CN106245080B - 一种tc4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺 - Google Patents

一种tc4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN106245080B
CN106245080B CN201610639429.4A CN201610639429A CN106245080B CN 106245080 B CN106245080 B CN 106245080B CN 201610639429 A CN201610639429 A CN 201610639429A CN 106245080 B CN106245080 B CN 106245080B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hoop
titanium alloy
oil well
well pipe
alloy oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610639429.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106245080A (zh
Inventor
陈永楠
徐义库
陈宏�
郝建民
朱军
刘双双
张凤英
郭梦乐
姜超平
邢亚哲
张勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xinda Kechuang (Tangshan) Petroleum Equipment Co., Ltd
Original Assignee
Changan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changan University filed Critical Changan University
Priority to CN201610639429.4A priority Critical patent/CN106245080B/zh
Publication of CN106245080A publication Critical patent/CN106245080A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106245080B publication Critical patent/CN106245080B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C25D5/38—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of refractory metals or nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/12—Electroplating: Baths therefor from solutions of nickel or cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C25D5/12—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

本发明提供了一种TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺，该工艺包括以下步骤：一、采用常压等离子体设备对TC4钛合金油井管结箍内螺纹面进行表面处理，去除表面油脂；二、采用常压等离子体设备对TC4钛合金油井管结箍内螺纹面进行活化处理；三、对TC4钛合金油井管结箍内螺纹面镀镍。本发明方法简单，采用常压等离子体的方式先除去TC4钛合金油井管结箍内螺纹面的油脂，再除去内螺纹表上的钝化膜，再在内螺纹面上电镀一层镍镀层对其进行防护，防止其镀铜之前再被氧化，该预处理工艺环保，耗时短，符合绿色可持续化的工业生产需要。

Description

一种TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺
技术领域
本发明属于金属材料表面处理技术领域，具体涉及一种TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺。
背景技术
TC4钛合金油井管结箍粘扣现象导致螺纹连接的完整性遭到破坏，继续使用可能导致重大工程事故，造成巨大的经济损失，因此需要改善TC4钛合金油井管结箍的螺纹抗粘扣性能。目前，通常采用镀铜来改善油井管结箍螺纹的耐磨性和抗粘扣性能。
铜具有良好的延展性、导电性和导热性，铜的性质柔软，容易抛光，而且熔点高，塑性好，应用在金属表面可显著降低摩擦因数，减小摩擦力，对改善表面的摩擦磨损性能具有良好的效果，尤其对于螺纹表面，具有很好的抗粘扣作用。镀铜可以改善高温承载条件下零件的表面状态，防止胶连咬死，这对于采用机械方法连接的钛零件，如压气机盘片、叶片等是非常重要的。
