本發(fā)明涉及金屬表面處理，具體涉及一種復(fù)合滲硼劑及油管的固體滲硼方法。

背景技術(shù)：

1、石油是重要能源，也是重要的戰(zhàn)略物資，深埋于地下或者海洋之下。開采石油的設(shè)備包括但不限于鋼材質(zhì)的油管等。油管用于長(zhǎng)距離輸送原油或成品油，會(huì)受壓力、溫度以及各種腐蝕性介質(zhì)的影響，很容易被腐蝕，因此需要提升油管的堅(jiān)固耐用程度，減少更換的頻率。

2、滲硼是一種在高溫條件下使硼元素滲入金屬表層獲得硼化合物硬質(zhì)層的化學(xué)熱處理技術(shù)，可以通過對(duì)油管的內(nèi)表面進(jìn)行滲硼處理提高其硬度、耐磨性以及耐腐蝕性。

3、現(xiàn)有技術(shù)可以通過固體滲硼、氣體滲硼、膏劑滲硼、以及鹽浴滲硼等滲硼工藝對(duì)油管進(jìn)行滲硼處理，其中固體滲硼具有工藝操作方便，使用設(shè)備簡(jiǎn)單，質(zhì)量易控制等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。然而，盡管固體滲硼工藝展現(xiàn)出諸多優(yōu)勢(shì)，但是其仍存在一些缺點(diǎn)，限制了固體滲硼工藝在油管中的應(yīng)用。

4、第一，油管內(nèi)表面存在的金屬氧化物等雜質(zhì)很難完全清除，這些雜質(zhì)會(huì)影響滲硼層的質(zhì)量。

5、第二，隨著滲硼工藝的進(jìn)行，油管內(nèi)表面還會(huì)逐漸發(fā)生滲碳并產(chǎn)生滲碳層，滲碳層會(huì)阻止?jié)B硼，形成孔洞，導(dǎo)致滲硼劑無法使用，并且導(dǎo)致已經(jīng)形成的滲硼層與油管的結(jié)合不牢固，容易脫落。

6、第三，現(xiàn)有的固體滲硼方法在滲硼處理后，滲硼劑會(huì)在油管的內(nèi)表面結(jié)塊。滲硼劑結(jié)塊后需要花費(fèi)額外的人力物力進(jìn)行清除，并且對(duì)于長(zhǎng)油管，例如長(zhǎng)度在9.7m及以上的油管，很難將在油管內(nèi)表面結(jié)塊的滲硼劑徹底清除。

7、因此，需要解決現(xiàn)有技術(shù)存在的滲硼層的質(zhì)量容易受到油管內(nèi)表面的雜質(zhì)影響、滲碳出現(xiàn)后導(dǎo)致只滲碳不滲硼、滲硼層容易脫落以及滲硼劑結(jié)塊后附著在油管內(nèi)表面難以清除的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、（一）要解決的技術(shù)問題

2、鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種復(fù)合滲硼劑及油管的固體滲硼方法，以提升滲硼層的質(zhì)量、避免只滲碳不滲硼現(xiàn)象、提高滲硼層的結(jié)合牢固程度并且避免滲硼劑結(jié)塊。

3、（二）技術(shù)方案

4、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

5、本發(fā)明提供一種復(fù)合滲硼劑，包括滲硼劑以及石墨；

6、其中，按照質(zhì)量百分比計(jì)，石墨為滲硼劑質(zhì)量的10-14%；滲硼劑包括以下質(zhì)量百分比的原料：供硼劑：10-15%，催化劑：12-20%，活化劑：8-10%，分散劑：4-6%，填充劑：50-55%，助流動(dòng)劑：8-12%；所述分散劑為三乙醇胺硼酸酯。

