[发明专利]一种石油管接箍磷化工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及一种表面化学镀膜技术，尤其是一种由高硬度耐磨纳米颗粒及较耐磨的锰系磷化膜基体对碳钢进行防腐防磨磷化的技术。

背景技术：

磷化是金属与稀磷酸或酸性磷酸盐溶液反应而形成磷酸盐保护膜的过程。目前市场上存在的磷化液主要是锌系、钙系、铁系或其复合液。所得到的磷化膜的质地疏松，耐磨性及抗磨性都不是很好，在要求较高的场合，如在石油套管接箍螺纹磷化中，由于螺纹咬合抗力较大，普通磷化膜易脱落，不能起到润滑耐磨的作用。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种石油管接箍磷化工艺，通过加入高硬度耐磨纳米颗粒，并选用较耐磨的锰系磷化膜基体，提高磷化膜的抗磨耐磨性，保证生产需要。

本发明的目的是这样实现的：

1)首先配制锰系磷化基液：将重量份数比为磷酸2.0-8.0，马日夫盐1-10，硝酸锰2-8，硝酸锌0.5-5，硝酸钠3.0-5.0，亚硝酸钠1-4，双氧水0.5-6，软化水45-60，在室温下混合制得；

2)然后对锰系磷化基液改性：在基液中加入纳米α-Al₂O₃(80-100nm)，加入重量份数比为1∶100-1∶130，加入分散剂AOS，使纳米α-Al₂O₃均匀分散在基液；

3)石油管接箍磷化：在温度为150-200℃范围内，放入石油管接箍，碳钢试件经复合磷化处理后，纳米α-Al₂O₃和磷化膜在钢表面共沉积，形成了纳米α-Al₂O₃复合锰系磷化膜；

4)检测：扫描电镜、能谱、电子探针、X-射线衍射结果表明，α-Al₂O₃在复合膜中均匀分布，磷化膜层的主要成分有：α-Al₂O₃、Zn₃(PO₄)₂·4H₂O、Mn₃(PO₄)₂·2H₂O、ZnMn₂(PO₄)₂·4H₂O。

使用这种纳米抗磨磷化液后，经检测加入纳米α-Al₂O₃的锰系磷化膜的耐磨性有明显的增强；最佳配方条件下磷化膜耐磨擦次数由以前的75次提高到160次；失重量减少3倍；同时摩擦系数由0.52减小到0.23。

具体实施方式：

首先配制锰系磷化基液：将重量份数比为磷酸6.0，马日夫盐7.0，硝酸锰7.0，硝酸锌3.7，硝酸钠4.8，亚硝酸钠1.0，双氧水1.3，软化水60，在室温下混合制得；

然后对锰系磷化基液改性：在基液中加入纳米α-Al₂O₃(80-100nm)，加入重量份数比为1∶118，加入分散剂AOS，使纳米α-Al₂O₃均匀分散在基液；

石油管接箍磷化：在温度为150-160℃内，放入石油管接箍，碳钢试件经复合磷化处理三小时后，纳米α-Al₂O₃和磷化膜在钢表面共沉积，形成了纳米α-Al₂O₃复合锰系磷化膜；

检测：扫描电镜、能谱、电子探针、X-射线衍射结果表明，α-Al₂O₃在复合膜中均匀分布，磷化膜层的主要成分有：α-Al₂O₃、Zn₃(PO₄)₂·4H₂O、Mn₃(PO₄)₂·2H₂O、ZnMn₂(PO₄)₂·4H₂O；耐磨擦次数为156次；摩擦系数由为0.27。