钛合金是用作高强耐腐蚀油管较好的选材，但钛在热力学上是一种不稳定的金属，其标准电极电位为-1.63V，化学性质非常活泼，它的新鲜表面很快就会生成一层钝化膜(Ti2O3、Ti2O2)。正是由于这层钝化膜的存在，使其处于钝化状态，阻碍了铜镀层与基体的紧密结合，即使是处理后的钛表面，一旦置于空气或水溶液等含氧介质中又会很快重新生成新的氧化膜，阻碍了铜镀层与基体的紧密结合，因此普通的钛合金表面镀铜工艺难以获得工业要求良好结合力的铜镀层。
为了使得钛合金上的铜镀层获得优异的结合力，有必要防护和抑制钛合金在电镀铜之前的表面氧化行为，而目前一些钛合金电镀铜预处理工艺的研究中，均采用如HF等一些酸液作为表面活化剂腐蚀钛合金表面的钝化膜，然而这种化学反应式的预处理方式耗时久，污染大，不符合绿色可持续化的工业生产。近年来，涉及钛合金表面镀Cu预处理技术方法的研究甚少，尤其利用常压等离子体在钛合金油井管结箍表面镀Cu预处理技术及其应用更是微乎其微。因此研究和实现钛合金油井管结箍镀Cu预处理技术，从而提高电镀Cu层与钛合金的结合力对钛合金在石油管工业领域的应用具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺。该预处理工艺方法简单，采用常压等离子体的方式先除去TC4钛合金油井管结箍内螺纹面的油脂，再除去内螺纹表上的钝化膜，再在内螺纹面上电镀一层镍镀层对其进行防护，防止其镀铜之前再被氧化，该预处理工艺环保，耗时短，符合绿色可持续化的工业生产需要。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
步骤一、去油脂：采用常压等离子体设备对TC4钛合金油井管结箍内螺纹面进行表面处理，去除表面油脂；所述表面处理的时间为10s～300s；所述常压等离子体设备的电源功率为100W～1000W，所述常压等离子体设备的工作气体为空气；
步骤二、等离子活化：采用常压等离子体设备对步骤一中去除表面油脂的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面活化处理10s～300s；所述常压等离子体设备的电源功率为100W～1000W，所述常压等离子体设备的工作气体为Ar、He和N2中的一种与H2的混合气，其中H2的体积为所述混合气的体积的1％～30％；
步骤三、镀镍：将步骤二中经过活化处理的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面置于镍电镀液中，在电压为1.5V～5.5V，镍电镀液的温度为15℃～50℃的条件下镀镍5min～20min，在TC4钛合金油井管结箍内螺纹面沉积有镍镀层；所述镍电镀液由以下成分组成：NiSO4 150g/L～200g/L，Na2SO4 50g/L～80g/L，MgSO4 20g/L～40g/L，NaCl 5g/L～15g/L，H3BO3 15g/L～35g/L，余量为水。
上述的一种TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺，其特征在于，步骤一中所述表面处理的时间为30s～60s，所述常压等离子体设备的电源功率为300W～700W。
上述的一种TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺，其特征在于，步骤二中所述活化处理的时间为40s～70s，所述常压等离子体设备的电源功率为300W～700W。
上述的一种TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺，其特征在于，步骤二中所述H2的体积为所述混合气的体积的15％～20％。
上述的一种TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺，其特征在于，步骤三中所述电压为2.5V～3.5V，所述镍电镀液的温度为20℃～40℃，所述镀镍的时间为10min～15min。
上述的一种TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺，其特征在于，步骤三中所述镍电镀液由以下成分组成：NiSO4 160g/L～180g/L，Na2SO4 60g/L～70g/L，MgSO4 25g/L～30g/L，NaCl 8g/L～10g/L，H3BO3 20g/L～30g/L，余量为水。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的镀铜前预处理工艺简单，操作方便，工作效率高，易于实现，同时该工艺方法稳定、经济、环保，TC4钛合金油井管结箍内螺纹面经去油脂、活化和镀镍三步预处理后，使其内螺纹面上镀有一层均匀致密的镀镍层，由于钛和镍置换反应生成的镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间的结合力良好，在其上再进行镀铜处理，铜镀层通过镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间能紧密的结合，可提高TC4钛合金油井管结箍的耐磨性和抗粘扣性能。
2、本发明在TC4钛合金油井管结箍内螺纹面上镀有镍层，经微观形貌观察，其镀层均匀致密，有利于后续在此基础上电镀铜层也能均匀致密。