7、如上所述的復(fù)合滲硼劑，優(yōu)選地，所述供硼劑為硼酐或者碳化硼。

8、如上所述的復(fù)合滲硼劑，優(yōu)選地，所述催化劑包括氟硼酸鉀、氟化鈉以及氟化鉀，其中，氟硼酸鉀占滲硼劑總質(zhì)量的5-10%，氟化鈉占滲硼劑總質(zhì)量的5-6%，氟化鉀占滲硼劑總質(zhì)量的2-4%。

9、如上所述的復(fù)合滲硼劑，優(yōu)選地，所述活化劑包括二氧化硅以及活性炭，其中，二氧化硅占滲硼劑總質(zhì)量的5-7%，活性炭占滲硼劑總質(zhì)量的2-4%；

10、所述填充劑包括氧化鋁和/或者碳化硅。

11、如上所述的復(fù)合滲硼劑，優(yōu)選地，與滲硼劑混合的石墨的粒度為30-50目；

12、助流動(dòng)劑包括木炭粉以及石墨粉，其中，木炭粉占滲硼劑總質(zhì)量的3-5%，石墨粉占滲硼劑總質(zhì)量的4-8%；石墨粉的粒度為140-160目。

13、本發(fā)明還提供一種采用上述復(fù)合滲硼劑的油管的固體滲硼方法，包括如下步驟：

14、s1：對(duì)油管的內(nèi)表面進(jìn)行清潔；

15、s2：將滲硼劑與石墨混合，得到復(fù)合滲硼劑，然后將復(fù)合滲硼劑裝入油管內(nèi)部，使復(fù)合滲硼劑與油管的內(nèi)表面接觸；

16、s3：對(duì)內(nèi)部裝有復(fù)合滲硼劑的油管進(jìn)行密封處理；

17、s4：對(duì)密封處理后的油管進(jìn)行加熱滲硼處理，冷卻后得到內(nèi)表面具有滲硼層的油管。

18、如上所述的油管的固體滲硼方法，優(yōu)選地，步驟s3中，油管的外表面依次用脫氧劑以及金屬陶瓷球進(jìn)行包裹，然后用石英砂粉末對(duì)金屬陶瓷球進(jìn)行密封處理。

19、如上所述的油管的固體滲硼方法，優(yōu)選地，金屬陶瓷球?qū)拥暮穸葹?00-150mm，金屬陶瓷球的粒徑為1-2mm，石英砂粉末的粒度為300-350目，石英砂粉末進(jìn)行密封處理后，石英砂粉末層的厚度為60-100mm。

20、如上所述的油管的固體滲硼方法，優(yōu)選地，步驟s4中，加熱滲硼處理包括：將密封處理后的油管升溫至660-700℃，保溫10-20min，然后升溫至760-800℃，保溫5-15min，繼續(xù)升溫至810-840℃，保溫15-25min，接著升溫至850-950℃保溫4-6h，最后冷卻至室溫，完成加熱處理。

21、如上所述的油管的固體滲硼方法，優(yōu)選地，所述油管通過普通合金鋼或者高合金鋼制備得到；

22、所述普通合金鋼中，合金元素的總含量≤5wt%，

23、所述高合金鋼中，合金元素的總含量>5wt%。

24、（三）有益效果

25、本發(fā)明的復(fù)合滲硼劑以三乙醇胺硼酸酯作為分散劑，在固體滲硼過程中，三乙醇胺硼酸酯能夠包裹供硼劑以及催化劑，進(jìn)而與油管內(nèi)表面的金屬氧化物發(fā)生反應(yīng)生成結(jié)合物，結(jié)合物進(jìn)一步分解生成水和氟化氫，水與氟化氫形成氫氟酸并除去油管內(nèi)表面的金屬氧化物等雜質(zhì)，實(shí)現(xiàn)二次除銹的效果，能夠提高滲硼效果以及滲硼層的質(zhì)量。

