一种熔盐电解法制备钛的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102409363A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102409363A(43)申请公布日2012.04.11(21)申请号201110376630.5(22)申请日2011.11.24(71)申请人中国船舶重工集团公司第七二五研究所地址471023河南省洛阳市洛龙区滨河南路169号(72)发明人刘喜波罗志涛邢朋飞常鹏北(74)专利代理机构洛阳市凯旋专利事务所41112代理人王自刚(51)Int.Cl.C25C3/28(2006.01)C25C7/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种熔盐电解法制备钛的方法(57)摘要本发明介绍了一种熔盐电解法制备金属钛的方法，其特征是：将TiO2粉末中，加入10-20%碳粉或碳粉混合氢化钛粉、6-12%的聚乙烯醇或蒸馏水搅拌均匀，模压成型制成电极；干燥后烧结制得TiO2阴极，以石墨作阳极，在氩气气氛电解炉内进行CaCl2熔盐电解，电解电压2.8-3.2V；再将阴极产物提出熔盐，进行水洗—超声波辅助酸洗—水洗—烘干处理，制得金属钛。本发明通过增加TiO2电极中的碳含量，利用气氛保护烧结，使其孔隙适宜、便于熔盐进入和离子迁移，同时获得的钛低价氧化物使TiO2电极片具有一定导电性，在同样的条件下能电解更大重量的电极片，电解后获得的海绵钛或钛粉产量也增加。CN1024936ACCNN110240936302409368A权利要求书1/1页1.一种熔盐电解法制备金属钛的方法，其特征是：将平均粒度为2mm以下、纯度大于98%的TiO2粉末中，加入重量为TiO2粉体10—20%的碳粉或碳粉混合氢化钛粉制得混合粉体，再加入重量为混合粉体6—12%的聚乙烯醇（PVA）溶液或蒸馏水作粘合剂并搅拌均匀后，在3—15MPa压力下模压成型后制得电极；制得的电极在室温下自然干燥或者在150℃以下干燥至水分不高于3%，在真空气氛炉中以1000—1400℃的温度烧结2—8h，制得具有室温弱导电性的TiO2电极；以高纯高密度石墨为阳极，烧结的TiO2电极材料为阴极，在氩气气氛电解炉内以CaCl2为熔盐进行电解，电解温度800—1100℃，电解电压2.8—3.2V；电解前首先抽真空至优于10Pa，然后充入氩气；电解结束后，将固体电解产物提出熔盐，冷却至室温，实验全过程中氩气保护；对电解产物进行水洗—超声波辅助酸洗—水洗—烘干处理，所制得的产物为金属钛。2.根据权利要求1所述熔盐电解法制备金属钛的方法，其特征是：烧结时真空气氛炉内使用氩气或氩气和氢气的混合气体进行保护。3.根据权利要求1所述熔盐电解法制备金属钛的方法，其特征是：制备混合粉体过程中，碳粉和氢化钛粉的混合质量比例为100：（0-100）。4.根据权利要求1所述熔盐电解法制备金属钛的方法，其特征是：所述的TiO2电极为薄板状或圆柱形，电极是边长50—150mm、高度为3—10mm的薄板状样品，单重60±10g。5.根据权利要求1所述熔盐电解法制备金属钛的方法，其特征是：所述的TiO2电极也可以是直径不小于60mm、高度为3—10mm的圆柱形电极，单重30±5g。6.根据权利要求1所述熔盐电解法制备金属钛的方法，其特征是：所述的聚乙烯醇溶液浓度为2-20%。7.根据权利要求1所述熔盐电解法制备金属钛的方法，其特征是：所述的TiO2粉末、聚乙烯醇、氢化钛、碳粉分别为分析纯的锐钛矿型TiO2粉末、分析纯的聚乙烯醇、分析纯的氢化钛、化学纯的碳粉，使用前将聚乙烯醇溶解于蒸馏水制成2-20%浓度的溶液。8.根据权利要求1所述熔盐电解法制备金属钛的方法，其特征是：电解升温过程是，先抽真空至优于10Pa，然后充入氩气，升温至350℃并保温2h以上，使CaCl2熔盐充分干燥，然后升温到电解温度开始电解；电解结束后，停止加热，使炉子自然冷却，期间连续充入氩气。2CCNN110240936302409368A说明书1/4页一种熔盐电解法制备钛的方法技术领域[0001]本发明涉及一种钛的制备技术，特别是一种熔盐电解法制备钛的方法。背景技术[0002]工业生产上主要采用镁热还原法（Kroll法）制备金属钛，该工艺是间歇性生产，设备复杂、工艺流程繁琐、生产周期长，在生产过程中必须进行装料、高温加热以及卸料等操作，工艺复杂、成本高、能耗大、污染环境，从而造成了钛及其合金的价格较高，限制了其应用。[0003]鉴于镁热还原法的上述缺陷，众多研究学者一直在寻找更好的生产海绵钛的途径，并进行了大量的开拓性研究，只有从根本上开发新的低成本、连续化和环境友好的生产工艺才能解决钛生产成本及环境污染的问题。[0004]熔盐中直接电解TiO2制备Ti的工艺（FFC法）被认为是当今制Ti方法中最具有潜力的研究之一。与目前工业上应用的Kr