一种测温棒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种测温棒及其制备方法和应用，属于金属表面工程技术领域。本发明专利技术提供的制备方法，包括以下步骤：将金属棒的一侧依次进行车削、清洗和合金粉末激光熔覆处理，得到测温棒；所述合金粉末激光熔覆处理的合金粉末由包含以下质量百分含量的组分制得：C 0.21％～0.35％、Si 1.2％～1.5％、Cr 23％～28％、Mn 1.0％～1.2％、Mo 0.8％～1.2％、W 15％～17％、Ni 2.4％～3.2％、WC 4.2％～5.5％和余量的Co。本发明专利技术提供的制备方法可有效的提高测温棒的硬度、耐氯离子腐蚀、耐冲刷和抗开裂性能，延长使用寿命。

A temperature measuring rod and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种测温棒及其制备方法和应用
本专利技术涉及金属表面工程
，特别是涉及一种测温棒及其制备方法和应用。
技术介绍
在氯化法钛白生产过程中，含有大量氯气的TiCl4蒸汽在管道中高速运行，运行速度达到1000m/s，已经超过子弹的出膛速度，需要对管道中的高温高压高速TiCl4蒸汽的温度进行实时监测。目前常采用测温棒进行检测，测温棒的一侧插入TiCl4蒸汽管道，另一侧所带的仪表实时显示管道内温度。测温棒插入管道中的一侧采用Co合金钢制备，但由于Co合金钢硬度较低，在氯离子腐蚀及高速TiCl4颗粒快速冲刷作用下，测温棒在管道内的一侧快速磨损，使用寿命短，无法满足钛白粉连续生产的需要。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种测温棒及其制备方法和应用。本专利技术制得的测温棒耐氯离子腐蚀，耐冲刷，使用寿命长。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种测温棒的制备方法，包括以下步骤：将金属棒的一侧依次进行车削、清洗和合金粉末激光熔覆处理，得到测温棒；所述合金粉末激光熔覆处理的合金粉末由包含以下质量百分含量的组分制得：C0.21％～0.35％、Si1.2％～1.5％、Cr23％～28％、Mn1.0％～1.2％、Mo0.8％～1.2％、W15％～17％、Ni2.4％～3.2％、WC4.2％～5.5％和余量的Co。优选地，所述合金粉末激光熔覆处理的半导体激光器功率为3000～3800W，扫描速度为500～800mm/min。优选地，所述合金粉末激光熔覆处理的送粉速度为8.2～9.5g/m，气流量为8～10L/min。优选地，所述合金粉末激光熔覆处理的矩形光斑为2×14mm，搭接率为30～50％。优选地，所述车削的量为0.5～0.8mm，长度为250～300mm。优选地，所述合金粉末激光熔覆处理的合金粉末的粒径为135～325目。优选地，所述合金粉末激光熔覆处理后依次进行着色探伤和磨削加工。优选地，所述磨削加工的磨削量为0.5～0.8mm，长度为250～300mm。本专利技术还提供了上述技术方案所述的测温棒，所述测温棒包括基体和熔覆金属层；所述测温棒中基体的平均硬度为HRC43，熔覆合金层平均硬度为HRC58～HRC60，激光熔覆合金层平均厚度为1～1.3mm。本专利技术还提供了上述技术方案所述的测温棒在氯化法钛白生产工艺中的应用。本专利技术提供了一种测温棒的制备方法，包括以下步骤：将金属棒的一侧依次进行车削、清洗和合金粉末激光熔覆处理，得到测温棒；所述合金粉末激光熔覆处理的合金粉末由包含以下质量百分含量的组分制得：C0.21％～0.35％、Si1.2％～1.5％、Cr23％～28％、Mn1.0％～1.2％、Mo0.8％～1.2％、W15％～17％、Ni2.4％～3.2％、WC4.2％～5.5％和余量的Co。本专利技术通过调配合金粉末中各组分金属元素的用量，有效的提高测温棒的硬度、耐温性和抗开裂性能，并结合激光熔覆工艺使得到的熔覆层组织致密、晶粒细化，采用Co粉作为母粉，通过添加Cr粉和Ni粉，有效的提高母粉的硬度和耐温性能，通过添加W粉、WC粉，有效的提高母粉的硬度，通过添加Mo粉，细化晶粒，熔覆后得到性能最佳的超细化组织。本专利技术通过调整合金粉末各组分的含量，使制得的熔覆层的熔覆性、硬度及抗裂性能满足高速TiCl4颗粒粒子冲刷以及耐氯离子腐蚀的特殊工况需要，使制得的测温棒硬度高、具有良好的耐氯离子腐蚀、耐冲刷、抗开裂性能，延长使用寿命。实施例结果表明，本专利技术制得的测温棒基体的平均硬度为HRC43，熔覆合金层平均硬度为HRC58～HRC60，使用寿命为传统测温棒的3.5倍以上，且测温棒中激光熔覆合金层与基体为冶金结合，稀释率为5％～8％，保证熔覆合金层品质不被基体稀释。进一步地，本专利技术采用的激光熔覆工艺为激光数控加工系统，可实现强化制备过程的自动化，保证了产品质量均一。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为实施例1制得的测温棒表面照片；图2为经氯离子腐蚀冲刷磨损25天后传统测温棒表面照片；图3为经氯离子腐蚀冲刷磨损80天后实施例1制得的测温棒表面照片。