3、本发明的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面采用常压等离子体活化处理后，可去除TC4钛合金表面的钝化膜(Ti2O3、Ti2O2)，同时通过电镀镍层抑制TC4钛合金二次氧化行为的发生。
4、TC4钛合金油井管结箍内螺纹面经本发明的预处理工艺处理后再电镀铜层，经划痕法测试，铜镀层与镍镀层在TC4钛合金油井管结箍上并未出现起皮剥落的现象，说明铜镀层与镍镀层、镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间具有良好的结合力。同时对镀铜后的TC4钛合金油井管结箍内螺纹上卸扣十次(其中上扣扭矩为4778N·m，卸扣扭矩为4593N·m)，TC4钛合金油井管结箍内螺纹上的铜镀层并未被破坏，铜镀层与镍镀层、镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间均表现出良好的结合力，钛合金连接管也未出现粘扣现象，说明经本实施例预处理后的TC4钛合金油井管结箍再经镀铜处理后，其铜镀层具有良好的耐磨性，符合工业要求。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为经本发明实施例1的预处理后TC4钛合金油井管结箍内螺纹面镀铜后的截面形貌SEM照片。
具体实施方式
实施例1
本实施例TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺包括以下步骤：
步骤一、去油脂：采用常压等离子体设备对TC4钛合金油井管结箍内螺纹面进行表面处理，去除表面油脂；所述表面处理的时间为45s；所述常压等离子体设备的电源功率为500W，所述常压等离子体设备的工作气体为空气；
步骤二、等离子活化：采用常压等离子体设备对步骤一中去除表面油脂的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面活化处理55s；所述常压等离子体设备的电源功率为500W，所述常压等离子体设备的工作气体为Ar与H2的混合气，其中H2的体积为所述混合气的体积的18％；
步骤三、镀镍：将步骤二中经过活化处理的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面置于镍电镀液中，在电压为3V，镍电镀液的温度为30℃的条件下镀镍12.5min，在TC4钛合金油井管结箍内螺纹面沉积一层均匀致密的镍镀层；所述镍电镀液由以下成分组成：NiSO4 170g/L，Na2SO4 65g/L，MgSO4 28g/L，NaCl 9g/L，H3BO3 25g/L，余量为水。
采用本实施例所述方法对TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面进行预处理后，将镀有镍镀层的TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面置于含有CuSO4 200g/L，H2SO4 35ml/L，NaCl0.05g/L的铜电镀液中电镀铜，控制铜电镀液的温度为35℃，调节电镀电压为1.2V，电镀40min，即可在TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面上沉积一层均匀致密，与镍镀层结合力好的铜镀层。
图1为经本发明实施例1预处理后的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面镀铜后的截面形貌SEM照片，图中I层为TC4钛合金油井管结箍，图中II层为镍镀层，图中III层为铜镀层。由图1可知经本发明实施例1预处理后的TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面镀铜后，各镀层均匀致密，铜镀层与镍镀层之间、镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间结合力好。
经本发明实施例1预处理后的TC4钛合金油井管结箍，按照上述方法镀铜后，经划痕法测试后观察到铜镀层与镍镀层在TC4钛合金油井管结箍上并未出现起皮剥落的现象，说明铜镀层与镍镀层、镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间具有良好的结合力。同时对镀铜后的TC4钛合金油井管结箍内螺纹上卸扣十次(其中上扣扭矩为4778N·m，卸扣扭矩为4593N·m)，TC4钛合金油井管结箍内螺纹上的铜镀层并未被破坏，铜镀层与镍镀层、镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间均表现出良好的结合力，钛合金连接管也未出现粘扣现象，说明经本实施例预处理后的TC4钛合金油井管结箍再经镀铜处理后，其铜镀层具有良好的耐磨性，符合工业要求。
实施例2
本实施例TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺包括以下步骤：
步骤一、去油脂：采用常压等离子体设备对TC4钛合金油井管结箍内螺纹面进行表面处理，去除表面油脂；所述表面处理的时间为60s；所述常压等离子体设备的电源功率为700W，所述常压等离子体设备的工作气体为空气；
