[发明专利]螺纹连接套管的抗粘扣组合涂层及其制备方法

摘要

本发明公开一种螺纹连接套管的抗粘扣组合涂层及其制备方法，包括外螺纹表面的类金刚石涂层的制备和内螺纹表面的铜涂层制备；外螺纹表面采用离子束辅助磁控溅射涂覆DLC涂层，该涂层具有耐磨损、自润滑、不易变形的特点；内螺纹表面采用电镀方法涂覆Cu涂层，该涂层具有硬度低、延展性良好的特点，可显著释放套管在装卸或工作过程中产生的应力集中。本发明在油气井套管内、外螺纹表面不同涂层的磨损性能和变形协调的巧妙组合，可明显抑制接触应力过大引起的粘扣现象，大幅提高了丝扣的抗粘扣性能，满足了ISO13679标准对油气井管接头螺纹上/卸扣试验的技术要求。

主权项

螺纹连接套管的抗粘扣组合涂层的制备方法，其特征在于，包括外螺纹表面的类金刚石涂层的制备和内螺纹表面的铜涂层制备；外螺纹表面的类金刚石涂层的制备包括以下步骤：1)将外螺纹套管清洗干净；2)将清洗干净的外螺纹套管放入离子束辅助磁控溅射镀膜设备的真空室的工件台架上；3)外螺纹套管装入真空室后，抽真空至5×10‑3Pa,并加热外螺纹套管到300℃；4)通入Ar到真空室，当真空室气压达到5～6Pa时，开偏压至‑800～‑1000V对真空室的外螺纹套管表面进行轰击清洗，持续25‑30min；5)将Ar气体关闭，将真空室气压调至0.3～0.5Pa，调整外螺纹套管偏压到‑200～‑300V，调整加热温度到100～150℃不变；然后，开启电弧Cr靶，保持电弧电流80～100A，在外螺纹套管的螺纹表面制备Cr底层，保持8～10min；6)底层制备完成后，关闭电弧Cr靶，打开1个离子源电源和1对磁控溅射Cr靶，在Cr底层上制备掺Cr的DLC涂层；7)DLC涂层制备完成后，真空室降温到100℃以下，取出外螺纹套管；内螺纹表面的铜涂层制备包括以下步骤：将内螺纹套管清洗干净；然后，将清洗干净的内螺纹套管放入电镀槽中，对内螺纹表面进行电镀铜处理。