[发明专利]一种钛合金接箍镀铜的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料表面改性技术领域，具体涉及一种钛合金接箍镀铜的方法。

背景技术

随着世界对油气资源需求的日益增长，促使油气田的开发逐渐向纵深发展，一些高压高温、超高压高温井亟待开发。由于高压高温、超高压高温井一般含有CO₂、H₂S和Cl^-，苛刻的井底温度、压力及腐蚀工况条件迫切需要使用高强度的耐蚀石油管材。钛合金管材具有高的比强度和极强的CO₂+H₂S+Cl^-腐蚀抗力，因此国内外很多研究机构都在进行钛合金管材的开发，使得钛合金管材的研究和应用成为目前高压高温、超高压高温井选材和腐蚀控制最热门的课题。

钛合金表面硬度较低、耐磨性较差，钛合金管材以螺纹方式连接时，在上卸扣过程中容易发生咬合、粘扣现象，破坏了管柱的结构完整性与密封完整性，并带来一定的安全隐患。因此要使得钛合金油井管能够在苛刻环境中安全使用，必须首先解决钛合金的咬合问题。铜金属塑性好，应用在金属材料表面可以降低摩擦系数，减小摩擦力，从而可以改善螺纹的咬合现象。因此，目前许多高钢级油井管的接箍都采用镀铜工艺来改善其咬合问题。

然而，由于钛合金化学活性较高，表面很容易形成一层致密氧化膜，导致镀层和钛合金基体的结合力较差，在上卸扣过程中镀层经常脱落。另外，采用电镀方法在接箍内螺纹上镀铜时，由于螺纹的起伏结构造成电场分布不均匀，从而导致镀铜层在接箍内螺纹上分布不均匀，对螺纹的尺寸精度造成一定影响。因此，在钛合金接箍表面镀覆一层结合力较高、分布均匀的镀铜层对于钛合金油井管的应用具有重要意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种钛合金接箍镀铜的方法，可解决镀铜层与钛合金基体结合力差及分布不均匀的技术问题，在钛合金接箍表面获得具有良好结合能力且分布均匀的镀铜层。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种钛合金接箍镀铜的方法，包括以下步骤：

1）化学除油

将接箍放入80~90℃的化学除油溶液中，浸泡5~10分钟，化学除油溶液为包括NaOH、Na₂CO₃、Na₃PO₄和Na₂SiO₃的水溶液，浓度分别为50~60g/L、15~20g/L、15~20g/L和10~15g/L；

2）水洗

将除过油的接箍先在温水里浸泡，然后在流水下冲洗，清除工件表面的除油溶液；

3）酸洗

将步骤2）处理后的接箍立即放入酸洗液中进行酸洗，温度为室温，时间2~5分钟，酸洗液为包括100~120mL/L的HNO₃和60~80mL/L的HF水溶液；

4）活化

将酸洗后的接箍立即放入活化液中进行活化，温度30~40℃，时间20~30分钟，活化液pH小于6，活化液为包括乙二醇600~700mL/L、酸性氟化铵20~35g/L、氯化镍40~50g/L、乳酸10~20ml/L和醋酸180~200ml/L的水溶液；

5）化学预镀镍

将步骤4）经过活化后的接箍放入化学镀镍溶液里面进行化学预镀镍，温度为80~90℃，时间60~80分钟，溶液pH值为4~6，化学预镀镍溶液为包括硫酸镍20~30g/L、次亚磷酸钠20~33 g/L、乳酸20~30ml/L和醋酸钠10~15 g/L的水溶液；

6）水洗

将预镀镍的接箍先在温水里浸泡，然后在流水下冲洗，清除工件表面的化学镀镍溶液；

7）化学镀铜

将步骤6）处理完的接箍放入化学镀铜溶液里面进行化学镀铜，温度为40~50℃，时间80~100分钟，溶液pH值为10~12，化学镀铜溶液为包括硫酸铜6~10g/L、甲醛8~12g/L和酒石酸钾钠16~24g/L的水溶液；

8）水洗烘干

将镀铜的接箍在流水下冲洗，清除工件表面的化学镀铜溶液，然后烘干；

9）稳定化处理

将步骤8）处理完的接箍置于130~150℃的炉子中处理1~1.5小时，然后取出降至室温。

本发明的有益效果如下：

1）金属镍和大多数金属具有良好的结合力，因此在钛合金接箍和镀铜层之间预镀一层金属镍，有利于提高镀铜层和钛合金基体的结合力。