23.根据权利要求16所述的方法，其中，所述滑动部件选自由所述井下工具的滑动机构的滑动件、圆锥体、以及保持架构成的组。
24.根据权利要求16所述的方法，其中，所述滑动部件包括所述井下工具的心轴的与所述井下工具的滑动机构相邻的至少一部分。
25.一种用于井下工具的滑动部件，所述滑动部件由基础材料组成并且具有支承表面，所述基础材料是金属的，至少所述支承表面通过下述步骤进行处理: 对所述滑动部件的至少所述支承表面进行定位用以进行表面硬化处理； 通过将中间材料离子溅射到所述金属基础材料上而将中间层结合到至少所述支承表面上；并且 通过将外部材料电火花沉积至所述中间层的所述中间材料而将外层至少结合在所述中间层上。
【文档编号】C23C26/02GK103981520SQ201410045338
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年2月7日 优先权日:2013年2月7日
【发明者】罗伯特·P·巴德拉科 申请人:韦特福特/兰姆有限公司