Angesichts des weltweit steigenden Energiebedarfs verlangt die Ölexplorations- und -förderungsindustrie immer effizientere und langlebigere Bohrwerkzeuge. Vor diesem Hintergrund wurde die Plasmabeschichtungstechnologie mit polykristallinem kubischem Bornitrid (PDC) für Ölbohrmeißel entwickelt.

PDC ist ein superhartes Material aus Siliziumkarbidpartikeln in Kombination mit Metall. Es zeichnet sich durch seine extrem hohe Härte und Verschleißfestigkeit aus und ist daher ein ideales Bohrmaterial. Im Einsatz können PDC-Bohrer jedoch durch heftige Stöße und Reibung Oberflächenschäden erleiden, was zu einer verkürzten Lebensdauer führen kann. Um dieses Problem zu lösen, haben Wissenschaftler die Plasmaspritztechnologie entwickelt.

Plasmaspritzen ist ein Verfahren, bei dem durch eine Lichtbogenentladung ein Hochtemperaturplasma aus Metall- oder Keramikpulver erzeugt und auf die Oberfläche eines Substrats beschleunigt wird, um dort eine Beschichtung zu bilden. Mit dieser Technologie lässt sich auf PDC-Bohrern eine starke, korrosionsbeständige Beschichtung mit hervorragenden Gleiteigenschaften erzeugen, wodurch die Lebensdauer und Effizienz der Bohrer erhöht wird.

Die Plasmabeschichtungstechnologie spielt bei der Herstellung von PDC-Ölbohrkronen eine entscheidende Rolle. Durch die Auswahl geeigneter Spritzmaterialien lassen sich Härte, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung bedarfsgerecht anpassen. Während des Spritzvorgangs beschleunigt das Plasma das Metall- oder Keramikpulver auf Überschallgeschwindigkeit, kühlt es schnell ab und verfestigt es zu einer harten, dichten Struktur. Diese Struktur schützt das PDC-Substrat nicht nur effektiv vor Beschädigungen, sondern erhöht auch dessen mechanische Festigkeit und Haltbarkeit.

Darüber hinaus kann die Plasmabeschichtungstechnologie den Reibungskoeffizienten zwischen der Oberfläche des PDC-Bohrers und den Gesteinssplittern verbessern. Da die Beschichtung einen niedrigeren Reibungskoeffizienten und bessere selbstschmierende Eigenschaften aufweist, reduziert sie die beim Bohren entstehende Reibung und verbessert die Bohrleistung. Gleichzeitig verhindert die Technologie wirksam die Erosion des Substratmaterials bei Kontakt mit säurehaltigen oder anderen korrosiven Medien.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Anwendung der PDC-Plasmabeschichtungstechnologie für Ölbohrkronen große Vorteile für die Ölförderungs- und -förderungsindustrie bietet. Durch das Aufsprühen einer robusten und langlebigen Beschichtung kann die Lebensdauer der Bohrkrone erhöht, die Wartungskosten gesenkt und der Bohrvorgang beschleunigt werden. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt von Wissenschaft und Technologie dürfte diese Technologie künftig breiter eingesetzt werden und im Energiebereich eine wichtigere Rolle spielen.