步骤二、等离子活化：采用常压等离子体设备对步骤一中去除表面油脂的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面活化处理70s；所述常压等离子体设备的电源功率为700W，所述常压等离子体设备的工作气体为Ar与H2的混合气，其中H2的体积为所述混合气的体积的20％；
步骤三、镀镍：将步骤二中经过活化处理的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面置于镍电镀液中，在电压为3.5V，镍电镀液的温度为40℃的条件下镀镍15min，则在TC4钛合金油井管结箍内螺纹面沉积一层均匀致密的镍镀层；所述镍电镀液由以下成分组成：NiSO4 180g/L，Na2SO4 70g/L，MgSO4 30g/L，NaCl 10g/L，H3BO3 30g/L，余量为水。
采用本实施例所述方法对TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面进行预处理后，将镀有镍镀层的TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面置于含有CuSO4 200g/L，H2SO4 35ml/L，NaCl0.05g/L的铜电镀液中电镀铜，控制铜电镀液的温度为35℃，调节电镀电压为1.2V，电镀40min，即可在TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面上沉积一层均匀致密，与镍镀层结合力好的铜镀层。
经本发明实施例2预处理后的TC4钛合金油井管结箍，按照上述方法镀铜后，经划痕法测试后观察到铜镀层与镍镀层在TC4钛合金油井管结箍上并未出现起皮剥落的现象，说明铜镀层与镍镀层、镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间具有良好的结合力。同时对镀铜后的TC4钛合金油井管结箍内螺纹上卸扣十次(其中上扣扭矩为4778N·m，卸扣扭矩为4593N·m)，TC4钛合金油井管结箍内螺纹上的铜镀层并未被破坏，铜镀层与镍镀层、镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间均表现出良好的结合力，钛合金连接管也未出现粘扣现象，说明经本实施例预处理后的TC4钛合金油井管结箍再经镀铜处理后，其铜镀层具有良好的耐磨性，符合工业要求
实施例3
本实施例TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺包括以下步骤：
步骤一、去油脂：采用常压等离子体设备对TC4钛合金油井管结箍内螺纹面进行表面处理，去除表面油脂；所述表面处理的时间为30s；所述常压等离子体设备的电源功率为300W，所述常压等离子体设备的工作气体为空气；
步骤二、等离子活化：采用常压等离子体设备对步骤一中去除表面油脂的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面活化处理40s；所述常压等离子体设备的电源功率为300W，所述常压等离子体设备的工作气体为He与H2的混合气，其中H2的体积为所述混合气的体积的15％；
步骤三、镀镍：将步骤二中经过活化处理的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面置于镍电镀液中，在电压为2.5V，镍电镀液的温度为20℃的条件下镀镍10min，则在TC4钛合金油井管结箍内螺纹面沉积一层均匀致密的镍镀层；所述镍电镀液由以下成分组成：NiSO4 160g/L，Na2SO4 60g/L，MgSO4 25g/L，NaCl 8g/L，H3BO3 20g/L，余量为水。
采用本实施例所述方法对TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面进行预处理后，将镀有镍镀层的TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面置于含有CuSO4 200g/L，H2SO4 35ml/L，NaCl0.05g/L的铜电镀液中电镀铜，控制铜电镀液的温度为35℃，调节电镀电压为1.2V，电镀40min，即可在TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面上沉积一层均匀致密，与镍镀层结合力好的铜镀层。
经本发明实施例3预处理后的TC4钛合金油井管结箍，按照上述方法镀铜后，经划痕法测试后观察到铜镀层与镍镀层在TC4钛合金油井管结箍上并未出现起皮剥落的现象，说明铜镀层与镍镀层、镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间具有良好的结合力。同时对镀铜后的TC4钛合金油井管结箍内螺纹上卸扣十次(其中上扣扭矩为4778N·m，卸扣扭矩为4593N·m)，TC4钛合金油井管结箍内螺纹上的铜镀层并未被破坏，铜镀层与镍镀层、镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间均表现出良好的结合力，钛合金连接管也未出现粘扣现象，说明经本实施例预处理后的TC4钛合金油井管结箍再经镀铜处理后，其铜镀层具有良好的耐磨性，符合工业要求
