本发明设涉及石油天然气工业油气开发用管材表面处理方法，特别涉及一种在深井、超深井油气开发中使用的钛合金钻具表面耐磨涂层及其制备方法。
背景技术：
1、随着石油天然气开发的进一步深入，许多我国西部和西南油气田具有高温(大于140℃)、高压(大于100mpa)、井深(大于5000m)并含高腐蚀介质(co2、h2s、cl－)等苛刻环境，为了适应这些油气田开发中对油套管耐腐蚀性的要求，考虑到钛合金材料具有比强度高、耐蚀性优异、弹性模量低、易于冷成型、耐海水冲刷等优良特性，钛合金管已经被引入制造钻具管并具有非常优异的性能表现。
2、但由于油气开发工况极端苛刻，在深井及水平井的钻进过程中，钻具需要和岩石井壁发生大量的碰撞和摩擦，特别是使用钛合金制备的钻具材料比钢制钻杆更容易发生磨损问题，因此需要在钛合金钻具表面进行表面处理，以满足井下钻探过程中的耐磨耐冲击需求，实现钛合金钻具产品在油气开采领域的工业化应用。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种钛合金钻具表面耐磨涂层及其制备方法，制得的涂层可以使钛合金钻具在井下钻井的过程中不但具有较高的硬度、耐磨性和抗冲击性能，同时还具有一定的耐腐蚀性能，可以满足深井、超深井钻探中钛合金钻具的使用需要。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钛合金钻具表面耐磨涂层，包括多层混合粉末，多层混合粉末为按照梯度比例混合的基体粉末和强化粉末，并按照基体粉末含量从大到小依次在钛合金钻具表面铺设混合粉末，熔覆，得到钛合金钻具表面耐磨涂层；
3、所述基体粉末与钛合金钻具合金成分相同，具体包括粒度不同的第一合金粉末和第二合金粉末。
4、进一步的，所述多层混合粉末包括混合粉末1、混合粉末2、混合粉末3和混合强化粉末，具体的：
5、混合粉末1包括第一合金粉末与强化粉末，混合比例为80～90:10～20；
6、混合粉末2包括第一合金粉末与强化粉末，混合比例为40～60:40～60；
7、混合粉末3包括第二合金粉末与强化粉末，混合比例为10～20:80～90；
8、混合强化粉末包括强化粉末和co粉末，混合比例为70～90:10～30。
9、进一步的，所述第一合金粉末的粒度为100μm～200μm，所述第二合金粉末的粒度为200μm～300μm。
10、进一步的，所述强化粉末包括wc粉末、b4c粉末或tic粉末，粒度为10μm～50μm。
11、进一步的，所述co粉末的粒径为50μm～100μm。
12、进一步的，将与钛合金钻具合金成分相同的合金棒材或者管材进行机械切割、研磨制得粒度不同的第一合金粉末和第二合金粉末。
13、本发明还提供一种钛合金钻具表面耐磨涂层的制备方法，具体步骤如下：
14、s1清洁钛合金钻具表面；
15、s2按照基体粉末含量从大到小依次在钛合金钻具表面铺设多层混合粉末，每铺设一层混合粉末进行一次熔覆，直至多层混合粉末全部熔覆完毕，得到熔覆层；
16、s3对熔覆层进行热处理、打磨得到钛合金钻具表面耐磨涂层。
17、进一步的，s2中，所述熔覆具体为：
18、s2.1使用耐高温塑料膜对钛合金钻具表面待熔覆区域局部密封，保持有出气通道，使用99.9％以上纯度氩气从加工头上方持续供入，内部空气从两侧缝隙排出；
19、s2.2从混合粉末边缘开始熔覆，采用50％的搭接率熔覆至多层混合粉末全部熔覆完毕，得到熔覆层；
20、所述熔覆为激光熔覆，光斑直径3mm～6mm，激光功率为1000w～1600w，扫描速度5～15mm/s。
21、进一步的，s2中，多层混合粉末每层的铺设厚度相同，均为0.3mm～0.6mm。
22、进一步的，s3中，所述热处理的温度为500℃～9000℃，时间为1h～3h。
23、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
24、本发明提供一种钛合金钻具表面耐磨涂层及其制备方法，采用和钛合金钻具基体一样的基体粉末，混合粉末采用梯度比例混合设计，因此不但适用于各种钛合金材料，而且制得的耐磨涂层与钛合金钻具基体融合性好、过渡自然，结合力强。
25、本发明的耐磨涂层可以有效的降低钛合金钻具在钻井过程中井壁岩石及管材对钻具的磨损、冲击等，提高钻具表面抗摩擦磨损性能。
26、本发明的耐磨涂层的制备方法可适用于各种规格的钛合金钻具，为钛合金钻具提供更广的应用空间。
1.一种钛合金钻具表面耐磨涂层，其特征在于，包括多层混合粉末，多层混合粉末为按照梯度比例混合的基体粉末和强化粉末，并按照基体粉末含量从大到小依次在钛合金钻具表面铺设混合粉末，熔覆，得到钛合金钻具表面耐磨涂层；
2.根据权利要求1所述的一种钛合金钻具表面耐磨涂层，其特征在于，所述多层混合粉末包括混合粉末1、混合粉末2、混合粉末3和混合强化粉末，具体的：
3.根据权利要求1所述的一种钛合金钻具表面耐磨涂层，其特征在于，所述第一合金粉末的粒度为100μm～200μm，所述第二合金粉末的粒度为200μm～300μm。
4.根据权利要求1所述的一种钛合金钻具表面耐磨涂层，其特征在于，所述强化粉末包括wc粉末、b4c粉末或tic粉末，粒度为10μm～50μm。
5.根据权利要求2所述的一种钛合金钻具表面耐磨涂层，其特征在于，所述co粉末的粒径为50μm～100μm。
6.根据权利要求1所述的一种钛合金钻具表面耐磨涂层，其特征在于，将与钛合金钻具合金成分相同的合金棒材或者管材进行机械切割、研磨制得粒度不同的第一合金粉末和第二合金粉末。
7.权利要求1～6中任一项所述的一种钛合金钻具表面耐磨涂层的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
8.根据权利要求7所述的一种钛合金钻具表面耐磨涂层的制备方法，其特征在于，s2中，所述熔覆具体为：
9.根据权利要求7所述的一种钛合金钻具表面耐磨涂层的制备方法，其特征在于，s2中，多层混合粉末每层的铺设厚度相同，均为0.3mm～0.6mm。
10.根据权利要求7所述的一种钛合金钻具表面耐磨涂层的制备方法，其特征在于，s3中，所述热处理的温度为500℃～9000℃，时间为1h～3h。
