[發明專利]一種用于錳系磷化處理前的表面調整液、制備方法及應用

有效

• 申請號: 200710045331.7
• 申請日: 2007-08-28
• 公開（公告）號: CN101376970A
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發明（設計）人: 馬劉寶
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C23C22/78
• 分類號: C23C22/78;E21B17/02
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所
• 代理人: 劉立平

技術領域

本發明涉及一種用于錳系磷化處理前的表面調整液、制備方法及應用，特別是涉及一種用于油井管的螺紋接頭實施磷化處理前所使用的表面調整液、制備方法及應用。

背景技術

磷化是大幅度提高金屬表面耐腐蝕性的一個簡單可靠、費用低廉、操作方便的工藝方法，因此被廣泛的應用在實際生產中。

油井管的螺紋接頭是油井管的重要聯接部件，螺紋接頭的粘著磨損是各類油井管使用中最常見的損傷失效形式。按API(美國石油協會)的要求，油井管的連接螺紋上、卸有一定的次數后，沒有被稱為粘著磨損的不可恢復的嚴重的擦傷發生，以保持氣密性和液密性。為防止粘著現象的發生，目前對油井套管的螺紋接頭的表面處理普遍采用磷化處理，通過此種方法處理后在金屬表面形成一定的磷化膜。

磷化處理，是指將鋼鐵件經過一定的化學或電化學處理使鋼鐵件表面形成一層以難溶的磷酸鹽為主要成分的化學轉化膜。現代磷化工藝流程一般為：脫脂→水洗→除銹→表調→磷化→水洗→烘干。磷化工藝操作簡便，成本低廉，經過磷化處理的工件，其優良的物理機械性能——強度、硬度、彈性、磁性、延展性等保持不變，而被處理的鋼鐵件表面，由于形成均勻致密的磷化膜，其表面的耐摩擦性能大大提高，可有效提高油井管接頭的抗粘扣性能。在管接頭進行磷化反應之前為了去除表面的油污，通常需要采用堿性清洗劑進行清洗，清洗液的pH值較高，殘留在接頭表面會使磷化膜的晶粒粗大，磷化反應的時間長，對磷化膜的外觀、耐蝕性和耐磨性造成不利的影響。因此，在進行磷化處理前往往需要對工件表面進行化學成分調整處理，以利于后序磷化處理時獲得滿意的磷化膜。

所謂表面調整是在含有表面調整劑的溶液中對工件進行表面活化處理。為了克服由脫脂處理帶來的種種不利影響，常常要對工件進行表面調整處理。表面調整處理可以改善工件表面狀態，使磷化過程中形成結晶細小、均勻、致密的磷化膜。

磷化前零件的表面處理對磷化膜質量影響極大，尤其對于高溫或強堿清洗，由于鋼表面上的活性點轉變成氧化物或氫氧化物，使構成磷化膜的結晶晶核減少，因而促使生成稀疏粗大的結晶，影響磷化質量，尤其是低溫薄層里邊化及低鋅磷化對預處理特別敏感，不進行表面調整處理，就難形成磷化膜。

最初采用的是3～5％的草酸水溶液做磷化表面調整劑。現在采用效果更好的磷酸鈦膠體溶液處理，該磷酸鈦膠體溶液由于膠粒表面能很高，對物體表面有極強的吸附作用，膠體微粒吸附在零件表面上形成均勻的吸附層。在磷化時，這層極薄的吸附層就是一層分布均勻，數量極多的磷酸鹽結晶晶核，因而促進結晶均勻快速形成，限制了大晶體的生長。其結果就促使了磷化膜的細化和致密，提高了成膜性，縮短了磷化時間，降低膜厚，同時也能消除鋼鐵表面狀態的差異對磷化質量的影響。在工藝生產中，表面調整劑的用量約為0.5g/m²，在生產中應注意保持槽液的良好，避免沉淀。另外應防止堿酸及磷化液進入表面調整工作液，以防止工作液因污染而失效。

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，而提供一種適用于油井管螺紋接頭的磷化處理前的表面調整處理液。采用本發明的表面調整處理液，由于工件在表面調整液中處理后直接進入磷化反應，能消除前處理工序——除油除銹造成的缺陷，增加磷化結晶活性點，因此，有利于磷化膜均勻成長，在降低磷化工作溫度和縮短磷化時間的同時，可提高磷化膜的外觀質量，改善結晶度、耐蝕性和耐磨性。

發明內容

本發明的第一個目的是提供一種用于錳系磷化處理前的表面調整液。

本發明還提供上述表面調整液的制備方法。

本發明還提供上述表面調整液的應用。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明提供一種用于錳系磷化處理前的表面調整液，其組成配比為：膠體錳鹽0.02～10g/L、焦磷酸三鈉0.001～5g/L、余量為水，其中，所述的膠體錳鹽組成包括硝酸錳、磷酸一氫鈉和聚乙烯醇。焦磷酸三鈉的主要作用是分散，有利于獲得細小均勻的溶膠，膠體錳鹽的作用主要是提供吸附的晶核。

本發明所述的用于錳系磷化處理前的表面調整液，其中較好地是，所述的膠體錳鹽組成包括以質量百分比計30～80的硝酸錳、20～70的磷酸一氫鈉和0～5的聚乙烯醇。

根據本發明所述的用于錳系磷化處理前的表面調整液，其中較好地是，硝酸錳與磷酸一氫鈉的比例范圍在0.5∶1～5∶1之間。

根據本發明所述的用于錳系磷化處理前的表面調整液，其中較好地是，所述的表面調整液pH值在9～10之間。