目的 提高钻具关键易损零部件在海洋钻探实际应用中的耐腐蚀和磨损性能.方法 采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)制备AlCoCrFeNi高熵合金涂层.使用电化学工作站对涂层和35CrMo钢基体(常用的钻具材料)进行电化学测试,电化学测试包括动电位极化曲线测试和电化学阻抗谱(EIS)测试.采用摩擦磨损试验机对涂层在模拟海水钻井液中不同载荷和不同滑动速度下的磨损行为进行研究.采用扫描电子显微镜及X射线能谱仪对磨痕表面微观形貌及成分进行分析,利用三维白光干涉形貌仪测量涂层的磨痕三维形貌及磨损体积.结果 HVOF喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层在模拟海水钻井液中的耐腐蚀性优于35CrMo钢基体,可以起到有效的腐蚀防护作用.相同条件下,AlCoCrFeNi高熵合金涂层的耐磨性优于35CrMo钢基体.在滑动摩擦磨损过程中,随着载荷及滑动速度的增大,涂层的平均摩擦系数和磨损率均增大,且涂层的磨粒磨损程度加重.当载荷为6N时,涂层发生疲劳磨损;当滑动速度为0.15 m/s时,涂层出现粘着磨损.模拟海水钻井液对涂层磨损性能的影响可以分为2个方面.一方面可以起到润滑作用,模拟海水钻井液显著改善了涂层的摩擦磨损性能,降低了涂层的平均摩擦系数和磨损率;另一方面是腐蚀作用,涂层被腐蚀形成点蚀坑,点蚀现象会加剧涂层的磨损.结论 HVOF喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层在模拟海水钻井液中具有优异的耐磨耐腐蚀性能,可以有效减轻工件在模拟海水钻井液中的腐蚀和磨损,有望应用于钻具关键易损零部件在海洋钻探实际应用中的表面防护.

HVOF;AlCoCrFeNi;高熵合金涂层;耐磨性;耐腐蚀性

周永宽;康嘉杰;付志强;朱丽娜;佘丁顺;梁健

中国地质大学(北京)工程技术学院,北京100083;浙江清华柔性电子技术研究院,浙江嘉兴314000;中国地质大学(北京)郑州研究院,郑州451283;中国地质科学院勘探技术研究所,河北廊坊065000

表面技术

[1]周永宽;康嘉杰;付志强;朱丽娜;佘丁顺;梁健-.HVOF喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层在模拟海水钻井液中的腐蚀和磨损性能研究)[J].表面技术,2022(05):148-157

海洋钻探

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