26、三乙醇胺硼酸酯在滲硼過程中還能夠在油管內(nèi)表面形成一層保護(hù)膜，阻止工件氧化，有助于滲硼的進(jìn)行。

27、另外，三乙醇胺硼酸酯在油管內(nèi)表面形成的保護(hù)膜還能夠阻止碳原子進(jìn)入油管，避免滲碳現(xiàn)象，促進(jìn)滲硼，進(jìn)而解決現(xiàn)有滲硼工藝中存在的只滲碳不滲硼的問題，提高滲硼層的結(jié)合牢固程度，避免滲硼層脫落。

28、此外，本發(fā)明的復(fù)合滲硼劑中還包括石墨，在滲硼劑中的三乙醇胺硼酸酯與石墨的共同作用下，能夠避免滲硼處理后滲硼劑在油管內(nèi)壁結(jié)塊以及附著，還能夠提高滲硼的均勻程度。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合滲硼劑，其特征在于，包括滲硼劑以及石墨；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合滲硼劑，其特征在于，所述供硼劑為硼酐或者碳化硼。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合滲硼劑，其特征在于，所述催化劑包括氟硼酸鉀、氟化鈉以及氟化鉀，其中，氟硼酸鉀占滲硼劑總質(zhì)量的5-10%，氟化鈉占滲硼劑總質(zhì)量的5-6%，氟化鉀占滲硼劑總質(zhì)量的2-4%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合滲硼劑，其特征在于，所述活化劑包括二氧化硅以及活性炭，其中，二氧化硅占滲硼劑總質(zhì)量的5-7%，活性炭占滲硼劑總質(zhì)量的2-4%；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合滲硼劑，其特征在于，與滲硼劑混合的石墨的粒度為30-50目；

6.一種采用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的復(fù)合滲硼劑的油管的固體滲硼方法，其特征在于，包括如下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油管的固體滲硼方法，其特征在于，步驟s3中，油管的外表面依次用脫氧劑以及金屬陶瓷球進(jìn)行包裹，然后用石英砂粉末對(duì)金屬陶瓷球進(jìn)行密封處理。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油管的固體滲硼方法，其特征在于，金屬陶瓷球?qū)拥暮穸葹?00-150mm，金屬陶瓷球的粒徑為1-2mm，石英砂粉末的粒度為300-350目，石英砂粉末進(jìn)行密封處理后，石英砂粉末層的厚度為60-100mm。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油管的固體滲硼方法，其特征在于，步驟s4中，加熱滲硼處理包括：將密封處理后的油管升溫至660-700℃，保溫10-20min，然后升溫至760-800℃，保溫5-15min，繼續(xù)升溫至810-840℃，保溫15-25min，接著升溫至850-950℃保溫4-6h，最后冷卻至室溫，完成加熱處理。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油管的固體滲硼方法，其特征在于，所述油管通過普通合金鋼或者高合金鋼制備得到；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于金屬表面處理領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合滲硼劑及油管的固體滲硼方法，復(fù)合滲硼劑包括滲硼劑及石墨。其中，按照質(zhì)量百分比計(jì)，石墨為滲硼劑質(zhì)量的10?14%。滲硼劑包括以下質(zhì)量百分比的原料：供硼劑：10?15%，催化劑：12?20%，活化劑：8?10%，分散劑：4?6%，填充劑：50?55%，助流動(dòng)劑：8?12%，分散劑為三乙醇胺硼酸酯。本發(fā)明的復(fù)合滲硼劑中，三乙醇胺硼酸酯能夠除去油管內(nèi)表面的雜質(zhì)，提高滲硼效果和滲硼層質(zhì)量，并形成保護(hù)膜，避免滲碳，促進(jìn)滲硼，提高滲硼層的結(jié)合牢固程度。另外，在三乙醇胺硼酸酯與石墨的共同作用下，能夠避免滲硼處理后滲硼劑在油管內(nèi)表面結(jié)塊以及附著，還能夠提高滲硼的均勻程度。

技術(shù)研發(fā)人員：林子涵,張衡,林忠慶,于永航
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大連鈺霖電機(jī)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/28