[发明专利]一种新型自润滑铁基涂层接箍的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型自润滑铁基涂层接箍的制备工艺。

背景技术

当前，在腐蚀环境轻微的油田，随着油井的深度不断加大，接箍面临着越来越严峻的磨损问题。在这种条件下，经过表面技术处理的普通接箍由于极大地提高了其耐磨性能，较好地适应了油井的环境。其中表面喷焊铁基自熔合金涂层操作简便，也能较大地提高普通接箍的耐磨性能，一定程度上延长了接箍的使用寿命。然而，使用发现单纯的铁基喷焊涂层仍存在问题，特别是在偏磨严重的油井中，由于常常出现接箍/油管的干摩擦，接箍的耐磨性仍然不能满足要求，同时高硬度的铁基涂层容易使油管内壁被擦伤。

针对以上问题，一般通过两个途径解决：一是改用镍基自熔合金喷焊涂层接箍代替铁基涂层，但镍基涂层的成本远高于铁基涂层，由此带来的成本压力较大；二是在铁基涂层中添加一定比例的固体润滑剂，如MoS₂或石墨等，但由于涂层重熔工艺过程中产生相当高的温度，会使MoS₂发生分解，石墨也会在该过程中使涂层形成气孔，不仅使其自润滑性能受到影响，也使得铁基涂层的孔隙率增高，不利于涂层的性能。由此可见，开发一种新型表面处理工艺，在成本较低的前提下，使铁基涂层的耐磨性能得到大幅提高，同时不会影响到涂层的组织，对于更好地解决油田轻微腐蚀环境下偏磨接箍的磨损问题非常有意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型自润滑铁基涂层接箍的制备工艺，在铁基喷焊涂层表面形成润滑效果显著的FeS固体润滑层，使得利用这种方法制作的抽油杆接箍不仅孔隙率可以降低，而且具有更强的耐磨性，同时可以改善对油管内壁的磨损形貌。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种新型自润滑铁基涂层接箍的制备工艺，其特征是，它包括下列步骤：

步骤一、接箍表面喷焊涂层的制备；

1)、选取市售的Fe55自熔合金粉末，其具体成分按照质量百分含量分别为：碳0.8％～4.5％，铬15％～50％，硅2.0％～5.0％，硼1.5％～4.0％，镍4.0％～20％，余量为铁，粒度范围20μm～102μm；

2)、在100℃-120℃的烘干箱中对Fe55自熔合金粉末进行干燥处理；

3)、抽油杆接箍表面预处理，对抽油杆接箍表面进行喷砂粗化处理，并使表面活化，保证表面清洁、无油污，将一个或数个接箍套设在一根金属杆上并将两端固定；

4)、对接箍表面预热、喷涂：首先，采用加热装置对接箍进行预热至执接箍表面微微发蓝，以提高接箍表面的温度，增加粉末的沉积率和结合强度；被预热后的接箍立刻用金属粉末喷枪喷涂Fe55自熔合金粉末，喷涂后得到涂层厚度在0.50mm～0.70mm范围的接箍；

5)、重熔冷却，采用加热装置对接箍表面进行加热，使其表面的合金涂层重熔，重熔温度控制在950℃-1050℃，即涂层出现镜面现象，并使接箍在转动状态下冷却至室温；

步骤二、对接箍表面进行抛光处理，使其表面涂层厚度在0.25mm～0.60mm范围，粗糙度不超过Ra0.8μm；

步骤三、对接箍表面进行低温离子渗硫工艺处理；

1)、将步骤二中得到的接箍去油洗净，然后将接箍端面置于低温离子渗硫炉中的工件盘上；2)、将装有硫粉的硫盒置于渗硫炉中，然后在800～1000V电压、20～50Pa大气压、300℃左右温度进行8小时左右的处理，使炉内的硫原子能够充分渗入接箍表面涂层中表面形成约10微米左右的FeS固体润滑层，然后停止加热使接箍随炉冷却至室温；3)、将冷却后的接箍在酒精溶液中清洗并在接箍表面涂抹黄油保护层。

本发明的优点

1.本发明新型自润滑铁基合金喷焊抽油杆接箍的制备方法，操作简便，容易控制，另外，低温离子渗硫工艺采用低成本的硫作为反应介质，不会引起成本的大幅升高；

2.本发明新型自润滑铁基合金喷焊抽油杆接箍的制备方法，其中采用在喷焊涂层表面渗硫处理，因此FeS的形成不会影响涂层本身的重熔效果，也不会增加涂层孔隙率，反而由于喷焊涂层存在的一定的孔隙率，成为硫原子渗入的通道，使得渗硫层可以在相对短时间内获得；

3.本发明新型自润滑铁基合金喷焊抽油杆接箍的制备方法，其中采用低温离子渗硫，由于温度低，不会使接箍发生变形或影响到基体的性能，同时由于固体润滑剂FeS的形成和孔隙率的降低，可使接箍表面粗糙度略有降低；