[發(fā)明專利]一種用于高鉻鋼表面鍍層制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810035028.3
• 申請(qǐng)日: 2008-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN101545126A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王琍;唐豪清;許順華;曹世榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司;上海淵輝金屬表面處理有限公司
• 主分類號(hào): C25D5/12
• 分類號(hào): C25D5/12;C25D5/36;C25D5/48
• 代理公司: 上海東信專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 楊丹莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電沉積技術(shù)，尤其是涉及用電沉積方法在高鉻鋼油套管接箍表面制備銅錫合金鍍層，是一種高鉻鋼油套管螺紋和密封面表面鍍層的制備技術(shù)，以提高油套管接頭的抗粘著性能。

背景技術(shù)

油套管是油氣田勘探、開發(fā)中必須使用的產(chǎn)品，通過螺紋把單根油套管連接成數(shù)千米能承受各種載荷的管柱，連接螺紋的質(zhì)量指標(biāo)之一，就是保證重復(fù)上、卸扣螺紋不發(fā)生粘著失效。油套管接頭由內(nèi)螺紋和外螺紋組成，使用過程通過上扣和卸扣進(jìn)行螺紋的擰緊和松開，螺紋接頭相當(dāng)于一對(duì)摩擦副，當(dāng)內(nèi)螺紋和外螺紋表面相互接觸時(shí)，從微觀來看，兩個(gè)接觸體的實(shí)際接觸面積只在結(jié)合表面少數(shù)微凸體上，由于接觸壓力很高，引起微凸體塑性變形，局部形成焊合點(diǎn)，同時(shí)由于內(nèi)螺紋和外螺紋材質(zhì)相同，互溶性大，在內(nèi)外螺紋表面的相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，引起油套管螺紋接觸部位金屬遷移，即產(chǎn)生粘著失效。為防止油套管螺紋粘著失效的發(fā)生，目前油套管生產(chǎn)廠普遍采用對(duì)油套管連接部位一端螺紋進(jìn)行表面處理，對(duì)碳鋼和低合金鋼普遍采用磷化或鍍青銅等表面處理。但隨著酸性油氣田的開采，對(duì)材料的抗腐蝕性能要求越來越高，適應(yīng)于高耐腐蝕的高鉻鋼油套管產(chǎn)品已開始大量應(yīng)用，由于其鉻含量大于10％，合金含量已達(dá)20％左右，使用傳統(tǒng)的鍍層方法，已不能保證表面的鍍層質(zhì)量，必須使用新的鍍層工藝進(jìn)行表面處理，來保證高鉻鋼油套管產(chǎn)品的抗粘著性能要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于高鉻鋼表面鍍層制備方法，能夠提高油套管接頭的抗粘著性能，滿足油套管重復(fù)上卸扣完整性要求。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種用于高鉻鋼表面鍍層制備方法，其包含以下步驟：脫脂、冷清洗、弱腐蝕、弱腐蝕+鍍鎳、冷清洗、鍍銅錫合金、冷清洗、鈍化、冷熱清洗、浸鉬。

(1)脫脂：將高鉻鋼接箍放入磷酸三鈉25～50g/L、碳酸鈉25～50g/L、氫氧化鈉20～70g/L組成的堿性脫脂劑中脫脂，脫脂溫度為40～80℃；用堿溶液對(duì)皂化性油脫的皂化作用，或用表面活性劑對(duì)非皂化性油脫的乳化作用，除去工件表面的油脂，時(shí)間以脫干凈為止；

(2)冷清洗：溫度為室溫，時(shí)間≥20sec；以去除工件表面吸附的乳化劑；

(3)弱腐蝕：在鹽酸中活化，預(yù)除高鉻鋼表面鈍化膜，鹽酸濃度為20％～36％、時(shí)間為40～70sec、溫度為20～50℃；鍍層的結(jié)合力與基體材料的性質(zhì)有密切關(guān)系，在金屬表面上施鍍，結(jié)合力主要表現(xiàn)為金屬與金屬間的鍵合；高鉻鋼是一種表面極易鈍化的合金，形成的致密鈍化膜影響合金基體與其表面鍍層的結(jié)合力，明顯的可能出現(xiàn)起泡、脫落；不明顯的，表面鍍層看似平整，但經(jīng)不起彎曲劃痕等結(jié)合力試驗(yàn)，使用酸洗活化法，除去高鉻鋼表面鈍化膜，獲得活化潔凈的表面，為下一步鍍鎳做好準(zhǔn)備；

(4)弱腐蝕、鍍鎳：在含鹽酸和氯化鎳的溶液中活化、陰極電沉積鎳，氯化鎳含量為100～500g/L、20％～36％濃度鹽酸使得鎳溶液PH≤1、電流密度為0.5～7A/dm²、溫度為20～50℃，時(shí)間為1～7min；要獲得結(jié)合力可靠的表面鍍層，必須使高鉻鋼表面完全沒有鈍化膜，在鍍鎳槽中進(jìn)一步采取活化處理，獲得完全活化潔凈的表面，隨后在瞬間鍍上鎳，避免在高鉻鋼上再次形成鈍化膜；

(5)冷清洗：溫度為室溫，時(shí)間≥20sec；

(6)鍍銅錫合金：將氰化鈉10～40g/L、氰化亞銅5～40g/L、氫氧化鈉10～50g/L、錫酸鈉20～60g/L配制成的鍍液加熱，溫度為25～55℃、陰極電流密度為1～10A/dm²、時(shí)間為30～90min，進(jìn)行電沉積銅錫合金鍍層制備，鍍層厚度為7～17微米；

(7)冷清洗：溫度為室溫，時(shí)間≥20sec；

(8)鈍化：將鍍有銅錫合金的高鉻鋼置于鉻酸10～70g/L、重鉻酸鉀5～40g/L、98％濃度硫酸1～5ml/L配制成的鈍化溶液中鈍化；以隔絕涂層與空氣的接觸，防止銅錫合金鍍層發(fā)生銅綠變色，鈍化為室溫，時(shí)間為5～10sec；

(9)冷、熱清洗：冷清洗溫度為室溫，時(shí)間≥20sec；熱清洗溫度≥60℃，時(shí)間≥20sec；

(10)浸鉬：鉬2～10％配制成鉬溶液，室溫條件下，浸鉬時(shí)間為5～10sec；浸鉬對(duì)鈍化后的涂層進(jìn)一步保護(hù)，延長銅錫合金鍍層發(fā)生銅綠變色的時(shí)間。

本發(fā)明在高鉻鋼上先預(yù)鍍鎳，再在鍍鎳的表面完成鍍銅錫合金的表面鍍層，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是：提高了油套管接頭的抗粘著性能，實(shí)現(xiàn)了油套管接頭上卸扣完整性，保證高鉻鋼油套管的使用性能。

具體實(shí)施方式