具体实施方式本专利技术提供了一种测温棒的制备方法，包括以下步骤：将金属棒的一侧依次进行车削、清洗和合金粉末激光熔覆处理，得到测温棒；所述合金粉末激光熔覆处理的合金粉末由包含以下质量百分含量的组分制得：C0.21％～0.35％、Si1.2％～1.5％、Cr23％～28％、Mn1.0％～1.2％、Mo0.8％～1.2％、W15％～17％、Ni2.4％～3.2％、WC4.2％～5.5％和余量的Co。本专利技术将金属棒的一侧依次进行车削、清洗和合金粉末激光熔覆处理，得到测温棒。在本专利技术中，所述车削的方式优选为单边车削，所述车削的量优选为0.5～0.8mm，所述车削的长度优选为250～300mm。本专利技术对所述车削的具体操作方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员常规车削方式即可。在本专利技术中，所述金属棒的直径优选为35～50mm，长度优选为500～650mm，所述金属棒优选为金属圆棒，所述金属棒的一侧优选为插入高速气粉管道内的金属棒的一侧。本专利技术对所述金属棒的来源没有特殊的限定，采用本领域常规市售产品或采用本领域常规加工方式制得的产品均可。本专利技术通过车削获得一侧为螺纹状的金属棒，为后续合金粉末激光熔覆处理提供便利。在本专利技术中，所述清洗优选采用工业酒精进行清洗。本专利技术对所述清洗的具体操作方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员常规清洗方式即可。本专利技术通过清洗，有效的去除金属棒表面的氧化皮、杂质和油污。在本专利技术中，所述合金粉末激光熔覆处理的合金粉末由包含以下质量百分含量的组分制得：C0.21％～0.35％、Si1.2％～1.5％、Cr23％～28％、Mn1.0％～1.2％、Mo0.8％～1.2％、W15％～17％、Ni2.4％～3.2％、WC4.2％～5.5％和余量的Co。以质量含量计，本专利技术提供的合金粉末包括C0.21％～0.35％，优选为0.23％～0.33％，进一步优选为0.25％～0.30％。在本专利技术中，所述C的含量能够保证熔覆层的硬度和强度。以所述C的质量含量为基准，本专利技术提供的合金粉末包括Si1.2％～1.5％，优选为1.25％～1.45％，进一步优选为1.30％～1.35％。在本专利技术中，所述Si的含量能够提高熔覆层的高温强度和热疲劳抗力。以所述C的质量含量为基准，本专利技术提供的合金粉末包括Cr23％～28％，优选为24％～27％，进一步优选为25％～26％。在本专利技术中，所述Cr的含量能够提高熔覆层的硬度和耐温性能。以所述C的质量含量为基准，本专利技术提供的合金粉末包括Mn1.0％～1.2％，优选为1.05％～1.15％，进一步优选为1.1％。在本专利技术中，所述Mn的含量能与所述Cr的含量和C的含量共同作用，提高熔覆层的耐腐蚀性。以所述C的质量含量为基准，本专利技术提供的合金粉末包括Mo0.8％～1.2％，优选为0.9％～1.1％，进一步优选为1％。在本专利技术中，所述Mo的含量能够细化合金晶粒，使得到的熔覆层具有性能最佳的超细化组织。以所述C的质量含量为基准，本专利技术提供的合金粉末包括W15％～17％，优选为15.5％～16.5％，进一步优选为16％。在本专利技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测温棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将金属棒的一侧依次进行车削、清洗和合金粉末激光熔覆处理，得到测温棒；所述合金粉末激光熔覆处理的合金粉末由包含以下质量百分含量的组分制得：C0.21％～0.35％、Si1.2％～1.5％、Cr23％～28％、Mn1.0％～1.2％、Mo0.8％～1.2％、W15％～17％、Ni2.4％～3.2％、WC4.2％～5.5％和余量的Co。

【技术特征摘要】
1.一种测温棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将金属棒的一侧依次进行车削、清洗和合金粉末激光熔覆处理，得到测温棒；所述合金粉末激光熔覆处理的合金粉末由包含以下质量百分含量的组分制得：C0.21％～0.35％、Si1.2％～1.5％、Cr23％～28％、Mn1.0％～1.2％、Mo0.8％～1.2％、W15％～17％、Ni2.4％～3.2％、WC4.2％～5.5％和余量的Co。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述合金粉末激光熔覆处理的半导体激光器功率为3000～3800W，扫描速度为500～800mm/min。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述合金粉末激光熔覆处理的送粉速度为8.2～9.5g/m，气流量为8～10L/min。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述合金粉末激光熔覆处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：付宇明，付晨，张钰，郑丽娟，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13