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CN107904626A - 一种超细钛粉或钛合金粉及其制备方法 - Google Patents

一种超细钛粉或钛合金粉及其制备方法 Download PDF

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CN107904626A
CN107904626A CN201711182182.9A CN201711182182A CN107904626A CN 107904626 A CN107904626 A CN 107904626A CN 201711182182 A CN201711182182 A CN 201711182182A CN 107904626 A CN107904626 A CN 107904626A
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titanium powder
powder
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CN201711182182.9A
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Inventor
赵三超
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Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
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Abstract

本发明属于有色金属冶炼领域，具体涉及一种超细钛粉或钛合金粉及其制备方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种超细钛粉或钛合金粉的制备方法，包括以下步骤：A、以氯盐为熔盐体系，将金属钛或钛合金、TiCl4加入熔盐中进行反应，得到含钛离子或钛合金离子的电解质；B、以纯钛或钛合金为阳极，石墨或不锈钢为阴极，阳极、阴极放入步骤A的电解质中进行电解，阴极产物用酸洗涤、干燥、球磨即得超细钛粉或钛合金粉。本发明方法通过控制熔盐电解，再配合真空或惰性气氛球磨处理，可得到粒度为0.01～10μm的超细钛粉或钛合金粉，且纯度可达99.9％以上。

Description

一种超细钛粉或钛合金粉及其制备方法
技术领域
本发明属于有色金属冶炼领域，具体涉及一种超细钛粉或钛合金粉及其制备方法。
背景技术
随着钛产业的兴起，超细钛粉或钛合金粉开始受到关注。超细钛粉或钛合金粉具有耐磨性、耐腐蚀性、自洁性、抗紫外线消除异味等特点，主要用在涂料、涂层等领域。
目前制备超细钛粉或钛合金粉的工艺较少，且未形成产业化，随着熔盐电解的发展，电解单质金属、合金金属技术逐步产业化，如海绵钛精炼制备高纯钛粉、MER工艺、铜合金粉等。随着电解操作控制技术日趋成熟，本发明欲通过电解工艺控制晶粒粒子尺寸，同时结合成熟的球磨工艺制备超细粉末。
发明内容
本发明方法以熔盐电解为技术基础，通过控制电解质体系、浓度、电流密度以及电解操作制度等制备基本粒子钛晶粒或钛合金粉晶粒的团聚物，再将该团聚物通过真空或惰性气氛保护球磨处理，得到与基本粒子尺寸相当的超细粉末。
本发明所要解决的技术问题是提供一种制备超细钛粉或钛合金粉的方法。该方法包括以下步骤：
A、以氯盐为熔盐体系，将金属钛或钛合金、TiCl4加入熔盐中进行反应，得到含钛离子或钛合金离子的电解质；
B、以金属钛或钛合金为阳极，石墨或不锈钢为阴极，将阳极、阴极放入步骤A所得的含钛离子或钛合金离子的电解质中进行电解；电解结束后，阴极产物用酸洗涤、干燥，真空或惰性气体下球磨，即得超细钛粉或钛合金粉。
优选的，上述制备超细钛粉或钛合金粉的方法步骤A中，所述氯盐为氯化钠或氯化钾中的至少一种。
优选的，上述制备超细钛粉或钛合金粉的方法步骤A中，所述氯盐为氯化钠和氯化钾的混合物，混合摩尔比为1︰1。
优选的，上述制备超细钛粉或钛合金粉的方法步骤A中，所述含钛离子或钛合金离子的电解质中钛离子或钛合金离子质量浓度为0.01～6％。
进一步的，上述制备超细钛粉或钛合金粉的方法步骤A中，所述含钛离子或钛合金离子的电解质中钛的平均价态大于Ti2.5+。
优选的，上述制备超细钛粉或钛合金粉的方法步骤B中，所述电解时控制阴极电流密度大于0.2A/cm2。
优选的，上述制备超细钛粉或钛合金粉的方法步骤B中，所述电解电压应满足钛或合金离子能够电解析出。
本发明方法通过控制电解工艺，最终控制阴极电解产物为晶粒尺寸，且形成团聚物；再进行真空或惰性气氛保护进行球磨处理，最终得到与基本粒子尺寸一样的超细钛或钛合金粉末。本发明方法生产成本低，得到的产品粒度可控，纯度高，可产业化。
具体实施方式
一种制备超细钛粉或钛合金粉的方法，包括以下步骤：
A、以氯盐为熔盐体系，将金属钛或钛合金、TiCl4加入熔盐中进行反应，反应温度一般在700℃左右，得到TiCl2、TiCl3或钛合金离子，从而得到含钛离子或钛合金离子的电解质；
Ti+TiCl4→Ti2++Ti3++Cl-或TiA+TiCl4→Ti2++Ti3++A++Cl-；其中A为合金元素；
本步骤通过控制钛或钛合金与TiCl4的加入量控制钛离子或钛合金离子浓度，以及Ti2+、Ti3+比例。优选控制含钛离子或钛合金离子的电解质中钛离子或钛合金离子质量浓度为0.01～6％。所述钛的平均价态大于Ti2.5+。
B、由于熔盐中钛或钛合金浓度越低、钛离子平均价态越高，越有利于形成细颗粒钛粉，因此控制电解质中钛浓度控制在0.01～6％，平均价态大于Ti2.5+。然后以纯钛或钛合金为阳极，石墨或者不锈钢杆为阴极，将阳极和阴极放入步骤A的电解质中进行电解，控制电解时阴极电流密度大于0.2A/cm2、同时保证电解电压满足钛或钛合金离子析出，电解时间在1h以下，以防止钛晶粒长大，影响其基本离子尺寸，得到夹盐的阴极产物；
阳极主要反应：Ti-2e→Ti2+Ti-3e→Ti3+或A-xe→AX+
阴极主要反应：Ti2++2e→Ti Ti3++3e→Ti Ti3++e→Ti2+或Ax++xe→A；其中，A为合金元素；
C、电解结束后，将阴极产物用稀酸洗涤、干燥，得到微米级基本粒子的团聚物，该团聚物粒度分布一般在100μm左右；再在真空或惰性气氛保护下进行球磨处理，得超细钛粉或钛合金粉。
实施例1
以氯化钠、氯化钾(摩尔比1︰1)为熔盐体系总重量5kg，将海绵钛200g置于熔盐中，加入600g TiCl4与海绵钛反应制备含钛离子的电解质体系。
采用石墨或金属篮筐做阳极装料筐，将海绵钛块置于其中，以不锈钢棒为阴极杆；通过控制阳极电流输出电压4.0V，阴极电流密度0.2A/cm2，电解时间1小时，成功获得阴极产物(含电解质)40g；采用1％的稀盐酸进行后处理，除去电解质，烘干，获得高纯钛粉20g，纯度可达99.9％，通过粒度分析仪可计算出其粒度分布范围D75：10μm，再将该钛粉进行真空球磨处理，球磨时间2h，得到超细钛粉，再进行粒度测试，其粒度分布D90：0.5μm。
实施例2
以氯化钠、氯化钾(摩尔比1︰1)为熔盐体系总重量5kg，将钒钛合金200g置于熔盐中，加入600g TiCl4与海绵钛反应制备含钛离子、钒离子的电解质体系。
采用石墨或金属篮筐做阳极装料筐，将钒钛合金置于其中，以不锈钢棒为阴极杆；通过控制阳极电流输出电压4.5V，阴极电流密度0.25A/cm2，电解时间1小时，成功获得阴极产物(含电解质)50g；采用1％的稀盐酸进行后处理，除去电解质，烘干，获得高纯钒钛合金粉26g，合金纯度可达99.9％，通过粒度分析仪可计算出其粒度分布范围D75：10μm，再将该钛粉进行真空球磨处理，球磨时间2h，得到超细钛粉，再进行粒度测试，其粒度分布D90：0.5μm。