实施例4
本实施例TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺包括以下步骤：
步骤一、去油脂：采用常压等离子体设备对TC4钛合金油井管结箍内螺纹面进行表面处理，去除表面油脂；所述表面处理的时间为300s；所述常压等离子体设备的电源功率为1000W，所述常压等离子体设备的工作气体为空气；
步骤二、等离子活化：采用常压等离子体设备对步骤一中去除表面油脂的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面活化处理300s；所述常压等离子体设备的电源功率为1000W，所述常压等离子体设备的工作气体为N2与H2的混合气，其中H2的体积为所述混合气的体积的30％；
步骤三、镀镍：将步骤二中经过活化处理的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面置于镍电镀液中，在电压为5.5V，镍电镀液的温度为50℃的条件下镀镍20min，则在TC4钛合金油井管结箍内螺纹面沉积一层均匀致密的镍镀层；所述镍电镀液由以下成分组成：NiSO4 200g/L，Na2SO4 80g/L，MgSO4 40g/L，NaCl 15g/L，H3BO3 35g/L，余量为水。
采用本实施例所述方法对TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面进行预处理后，将镀有镍镀层的TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面置于含有CuSO4 200g/L，H2SO4 35ml/L，NaCl0.05g/L的铜电镀液中电镀铜，控制铜电镀液的温度为35℃，调节电镀电压为1.2V，电镀40min，即可在TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面上沉积一层均匀致密，与镍镀层结合力好的铜镀层。
经本发明实施例4预处理后的TC4钛合金油井管结箍，按照上述方法镀铜后，经划痕法测试后观察到铜镀层与镍镀层在TC4钛合金油井管结箍上并未出现起皮剥落的现象，说明铜镀层与镍镀层、镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间具有良好的结合力。同时对镀铜后的TC4钛合金油井管结箍内螺纹上卸扣十次(其中上扣扭矩为4778N·m，卸扣扭矩为4593N·m)，TC4钛合金油井管结箍内螺纹上的铜镀层并未被破坏，铜镀层与镍镀层、镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间均表现出良好的结合力，钛合金连接管也未出现粘扣现象，说明经本实施例预处理后的TC4钛合金油井管结箍再经镀铜处理后，其铜镀层具有良好的耐磨性，符合工业要求
实施例5
本实施例TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺包括以下步骤：
步骤一、去油脂：采用常压等离子体设备对TC4钛合金油井管结箍内螺纹面进行表面处理，去除表面油脂；所述表面处理的时间为10s；所述常压等离子体设备的电源功率为100W，所述常压等离子体设备的工作气体为空气；
步骤二、等离子活化：采用常压等离子体设备对步骤一中去除表面油脂的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面活化处理10s；所述常压等离子体设备的电源功率为100W，所述常压等离子体设备的工作气体为N2与H2的混合气，其中H2的体积为所述混合气的体积的1％；
步骤三、镀镍：将步骤二中经过活化处理的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面置于镍电镀液中，在电压为1.5V，镍电镀液的温度为50℃的条件下镀镍5min，则在TC4钛合金油井管结箍内螺纹面沉积一层均匀致密的镍镀层；所述镍电镀液由以下成分组成：NiSO4 150g/L，Na2SO4 50g/L，MgSO4 20g/L，NaCl 5g/L，H3BO3 15g/L，余量为水。
采用本实施例所述方法对TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面进行预处理后，将镀有镍镀层的TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面置于含有CuSO4 200g/L，H2SO4 35ml/L，NaCl0.05g/L的铜电镀液中电镀铜，控制铜电镀液的温度为35℃，调节电镀电压为1.2V，电镀40min，即可在TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面上沉积一层均匀致密，与镍镀层结合力好的铜镀层。
