[发明专利]石油钻杆内孔壁纳米金属陶瓷电沉积复合镀层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电沉积复合强化技术领域，具体涉及一种石油钻杆内壁改性技术领域，通过在石油钻杆内孔壁上制备纳米金属陶瓷电沉积复合镀层以提高石油钻杆内孔壁的耐磨性和耐腐蚀性。

背景技术

石油钻杆是石油勘探中必须使用的结构材料，随着石油勘探与开采的需要，对石油钻杆的耐磨耐腐蚀等性能提出了更高的要求。由于传统石油钻杆的耐磨性和耐腐蚀性较差，限制了其应用。为了提高传统石油钻杆的耐磨性和耐腐蚀性，必须对其进行表面改性。改善其耐磨耐腐蚀性，减少其磨损腐蚀的最有效、最简便的方法是对其表面进行涂层处理，利用涂层在基体和外界环境之间形成屏障，减少石油钻杆的磨损和腐蚀。为了确保涂层具有良好的保护作用，要求涂层必须均匀致密且与基体结合良好。目前，国内外普遍采用的制备涂层的方法主要包括电刷镀、化学镀和气相沉积等。

迄今为止，对石油钻杆内孔壁进行处理以达到耐磨耐腐蚀等特性的方法还未见于报道。通过电化学进行处理的方法，即电刷镀，可在石油钻杆的基体内孔壁表面镀一层所需性能的金属或合金。随着纳米材料科学的发展，人们对纳米微粒独特的物理及化学性质的认识不断深化。将纳米材料加入到镀层中形成纳米复合镀层，由于纳米材料的优良性能，必将复合镀层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性产生重要的影响。目前，石油钻杆内孔壁纳米金属陶瓷电沉积复合镀层及其制备方法技术还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种石油钻杆内孔壁耐磨耐腐蚀纳米复合镀层的制备方法，先在石油钻杆内孔壁上用电刷镀的方法镀上致密的镍作打底层、再用电刷镀方法镀一层含纳米金属陶瓷颗粒的复合镀层，以提高石油钻杆的硬度、耐磨性及腐蚀性等性能，使其得到更广泛的应用。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种石油钻杆内孔壁纳米金属陶瓷电沉积复合镀层，其特征是，采用电刷镀的方法，在所述石油钻杆内孔壁上用快镍镀液镀上镍为打底层，在所述打底层上再镀一层含纳米金属陶瓷颗粒的复合镀层。

一种石油钻杆内孔壁纳米金属陶瓷电沉积复合镀层的制备方法，以电净、活化为前处理工艺，然后采用以硫酸镍为主盐的镀液进行电刷镀，在石油钻杆基体内孔壁上形成一层致密的镍层作为打底层，以确保石油钻杆基体不与电镀溶液发生反应以及电偶腐蚀；最后在所述打底层上进行电刷镀纳米金属陶瓷复合镀；具体工艺如下：

（1）电净：将石油钻杆置于加热到20～50℃的电净溶液中浸泡，接通电源清洗，除去石油钻杆表面油污杂质金属；

（2）活化：室温下将电净后的石油钻杆置于用硫酸（H₂SO₄）、氯化钠（NaCl）和水配成的活化溶液中浸泡，除去表面杂质、氧化物和活化表面组织有利于电刷镀的进行；

（3）电刷镀打底层的制备：将醋酸铵（CH₃COONH₄）、硫酸镍（NiSO₄·6H₂O）、氯化镍（NiCl₂）、草酸铵（(NH₄)₂C₂O₄）、柠檬酸铵（C₆H₅O₇(NH₄)₃）、氨水（NH₃·H₂O）、十二烷基硫酸钠（C₁₂H₂₅SO₄Na）、糖精（C₇H₅O₃NS）和水配制成快镍镀液，将快镍镀液置于恒温水浴锅中加热到40℃；石油钻杆接电源的负极，选择电刷镀电压10V，绕石油钻杆旋转的线速度为6～12m/min的参数进行电刷镀，电刷镀时间为60秒；使溶液充分浸湿石油钻杆表面后接通电源进行电刷镀，在石油钻杆表面镀上一层致密的亮白色的镍层；