具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种油气装备的织构化表面及其加工方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过涂层与织构结合的技术提高油气装备的减摩、耐磨、耐冲蚀及耐腐蚀等多种性能，进而实现提高油气装备使用寿命、油气生产效率、减少设备失效带来的经济损失的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本实施例提供一种油气装备的织构化表面，包括基体一、抗磨涂层和基体二，还包括织构，织构包括织构一和/或织构二；基体一与基体二在工作时能够相对运动，织构一布置于基体一与抗磨涂层的接触表面，织构二布置于抗磨涂层与基体二的接触表面。

织构涂层结合的油气装备采用以下方法进行加工：

步骤一、在基体一1表面使用激光加工织构一6获得表面织构；织构一6的凹坑(微凹坑)或凸起形状为选自圆形、正方形、三角形、圆柱形、十字形织构中的一种或多种，多个微凹坑或凸起组成织构化区域，沿平面或曲面间隔均匀排布于整个基体一1表面。

步骤二、在具有表面织构的基体一1表面加工均匀硬质抗磨涂层，并用激光强化表面，得到硬质抗磨涂层2。

步骤三、在硬质抗磨涂层2表面使用激光加工表面织构，得到带有表面织构二5的硬质抗磨涂层2；织构一6和织构二5的微凹坑或凸起的深度为50-200μm，直径为50-500μm，织构面积率为1％-15％。织构二5的微凹坑或凸起形状为选自圆形、正方形、三角形、圆柱形、十字形织构中的一种或多种，多个微凹坑或凸起沿三维立体方向组合成织构化区域，间隔排布于摩擦油气装备接触区域。

步骤四、在基体二4表面均匀喷涂固体润滑剂3，得到带固体润滑涂层的基体二4，基体一1和基体二4相接触。

其中，根据具体应用装备的情况，基体一1、基体二4的相对位置可互换，当只有单个基体时，可省略步骤四。

其中，在步骤一中，使用激光加工织构一6的具体过程包括以下步骤：

S1、将要加工的基体一1置于激光加工旋转平移加工台，利用顶针、同轴度检测表调整稳定的夹持位置，设置所需的激光加工参数；

S2、调整激光加工旋转平移加工台进行对焦，对加工表面进行预扫描，并并通过平移和旋转运动配合激光束在基体一1表面进行织构加工，形成织构一6。

织构涂层化后装备摩擦性性能测试：根据具体涂层织构化油气装备工况特点，对涂层织构化对象选择性地进行以下测试。

1、涂层与基底胶结强度

使用表面划痕测试仪对织构化基体一1上涂覆的表面涂层施加正向载荷，基体一1与测试金刚石压头相对缓慢滑动，逐渐增加载荷，直至涂层剥落，记录涂层剥落的载荷强度。其中涂层是否剥落可凭借声传感器的图形波动进行判定。涂层剥落时载荷强度越大，则涂层与基体一1的胶结强度越高。

2、织构涂层减摩抗磨效果测试

1)减摩性能测试

利用单元/全尺寸轴承试验机进行摩擦性能测试，利用激光加工单元/全尺寸织构化涂层钻头滑动轴承，在模拟工况下检测滑动轴承的摩擦系数以及磨损寿命，与相同模拟工况下无织构全尺寸试件进行对比分析。摩擦系数越低、磨损量越低的织构涂层减摩抗磨效果越好。

2)表面温度检测

利用多功能摩擦实验机的温度监测系统实时观测涂层织构化试件的温度变化，与无织构试件对比各个时间段、工况下的温度及其温升，以此评价表面织构在降温方面效果。

3)表面磨损分析

回收经摩擦实验的试件，通过超声波清洗，SEM、白光干涉仪、镜像显微镜等观测表面形貌，对比分析织构化和无织构摩擦副的表面磨损形貌，、涂层越保存完好的织构涂层减摩抗磨效果越好。

3、密封泄漏量测试

对有密封要求油气装备进行涂层织构化加工后，于全尺寸设备上模拟真实工况运行，回收泄露的润滑油或钻井液进行体积测量，进而对泄漏量进行定量分析。

5、实际使用寿命统计

织构涂层化后装备与无织构装备在模拟工况下运行至失效，结合统计现场使用的涂层织构化装备的使用寿命，评价表面织构是否具有延长寿命的效果。

实施例一

参照图2所示，本实施例提供了一种涂层织构化的牙轮钻头滑动轴承，包括轴颈基体一7、轴承抗磨涂层8、轴套基体二9、轴承固体润滑剂10、轴承织构二11，轴承织构一12。涂层织构化滑动轴承能有效提高轴承抗磨、减阻效果。

步骤一、在轴颈基体一7表面使用激光加工轴承织构二11，轴承织构二11沿周向间隔均匀或间隔排布于整个轴颈表面，得到带织构的轴颈；

可选的，加工方式可为喷镀、电镀、掩膜电解加工、压刻加工、微细超声波加工或化学刻蚀等方式，形成目标参数的织构。微凹坑织构形状为圆形、正方形、三角形、圆柱形、十字形织构中的一种或两种组成的织构化区域。

步骤二、在带织构的轴颈表面喷涂轴承抗磨涂层8，得到带涂层的轴颈；涂层为耐磨合金材料。

步骤三、在轴承抗磨涂层8表面使用激光加工轴承织构一12，得到织构化涂层；

进一步的，织构的深度为20-200μm，直径为50-500μm，织构面积率为1％-15％。

可选的，轴承织构二11，轴承织构一12的加工方式可为喷镀、电镀、掩膜电解加工、压刻加工、微细超声波加工或化学刻蚀等方式，形成目标参数的织构。轴颈织构形状为圆形、正方形、三角形、圆柱形、十字形织构中的一种或多种组成的织构化区域。织构区域为部分轴承区域或沿圆周方向间隔均匀排布于整个轴颈表面。

步骤四、在轴套基体二9表面加工固体润滑剂3，得到带轴承固体润滑剂10的轴套。

步骤五、选择涂层结合力、摩擦性性能测试相关方法对涂层织构化钻头滑动轴承进行测试。

通过本发明上述方案得到的织构化涂层钻头滑动轴承，利用了涂层和织构共同的减摩效果，利用表面织构产生流体动压润滑效应的特性来提高润滑油膜承载力，减小轴颈轴套之间的摩擦磨损，进一步改善滑动轴承摩擦磨损性能；还利用织构增加基体粗糙度与涂层工艺结合大大提升涂层与基体结合强度，缓解涂层在滑动轴承运行过程中易剥落的问题，增加表面耐腐、耐磨的能力。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。