经本发明实施例5预处理后的TC4钛合金油井管结箍，按照上述方法镀铜后，经划痕法测试后观察到铜镀层与镍镀层在TC4钛合金油井管结箍上并未出现起皮剥落的现象，说明铜镀层与镍镀层、镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间具有良好的结合力。同时对镀铜后的TC4钛合金油井管结箍内螺纹上卸扣十次(其中上扣扭矩为4778N·m，卸扣扭矩为4593N·m)，TC4钛合金油井管结箍内螺纹上的铜镀层并未被破坏，铜镀层与镍镀层、镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间均表现出良好的结合力，钛合金连接管也未出现粘扣现象，说明经本实施例预处理后的TC4钛合金油井管结箍再经镀铜处理后，其铜镀层具有良好的耐磨性，符合工业要求
实施例6
本实施例TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺包括以下步骤：
步骤一、去油脂：采用常压等离子体设备对TC4钛合金油井管结箍内螺纹面进行表面处理，去除表面油脂；所述表面处理的时间为150s；所述常压等离子体设备的电源功率为550W，所述常压等离子体设备的工作气体为空气；
步骤二、等离子活化：采用常压等离子体设备对步骤一中去除表面油脂的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面活化处理150s；所述常压等离子体设备的电源功率为550W，所述常压等离子体设备的工作气体为He与H2的混合气，其中H2的体积为所述混合气的体积的20％；
步骤三、镀镍：将步骤二中经过活化处理的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面置于镍电镀液中，在电压为4.5V，镍电镀液的温度为35℃的条件下镀镍18min，则在TC4钛合金油井管结箍内螺纹面沉积一层均匀致密的镍镀层；所述镍电镀液由以下成分组成：NiSO4 80g/L，Na2SO4 60g/L，MgSO4 25g/L，NaCl 10g/L，H3BO3 30g/L，余量为水。
采用本实施例所述方法对TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面进行预处理后，将镀有镍镀层的TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面置于含有CuSO4 200g/L，H2SO4 35ml/L，NaCl0.05g/L的铜电镀液中电镀铜，控制铜电镀液的温度为35℃，调节电镀电压为1.2V，电镀40min，即可在TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面上沉积一层均匀致密，与镍镀层结合力好的铜镀层。
经本发明实施例6预处理后的TC4钛合金油井管结箍，按照上述方法镀铜后，经划痕法测试后观察到铜镀层与镍镀层在TC4钛合金油井管结箍上并未出现起皮剥落的现象，说明铜镀层与镍镀层、镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间具有良好的结合力。同时对镀铜后的TC4钛合金油井管结箍内螺纹上卸扣十次(其中上扣扭矩为4778N·m，卸扣扭矩为4593N·m)，TC4钛合金油井管结箍内螺纹上的铜镀层并未被破坏，铜镀层与镍镀层、镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间均表现出良好的结合力，钛合金连接管也未出现粘扣现象，说明经本实施例预处理后的TC4钛合金油井管结箍再经镀铜处理后，其铜镀层具有良好的耐磨性，符合工业要求
实施例7
本实施例TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺包括以下步骤：
步骤一、去油脂：采用常压等离子体设备对TC4钛合金油井管结箍内螺纹面进行表面处理，去除表面油脂；所述表面处理的时间为200s；所述常压等离子体设备的电源功率为200W，所述常压等离子体设备的工作气体为空气；
步骤二、等离子活化：采用常压等离子体设备对步骤一中去除表面油脂的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面活化处理180s；所述常压等离子体设备的电源功率为800W，所述常压等离子体设备的工作气体为N2与H2的混合气，其中H2的体积为所述混合气的体积的10％；
步骤三、镀镍：将步骤二中经过活化处理的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面置于镍电镀液中，在电压为2V，镍电镀液的温度为30℃的条件下镀镍15min，则在TC4钛合金油井管结箍内螺纹面沉积一层均匀致密的镍镀层；所述镍电镀液由以下成分组成：NiSO4 170g/L，Na2SO4 70g/L，MgSO4 30g/L，NaCl 8g/L，H3BO3 25g/L，余量为水。
采用本实施例所述方法对TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面进行预处理后，将镀有镍镀层的TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面置于含有CuSO4 200g/L，H2SO4 35ml/L，NaCl0.05g/L的铜电镀液中电镀铜，控制铜电镀液的温度为35℃，调节电镀电压为1.2V，电镀40min，即可在TC4钛合金油井管结箍的内螺纹面上沉积一层均匀致密，与镍镀层结合力好的铜镀层。
