螺紋快速磷化工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了螺紋快速磷化工藝，包括磷化液配制和磷化操作兩步，先按比例配制磷化液，然后將螺紋表面均勻涂抹磷化液的螺紋工件放至烤房中升溫烘烤，再去除螺紋表面磷化沉渣，完成螺紋快速磷化。本發(fā)明能夠解決在條件匱乏、時(shí)間緊迫的情況下需要對螺紋工件的螺紋進(jìn)行磷化的問題，在保證強(qiáng)度的前提下管螺紋試壓最大可密封155MPa壓力，與常規(guī)磷化工藝相比，工藝簡單，磷化時(shí)間短，且更加節(jié)省經(jīng)濟(jì)，可行性強(qiáng)，最重要的是磷化效果可靠。
【專利說明】螺紋快速磷化工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及螺紋工件的螺紋磷化領(lǐng)域，具體涉及油(氣)井口行業(yè)及其它機(jī)械行業(yè)中的螺紋工件的螺紋快速磷化工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]螺紋磷化是在螺紋表面生成一層均勻致密的微薄磷化膜，可有效改善螺紋表面的接觸條件和受力狀況，提高連接螺紋的潤滑效果，增強(qiáng)其防銹、減磨及防粘扣性能。
[0003]目前常規(guī)的螺紋磷化工藝包括熱磷化和冷磷化兩種方法。熱磷化工藝為:酸洗一堿洗一磷化(浸泡)一清水清洗，磷化液保持在80°C~98°C，磷化時(shí)間為20~30分鐘，但工藝復(fù)雜，僅適合短小工件的磷化處理。冷磷化技術(shù)先配制磷化膏，按照配方比例配制甲乙兩液，將乙液倒入甲液攪拌均勻，加入相應(yīng)比例的滑石粉，配制成磷化膏，然后將磷化膏均勻涂抹于除銹后的螺紋上，常溫下保持3~4h后，再清除螺紋表面的磷化膏，涂上防銹油。該工藝所需時(shí)間長，從配制磷化膏到最后涂防銹油，完成全套工序約需6h，工作效率低，生產(chǎn)成本較高。
[0004]采油(氣)過程 中，井口設(shè)備的套管、油管以及短節(jié)等一般是通過螺紋連接，所以螺紋磷化對于井口的密封至關(guān)重要。然而，井口往往坐落在比較偏僻的地方，對于一些沒有磷化或磷化不到位的螺紋，能有一種便捷、快速、經(jīng)濟(jì)、可靠的磷化方式對于井口的密封及井口安全至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種螺紋快速磷化工藝，能夠解決在條件匱乏、時(shí)間緊迫的情況下需要對螺紋工件的螺紋進(jìn)行磷化的問題，既能保證螺紋磷化的效果，也能大大的節(jié)約磷化成本。
[0006]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
螺紋快速磷化工藝，包括以下步驟:
按體積比，首先取15~20%的質(zhì)量濃度為98%以上的硝酸至于容器中，然后取25~30%質(zhì)量濃度為85%以上的磷酸慢慢倒入容器并不斷攪拌，與硝酸充分混合制得混合液I ;再取3~6%碳酸鈣和25~30%氧化鋅混合均勻后倒入混合液I中，倒入過程不斷地進(jìn)行攪拌制得混合液II ;最后將余量滑石粉倒入到混合液II中，攪拌直到混合液呈現(xiàn)白色粘稠狀，制得磷化液；
磷化操作:
將螺紋工件清洗干凈并烘干，在螺紋表面均勻地涂抹上述磷化液，涂抹結(jié)束后將螺紋工件放進(jìn)烘烤房中，升溫至150~200°C，持續(xù)烘烤45分鐘以上，直至螺紋表面的磷化液呈現(xiàn)淡黃色固體狀，取出、清洗去除螺紋表面淡黃色固體，螺紋表面呈現(xiàn)均勻的淡灰色，完成快速磷化。
[0007]本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案是，所述磷化液配制原料按體積比，18%硝酸、30%磷酸、6%碳酸鈣，30%氧化鋅，16%滑石粉。
[0008]與一般現(xiàn)售磷化液產(chǎn)品相比，本發(fā)明的磷化液加大了氧化鋅的含量(一般氧化鋅含量為15-18%，本發(fā)明氧化鋅含量為25~30%)，加大鋅元素含量有利于生成Zn3 (P04) 2，使用碳酸鈣代替了碳酸銅，可以生成Ca3 (P04) 2，碳酸鈣的購買成本要比碳酸銅低很多，而且反應(yīng)時(shí)間更短。同時(shí)現(xiàn)售產(chǎn)品中還含有六次甲基四胺，氟化鈉，蒸餾水等，六甲基四氨與硝酸混合可加速反應(yīng)，但有一定的危險(xiǎn)性，加入氟化鈉及蒸餾水起到稀釋保護(hù)作用，本發(fā)明的產(chǎn)品用于油田現(xiàn)場，必須避免掉這些危險(xiǎn)性。本發(fā)明所述快速磷化液的配方簡化了配比成分，屬于鋅鈣系磷化液，磷化液中存在Zn2+、Ca2+、N03-、H2P04-等其它離子，通過化學(xué)反應(yīng)最終在零件表面生成Zn3 (P04) 2、Ca3 (P04) 2、Fe3 (P04) 2等其他成分的磷化膜。
