鈦粉生產(production of titanium powder)
以金屬鈦或四氯化鈦為原料制取粉末鈦的過程。主要的工業生產方法是氫化法。此外,還有四氯化鈦鈉還原法和電解法等。金屬鈦粉主要用作粉末冶金原料,用于生產形狀復雜的鈦制件,亦可用于煙火工業。
氫化法是以海綿鈦、殘鈦等為原料,經過表面凈化、氫化、研磨、脫氫、篩分等處理獲得鈦粉的過程。該法是利用鈦氫化后變脆易粉碎、氫化鈦在高溫下又易于分解脫氫轉化為金屬鈦的原理。
氫化前用堿液和酸液除去鈦表面的氧化膜,然后在773~873K氫化溫度和氫氣壓力高于0.1MPa條件下氫化1~10h。產出的氫化鈦含氫約3%~4%,若含氫量不足于1.5%則難于粉碎。為減少氧、氮等雜質對氫化鈦的污染,研磨在球磨筒和球均用鈦制的球磨機內及在氬氣保護下進行。真空脫氫溫度為973~1073K。日本大阪鈦公司氫化法鈦粉的成分(質量分數ω/%)為:Ti99.5,H0.02,Fe0.03,Cl—0.04,Mn0.005,Mg0.02,Si0.02,N0.04,C0.02,O0.35。其粒度為一0.045mm粒級。
四氯化鈦鈉還原法生產的海綿鈦產品粒度小,易粉碎,副產物NaCl又不易吸水,適合于生產鈦粉,一般經過TiCl4鈉還原、還原產物初碎、研磨、浸出水洗、干燥、篩分等過程。
TiCl4還原過程與鈉熱還原法生產海綿鈦相同,但還原溫度較高(1073~1123K),罐內壓力則較低,有利于制得細粒鈦粉。為避免有殘留鈉,TiCl。需適當過量。還原產物一般先用Ti:NaCl—1:1的混合物進行研磨,然后再以0.5%~1.0%的稀鹽酸液浸出水洗,接著在353K溫度下真空烘干。產品鈦粉的布氏硬度為120~135,粒度較粗,Cl一含量較高。其化學成分(質量分數ω/%)為:O0.10~0.12,H0.015,N0.01,C0.015,Fe0.02,其他0.28,Ti余量。
電解法采用TiCl4熔鹽電解法(見熔鹽電解法制取金屬鈦)或殘鈦電解精煉(見鈦精煉),其產物經研磨,酸浸出,水洗,干燥,篩分處理,可得到純度較高的鈦粉.產品含Cl-量(0.04%~0.1%)較高,其機械加工性能不如四氯化鈦鈉還原法鈦粉.
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