经本发明实施例7预处理后的TC4钛合金油井管结箍，按照上述方法镀铜后，经划痕法测试后观察到铜镀层与镍镀层在TC4钛合金油井管结箍上并未出现起皮剥落的现象，说明铜镀层与镍镀层、镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间具有良好的结合力。同时对镀铜后的TC4钛合金油井管结箍内螺纹上卸扣十次(其中上扣扭矩为4778N·m，卸扣扭矩为4593N·m)，TC4钛合金油井管结箍内螺纹上的铜镀层并未被破坏，铜镀层与镍镀层、镍镀层与TC4钛合金油井管结箍之间均表现出良好的结合力，钛合金连接管也未出现粘扣现象，说明经本实施例预处理后的TC4钛合金油井管结箍再经镀铜处理后，其铜镀层具有良好的耐磨性，符合工业要求
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单的修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤:
步骤一、去油脂：采用常压等离子体设备对TC4钛合金油井管结箍内螺纹面进行表面处理，去除油脂；所述表面处理的时间为30s～60s；所述常压等离子体设备的电源功率为300W～700W，所述常压等离子体设备的工作气体为空气；
步骤二、等离子活化：采用常压等离子体设备对步骤一中去除表面油脂的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面进行活化处理，去除钝化膜；所述活化处理的时间为10s～300s；所述常压等离子体设备的电源功率为100W～1000W，所述常压等离子体设备的工作气体为Ar、He和N2中的一种与H2的混合气，其中H2的体积为所述混合气的体积的15％～20％；
步骤三、镀镍：将步骤二中经过活化处理的TC4钛合金油井管结箍内螺纹面置于镍电镀液中，在电压为1.5V～5.5V，镍电镀液的温度为15℃～50℃的条件下镀镍5min～20min，在TC4钛合金油井管结箍内螺纹面上沉积有镍镀层；所述镍电镀液由以下成分组成：NiSO4150g/L～200g/L，Na2SO450g/L～80g/L，MgSO4 20g/L～40g/L，NaCl 5g/L～15g/L，H3BO315g/L～35g/L，余量为水。
2.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺，其特征在于，步骤二中所述活化处理的时间为40s～70s，所述常压等离子体设备的电源功率为300W～700W。
3.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺，其特征在于，步骤三中所述电压为2.5V～3.5V，所述镍电镀液的温度为20℃～40℃，所述镀镍的时间为10min～15min。
4.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺，其特征在于，步骤三中所述镍电镀液由以下成分组成：NiSO4160g/L～180g/L，Na2SO4 60g/L～70g/L，MgSO4 25g/L～30g/L，NaCl 8g/L～10g/L，H3BO3 20g/L～30g/L，余量为水。
CN201610639429.4A 2016-08-05 2016-08-05 一种tc4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺 Active CN106245080B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610639429.4A CN106245080B (zh) 2016-08-05 2016-08-05 一种tc4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610639429.4A CN106245080B (zh) 2016-08-05 2016-08-05 一种tc4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106245080A CN106245080A (zh) 2016-12-21
CN106245080B true CN106245080B (zh) 2019-04-02

Family

ID=58077688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610639429.4A Active CN106245080B (zh) 2016-08-05 2016-08-05 一种tc4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106245080B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112176374B (zh) * 2020-09-21 2021-11-30 长安大学 一种三明治结构的复合膜层及其制备方法