[0009]本發(fā)明從三個(gè)方面大大的增加了磷化的速度:首先，磷化液中硝酸起到促進(jìn)劑作用，使用98%以上高濃度硝酸可以大大的促進(jìn)磷化反應(yīng)的速度；其次,使用85%以上高濃度的磷酸不僅可以保證磷化液在體積一定的情況下有效離子數(shù)量盡可能的多，而且還可以大大的增加反應(yīng)過程中所放出的熱量，從而提高反應(yīng)速度；最后，通過將螺紋工件放進(jìn)烘烤房中烘烤增加外界環(huán)境的溫度，也可以大大的縮短反應(yīng)時(shí)間。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明快速磷化后的管螺紋表面磷化層呈現(xiàn)灰色，致密均勻，平整光滑，磷化無缺陷。磷化后，在保證強(qiáng)度的前提下管螺紋試壓最大可密封155MPa壓力，而一般磷化方法最高可達(dá)105Mpa，本發(fā)明試壓后磷化層無任何破損，可反復(fù)進(jìn)行加壓密封試驗(yàn)。且該管螺紋的快速磷化工藝流程與常規(guī)磷化工藝相比，操作過程無特殊要求，更加簡捷，磷化效果穩(wěn)定可靠，整個(gè)磷化過程所需的時(shí)間也比較的短，更加適合單件少量的螺紋工件磷化，可行性比較強(qiáng)，更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明磷化液配`制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例1
磷化液配制:
按體積比，首先取15%濃度為98%的硝酸至于容器中，然后取30%濃度為85%的磷酸慢慢倒入容器并不斷攪拌，與硝酸充分混合制得混合液I ;再取3%碳酸鈣和30%氧化鋅混合均勻后倒入混合液I中，倒入過程不斷地進(jìn)行攪拌，制得混合液II ;最后將22%滑石粉倒入到混合液II中，攪拌直到混合液呈現(xiàn)白色粘稠狀，制得磷化液(如圖1所示)；
磷化操作:
將螺紋工件清洗干凈并烘干，在螺紋表面均勻地涂抹上述磷化液，涂抹結(jié)束后將螺紋工件放進(jìn)烘烤房中，升溫至150°C，持續(xù)烘烤I小時(shí)，直至螺紋表面的磷化液呈現(xiàn)淡黃色固體狀，取出、清洗去除螺紋表面淡黃色固體，螺紋表面呈現(xiàn)均勻的淡灰色，完成快速磷化。
[0013]管螺紋試壓可密封150MPa壓力。
[0014]實(shí)施例2 磷化液配制:按體積比，首先取20%濃度為98%的硝酸至于容器中，然后取25%濃度為85%的磷酸慢慢倒入容器并不斷攪拌，與硝酸充分混合制得混合液I ;再取5%碳酸鈣和25%氧化鋅混合均勻后倒入混合液I中，倒入過程不斷地進(jìn)行攪拌，制得混合液II ;最后將25%滑石粉倒入到混合液II中，攪拌直到混合液呈現(xiàn)白色粘稠狀，制得磷化液；
磷化操作:
將螺紋工件清洗干凈并烘干，在螺紋表面均勻地涂抹上述磷化液，涂抹結(jié)束后將螺紋工件放進(jìn)烘烤房中，升溫至200°C，持續(xù)烘烤45分鐘，直至螺紋表面的磷化液呈現(xiàn)淡黃色固體狀，取出、清洗去除螺紋表面淡黃色固體，螺紋表面呈現(xiàn)均勻的淡灰色，完成快速磷化。
[0015]管螺紋試壓可密封140MPa壓力。
[0016]實(shí)施例2 磷化液配制:
按體積比，首先取18%濃度為98%的硝酸至于容器中，然后取30%濃度為85%的磷酸慢慢倒入容器并不斷攪拌，與硝酸充分混合制得混合液I ;再取6%碳酸鈣和30%氧化鋅混合均勻后倒入混合液I中，倒入過程不斷地進(jìn)行攪拌，制得混合液II ;最后將16%滑石粉倒入到混合液II中，攪拌直到混合液呈現(xiàn)白色粘稠狀，制得磷化液；
磷化操作:
將螺紋工件清洗干凈并烘干，在螺紋表面均勻地涂抹上述磷化液，涂抹結(jié)束后將螺紋工件放進(jìn)烘烤房中，升溫 至180°C，持續(xù)烘烤3小時(shí)，直至螺紋表面的磷化液呈現(xiàn)淡黃色固體狀，取出、清洗去除螺紋表面淡黃色固體，螺紋表面呈現(xiàn)均勻的淡灰色，完成快速磷化。
[0017]管螺紋試壓可密封155MPa壓力。
【權(quán)利要求】
1.螺紋快速磷化工藝，其特征在于，包括以下步驟: 磷化液配制: 按體積比，首先取15~20%的質(zhì)量濃度為98%以上的硝酸至于容器中，然后取25~30%質(zhì)量濃度為85%以上的磷酸慢慢倒入容器并不斷攪拌，與硝酸充分混合制得混合液I ;再取3~6%碳酸鈣和25~30%氧化鋅混合均勻后倒入混合液I中，倒入過程不斷地進(jìn)行攪拌制得混合液II ;最后將余量滑石粉倒入到混合液II中，攪拌直到混合液呈現(xiàn)白色粘稠狀，制得磷化液； 磷化操作: 將螺紋工件清洗干凈并烘干，在螺紋表面均勻地涂抹上述磷化液，涂抹結(jié)束后將螺紋工件放進(jìn)烘烤房中，升溫至150~200°C，持續(xù)烘烤45分鐘以上，直至螺紋表面的磷化液呈現(xiàn)淡黃色固體狀，取出、清洗去除螺紋表面淡黃色固體，螺紋表面呈現(xiàn)均勻的淡灰色，完成快速磷化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋快速磷化工藝，其特征在于:所述磷化液配制原料按體積比，18%硝酸 、30%磷酸、6%碳酸韓，30%氧化鋅，16%滑石粉。
【文檔編號】C23C22/07GK103849863SQ201410124896
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】李燕青 申請人:江蘇鴻飛機(jī)械有限公司