[发明专利]石油钻杆内孔壁纳米金属陶瓷电沉积镀层及其制备方法

说明书

本发明公开了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，包括如下步骤：将氨基磺酸镍、硫酸镍、铬酐、糖精钠、纳米氮化钛、羟乙基磺酸钠和水混合，调节体系pH值为5‑5.3，搅拌得到镀液；将石油钻杆内孔壁表面进行打磨抛光，然后依次经出油、酸洗活化、预沉积处理；采用所得镀液进行一次施镀；向所得镀液中加入纳米金属陶瓷粒子，调节体系pH值为4‑4.2，对一次施镀后产物进行二次施镀；将二次施镀后产物经水洗后，采用精密磨床进行磨削加工，得到内孔壁电沉积有纳米金属陶瓷复合镀层的石油钻杆。

技术领域

本发明涉及石油钻杆技术领域，尤其涉及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。

背景技术

钻杆通常用于连接位于地上的钻机等地表设备和位于钻井底部的钻磨设备或底孔装置，并配合钻头进行钻探作业。在石油生产领域，石油钻杆是石油钻探作业中不可缺少的重要工具之一。

由于石油钻井深度通常较深，由于地质条件的不同，随着钻井深度的增加，有些石油钻井的深度可达数千米，甚至一些特殊地区石油钻井的深度可达上万米。空心钻杆在进行深度钻井时，会通过钻井液管向井低输送钻井液，因此对石油钻杆内孔壁的各方面均较高。

目前一般通过在石油钻井内涂覆合金镀层，常用方法有：粉末冶金法、自蔓延高温合成法、等离子喷涂法、激光熔覆法、电沉积法、气相沉积法、离心铸造法、化学镀法等。这些方法大都工艺过程复杂，生产条件苛刻，而复合电沉积技术具有独特的优势，复合电化学沉积技术可增强镀层颗粒分布均匀性，减少物料浪费，连续处理能力等方面更体现出独特性，但是耐蚀、耐磨性能较差，无法满足石油钻杆对石油的输送要求，亟待解决。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的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。

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，包括如下步骤：

S1、将氨基磺酸镍、硫酸镍、铬酐、糖精钠、纳米氮化钛、羟乙基磺酸钠和水混合，调节体系pH值为5-5.3，搅拌得到镀液；

S2、将石油钻杆内孔壁表面进行打磨抛光，然后依次经出油、酸洗活化、预沉积处理；

S3、采用S1所得镀液进行一次施镀，一次施镀过程中以高纯电解镍材料为阳极，阳极和阴极同心放置，施镀温度为40-45℃，电流密度为1.5-2A/cm³，施镀时间为4-6h；

S4、向S1所得镀液中加入纳米金属陶瓷粒子，调节体系pH值为4-4.2，对S3产物进行二次施镀，二次施镀过程中以高纯电解镍材料为阳极，施镀温度为55-60℃，电流密度为2.5-3A/cm³，施镀时间为1-2h；

S5、将S4产物经水洗后，采用精密磨床进行磨削加工，得到内孔壁电沉积有纳米金属陶瓷复合镀层的石油钻杆。

优选地，高纯电解镍材料的纯度＞99.999％。

优选地，S1中，氨基磺酸镍、硫酸镍、铬酐、糖精钠、纳米氮化钛、羟乙基磺酸钠和水的质量比为20-25：1-2：1-2：0.01-0.02：0.5-1.2：0.1-0.2：100-200。

优选地，S1中，纳米氮化钛的粒径为150-500nm，其中粒径大于等于150nm且小于250nm的纳米氮化钛所占质量百分比为60-80％，粒径大于等于250nm且小于400nm的纳米氮化钛所占质量百分比为5-20％，余量为粒径大于等于400nm且小于等于500nm的纳米氮化钛。

优选地，S1中，搅拌的具体操作如下：调节温度至60-70℃搅拌1-2h，搅拌速度为120-200r/min。

优选地，S2中，将石油钻杆内孔壁表面进行打磨抛光至表面粗糙度为0.1-0.15μm。