CN113249712B (zh) * 2021-04-28 2022-06-24 南京航空航天大学 一种钛合金丝材铜/氧化钇复合改性方法及应用

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104630855A (zh) * 2013-11-08 2015-05-20 贵州红林机械有限公司 一种在钛合金工件电镀前进行表面预处理方法
CN103849914B (zh) * 2014-03-26 2015-04-22 西安石油大学 一种钛合金接箍镀铜的方法
CN104032343A (zh) * 2014-05-14 2014-09-10 蚌埠富源电子科技有限责任公司 一种新型的钛及钛合金电镀前处理工艺
CN104313667B (zh) * 2014-10-17 2017-03-29 长安大学 TC4钛合金表面制备ZrO2/Cu复合镀层的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
常压等离子体技术应用于钢材清洗的现状及思考;杨赛丹等;《世界钢铁》;20100715(第4期);第58-61和70页
耐磨高分子材料/钛合金的粘接性能研究;辛存良等;《粘接》;20150410(第4期);第1.3节试样制备和第2.2节表面处理对粘接性能的影响
预处理工艺对TC4钛合金铜镀层结构及性能的影响;丁勇;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》;20150215(第2期);第B022-449页

Also Published As

Publication number Publication date
CN106245080A (zh) 2016-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101377455B (zh) 一种用于制备腐蚀产物膜/层截面金相试样的处理液及其处理方法
CN102286763A (zh) 一种tc4钛合金表面电镀铜工艺方法
CN101397686B (zh) 一种用于镍基合金表面复合镀层制备方法
CN106245080B (zh) 一种tc4钛合金油井管结箍镀铜前预处理工艺
CN102899644B (zh) 在铝及铝合金表面获得含微纳米SiO2颗粒镀层的方法
CN104264148A (zh) 一种钛合金表面真空钎涂金属陶瓷复合涂层的方法
Zhan et al. Effects of texture spacing and bulges of bionic sinusoidal texture on the adhesion properties and fracture mechanism of plasma-sprayed coatings
CN100585020C (zh) 一种电刷镀纳米Ni-Fe合金镀层及其镀液、制备方法和用途
CN104313667B (zh) TC4钛合金表面制备ZrO2/Cu复合镀层的方法
CN104746072A (zh) 一种镁合金微弧离子镀表面处理方法
CN1528714A (zh) 碳、陶瓷非金属材料与金属材料的连接方法
CN103276420A (zh) 钛合金油井管结箍镀铜工艺方法
CN104988474B (zh) 一种复合梯度涂层的化学镀制备方法
CN106086827A (zh) 一种在不锈钢上化学镀Ni‑P‑PTFE复合涂层前的预镀镍处理方法
CN103397328B (zh) 一种在金属表面进行高装饰功能复合镀膜的全干方法
CN101831645B (zh) 硬质合金钢制件表面化学镀铜的方法
CN103643270B (zh) 一种硫化件的生产工艺
CN108118318B (zh) 一种纳米化学镀层及其制备方法和应用
CN105420703A (zh) 一种用于NdFeB材料的超声波化学镀镍磷方法
CN203080040U (zh) 一种纳米多孔强化沸腾金属表面结构
CN206360999U (zh) 具有高润滑耐腐蚀涂层的不锈钢螺母
CN109136864A (zh) 一种在磁钢表面真空涂覆铝锡复合涂层的方法
CN105063706A (zh) 一种化学镀镍金刚石微粉的前处理方法
CN103436927A (zh) 一种铝溶胶和金属镍离子共沉积的方法
CN107513710A (zh) 一种机械表面镀锌方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200422

Address after: 063000 No. 111 Huatong street, Fengnan Economic Development Zone, Hebei, Tangshan City

Patentee after: Xinda Kechuang (Tangshan) Petroleum Equipment Co., Ltd

Address before: 710064 Xi'an, South Shaanxi, the Second Ring Road No. 33

Patentee before: CHANG'AN University

TR01 Transfer of patent right