鈦粉“零污染”低成本制取方法_www.nmware.com
鈦粉和
鈦合金粉通常呈淺灰色,隨著粒級變小而加深。粗粉帶有金屬光澤,微粉呈灰色,超細(xì)粉呈黑色。二氫化鈦粉通常呈灰褐色,顏色比鈦粉深。鈦粉粒級可人為地分成4個級別,粒級在1000~50um為粗粉,50~10um 為細(xì)粉,10~0.5um為微粉,小于0.5um為超細(xì)粉。 鈦粉的粒形有球形、多角形、海綿狀和片狀等幾種,其粒形與制取方法有關(guān)。
鈦粉應(yīng)用十分廣泛。等外鈦粉主要用作鑄鋁的晶粒細(xì)化劑和煙火、禮花用爆燃劑。等級鈦粉根據(jù)不同的純度和粒級有不同的用途,它主要用作粉末冶金制取鈦或含鈦合金的原料。其他的應(yīng)用是用作電真空吸氣劑,電真空中固體汞源的原料,表面涂裝材料。塑料的加鈦充填劑和各種鈦化合物(如TiB2、TiN、TiC等)的原料等。
工業(yè)生產(chǎn)的鈦和鈦合金粉末主要有以下四種方法:
(1)氫化脫氫法。通過氫化脫氫工藝可獲得質(zhì)量好、粒度細(xì)的鈦粉及其合金粉末,但是批量小、價格較貴?,F(xiàn)在該法用得比較普遍。
(2)金屬還原法。此種粉末產(chǎn)量大,價格便宜,粉末塑性好,宜于冷成形.是生產(chǎn)一般耐蝕制品的主要原料。因其含有較高的鈉和氯離子,燒結(jié)時易污染設(shè)備并使材料的焊接性能變壞。
(3)電解法。純度較鈉還原的海綿鈦粉高,但電解鈦粉的成形性較海綿鈦絲粉末差。
(4)離心霧化法。20世紀(jì)60年代美國核金屬公司首先采用電
鈦的傳統(tǒng)制備方法為四氯化鈦鎂熱還原法,也被稱為克勞爾(Kroll)法,這也是目前工業(yè)上生產(chǎn)金屬鈦的唯一方法。www.nmware.com稱該方法產(chǎn)出物中鈦僅占55%左右,而且整個生產(chǎn)工藝過程都涉及氯和氯化合物的生成,且生產(chǎn)過程排放含氯廢氣和含氯廢渣,對環(huán)境和人類健康的影響較大。例如,環(huán)境中的有機(jī)氯化物能夠消耗臭氧,危害人的中樞神經(jīng)系統(tǒng),引發(fā)癌癥;對土壤和地下水造成嚴(yán)重污染。為此,冶金工作者一直致力于研究和探索新的鈦冶金方法,但一直沒有突破性進(jìn)展和成果。馮乃祥教授團(tuán)隊的方法以氟鈦酸鈉為原料,以鋁為還原劑,制取金屬鈦粉并副產(chǎn)品無鈦冰晶石(在電解鋁工業(yè)作助熔劑、制造乳白色玻璃和搪瓷的遮光劑)。據(jù)馮乃祥教授介紹,該新工藝和技術(shù)不僅可以使鈦的還原率達(dá)到100%,鋁的利用率可同樣可以達(dá)到100%,而且整個過程無任何廢氣、廢渣、廢液的排放;新方法制備金屬鈦的工藝和設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,不存在難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的任何技術(shù)問題;該工藝不僅可以生產(chǎn)純鈦粉,還可以生產(chǎn)任意組分含量的鈦鋁合金粉,以滿足不同鈦合金構(gòu)件和制品,特別是商用客機(jī)和殲擊機(jī)上3D打印大型鈦構(gòu)件技術(shù)對鈦合金的要求。