Angesichts des wachsenden weltweiten Energiebedarfs fordert die Ölexplorations- und -förderungsindustrie immer effizientere und langlebigere Bohrwerkzeuge. Vor diesem Hintergrund ist die PDC-Plasmabeschichtungstechnologie (polykristallines kubisches Bornitrid) für Ölbohrmeißel entstanden.

PDC ist ein superhartes Material aus Siliziumkarbidpartikeln in Kombination mit Metall. Es verfügt über eine extrem hohe Härte und Verschleißfestigkeit und ist somit ein idealer Bohrwerkstoff. Allerdings sind PDC-Bohrer während des Einsatzes anfällig für Oberflächenschäden durch heftige Stöße und Reibung, was zu einer verkürzten Lebensdauer führen kann. Um dieses Problem zu lösen, haben Wissenschaftler die Plasmaspritztechnologie entwickelt.

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

Bei der Herstellung von PDC-Ölbohrkronen spielt die Plasmabeschichtungstechnologie eine entscheidende Rolle. Erstens können durch die Auswahl geeigneter Spritzmaterialien Härte, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung bedarfsgerecht eingestellt werden. Zweitens beschleunigt das Plasma beim Spritzvorgang das Metall- oder Keramikpulver auf Überschallgeschwindigkeit, kühlt es schnell ab und verfestigt es zu einer harten und dichten Struktur. Diese Struktur schützt das PDC-Substrat nicht nur wirksam vor Beschädigungen, sondern erhöht auch seine mechanische Festigkeit und Haltbarkeit.

Darüber hinaus kann die Plasma-Cladding-Technologie den Reibungskoeffizienten zwischen der Oberfläche des PDC-Bohrmeißels und den Gesteinssplittern verbessern. Da die Beschichtung einen niedrigeren Reibungskoeffizienten und bessere Selbstschmiereigenschaften aufweist, verringert sie die beim Bohren entstehende Reibung und verbessert die Bohreffizienz. 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 der Ölexplorations- und -förderungsindustrie große Vorteile bringt. Durch das Aufsprühen einer starken und langlebigen Beschichtung kann die Lebensdauer des Bohrers erhöht, Wartungskosten gesenkt und der Bohrvorgang beschleunigt werden. Man geht davon aus, dass diese Technologie angesichts des kontinuierlichen Fortschritts von Wissenschaft und Technologie in Zukunft häufiger eingesetzt werden und eine wichtigere Rolle im Energiebereich spielen wird.