Claims (8)

1.制备超细钛粉或钛合金粉的方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、以氯盐为熔盐体系，将金属钛或钛合金、TiCl4加入熔盐中进行反应，得到含钛离子或钛合金离子的电解质；
B、以金属钛或钛合金为阳极，石墨或不锈钢为阴极，将阳极、阴极放入步骤A所得的含钛离子或钛合金离子的电解质中进行电解；电解结束后，阴极产物用酸洗涤、干燥，真空或惰性气体下球磨，即得超细钛粉或钛合金粉。
2.根据权利要求1所述的制备超细钛粉或钛合金粉的方法，其特征在于：步骤A中，所述氯盐为氯化钠或氯化钾中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的制备超细钛粉或钛合金粉的方法，其特征在于：步骤A中，所述氯盐为氯化钠和氯化钾的混合物，混合摩尔比为1︰1。
4.根据权利要求1所述的制备超细钛粉或钛合金粉的方法，其特征在于：步骤A中，所述含钛离子或钛合金离子的电解质中钛离子或钛合金离子质量浓度为0.01～6％。
5.根据权利要求1所述的制备超细钛粉或钛合金粉的方法，其特征在于：步骤A中，所述含钛离子或钛合金离子的电解质中钛的平均价态大于Ti2.5+。
6.根据权利要求1所述的制备超细钛粉或钛合金粉的方法，其特征在于：步骤B中，所述电解时控制阴极电流密度大于0.2A/cm2。
7.根据权利要求1所述的制备超细钛粉或钛合金粉的方法，其特征在于：步骤B中，所述电解电压应满足钛或合金离子能够电解析出。
8.由权利要求1～7任一项所述的方法制备得到的超细钛粉或钛合金粉。
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