鈦鋁合金的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鈦鋁合金的制備方法，屬于合金領(lǐng)域。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鈦鋁合金的制備方法。本發(fā)明鈦鋁合金的制備方法，以鈦為陽極，液態(tài)鋁為陰極，在熔鹽電解液中進行電解，制備得到鈦鋁合金；其中，熔鹽電解液由主體熔鹽NaCl-KCl和可溶性鈦鹽組成；熔鹽電解液中按質(zhì)量比，NaCl-KCl:可溶性鈦鹽＝100:1～10，可溶性鈦鹽重量以其中鈦的質(zhì)量計。本發(fā)明鈦鋁合金的制備方法采用液態(tài)鋁做陰極，在熔融狀態(tài)下合金化，合金化的鈦鋁合金沉在坩堝底部，易于分離；得到的鈦鋁合金產(chǎn)品為海綿狀，易于清洗，雜質(zhì)含量少，便于下一步加工。
【專利說明】鈦鋁合金的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鈦鋁合金的制備方法，屬于合金領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 鈦合金密度低，比強度高，耐腐蝕性、高溫下抗蠕變性能和焊接性能良好，且生物 相容性優(yōu)異，被廣泛用于航空航天、航海、化工、發(fā)電、汽車、體育休閑、醫(yī)療等領(lǐng)域。
[0003] 采用熔鹽電解法制取鈦鋁合金已有下述幾種：
[0004] 1、以廢鈦Ti6A14V為可溶陽極，在堿金屬氧化物鹽系中進行電解制?。ǜ哂耔?、郭 乃名，稀有金屬，1997)，單用次方法生產(chǎn)的鈦鋁合金粉中除含鋁量很低以外，最主要的缺點 是：不同粒度含鋁量不同，顆粒越小，韓亮亮越高，且隨陽極回收率增加，含鋁量增加，造成 合金粉中含鋁量不穩(wěn)定，又由于鋁細化晶粒，造成顆粒過細，含氧量不合格，不能滿足制造 結(jié)構(gòu)件的要求。
[0005] 2、以廢鈦和鋁的機械混合物作為可溶陽極，電解質(zhì)組成為NaCl-KCl-MgCl2，其中 含有1. 0-1. 5 %的可溶鈦鹽，進行電解制取鈦鋁合金粉，采用此法生產(chǎn)處的鈦鋁合金粉，除 含鋁量可做得較高外，同樣具有以上各項缺點。這是由于鈦、鋁雖是機械混合物作為陽極， 但在電解溫度下，實際上已完全合金化，生成了鈦鋁合金，所以不可避免要產(chǎn)生與使用鈦合 金完全相同的情況。
[0006] 3、以廢鈦、鋁為可溶陽極，在NaCl-KCl為主體含有可溶鈦鹽的熔鹽體系中電解制 取鈦鋁合金粉末，具體為采用鈦、鋁單金屬分隔可溶陽極。然而此方法采取鈦、鋁分別精煉 再合金的方法制得的金屬粉末，合金化不完全，以粉末為形態(tài)的陰極產(chǎn)物不好分離，易存留 于熔鹽中，產(chǎn)品的夾鹽率極高。
[0007] 因此，尋找一種合金化完全，取易于取出的制備鈦鋁合金的方法，顯得尤為重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鈦鋁合金的制備方法。
[0009] 本發(fā)明鈦鋁合金的制備方法，以鈦為陽極，液態(tài)鋁為陰極，在熔鹽電解液中進行電 解，制備得到鈦鋁合金；其中，熔鹽電解液由主體熔鹽NaCl-KCl和可溶性鈦鹽組成；熔鹽電 解液中按質(zhì)量比，NaCl-KCl:可溶性鈦鹽=100:1?10,可溶性鈦鹽重量以其中鈦的質(zhì)量 計。
[0010] 進一步的，作為優(yōu)選方案，熔鹽電解液中按質(zhì)量比，NaCl-KCl:可溶性鈦鹽= 100:1 ?5。
[0011] 其中，NaCl-KCl 中，按重量比，NaCl:KCl = 70 ?90 :100 ?120 ;優(yōu)選為 NaCl:KCl =75 ?85 :100 ?105。
[0012] 優(yōu)選地，所述可溶性鈦鹽為TiClx和鈦酸鹽中的至少一種；其中，2彡X彡4,鈦酸 鹽為鈦酸1丐、鈦酸鐵和氟鈦酸鈉中的至少一種。
[0013] 進一步的，作為優(yōu)選方案，所述陽極鈦為廢鈦或海綿鈦。
[0014] 進一步的，電解溫度優(yōu)選為700?800°C;更優(yōu)選750°C;電解電流優(yōu)選為2?10A/ cm3 ;更優(yōu)選為5?10A/cm3。
[0015] 進一步的，作為優(yōu)選方案，上述步驟完成后，還對得到的鈦鋁合金進行浸泡、洗滌、 干燥。
[0016] 其中，浸泡采用濃度為0. 01?0. 05% v/v的鹽酸；洗滌采用50?80% v/v酒精； 干燥采用真空烘干。
[0017] 本發(fā)明有益效果：
[0018] 1、本發(fā)明鈦鋁合金的制備方法采用液態(tài)鋁做陰極，在熔融狀態(tài)下合金化，合金化 的鈦鋁合金沉在坩堝底部，易于分離。對于熔鹽電解工藝生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品的分離以及后處 理，較為繁瑣，此工藝解決了這一問題。
[0019] 2、現(xiàn)有電解制備鈦鋁合金工藝的產(chǎn)品多為粉末狀，雜質(zhì)含量高，本發(fā)明鈦鋁合金 的制備方法以熔融態(tài)合金化，產(chǎn)品為海綿狀，易于清洗，雜質(zhì)含量少，便于下一步加工。

【具體實施方式】
[0020] 本發(fā)明鈦鋁合金的制備方法，以鈦為陽極，液態(tài)鋁為陰極，在熔鹽電解液中進行電 解，制備得到鈦鋁合金。
[0021] 其中，為了使熔鹽中的鈦離子，具有反應(yīng)的濃度差推動力，熔鹽電解液由主體熔 鹽NaCl-KCl和可溶性鈦鹽組成；按質(zhì)量比，NaCl-KCl:可溶性鈦鹽=100:1?10 ;優(yōu)選為 NaCl-KCl:可溶性鈦鹽=100:1?5 ;可溶性鈦鹽重量以其中鈦的質(zhì)量計。
[0022] 其中，NaCl-KCl 中，按重量比，NaCl:KCl = 70 ?90 :100 ?120 ;優(yōu)選為 NaCl:KCl =75 ?85 :100 ?105。
[0023] 進一步的，作為優(yōu)選方案，所述可溶性鈦鹽為TiClx和鈦酸鹽中的至少一種， 2 < X < 4,鈦酸鹽為鈦酸|丐、鈦酸鐵和氟鈦酸鈉中的至少一種。
[0024] 進一步的，為了節(jié)約成本，所述陽極鈦優(yōu)選為廢鈦或海綿鈦。
[0025] 進一步的，鈦和鋁的用量根據(jù)目標合金來確定，例如制備TiAl3合金時，加入的鈦、 錯質(zhì)量比為1:3。
[0026] 進一步的，電解溫度為700?800°C，優(yōu)選為750°C;電解電流為2?ΙΟΑ/cm3,優(yōu)選 為 5 ?10A/cm3。
[0027] 進一步的，為了清潔鈦鋁合金，作為優(yōu)選方案，還對得到的鈦鋁合金進行浸泡、洗 滌、干燥。作為更優(yōu)選方案，浸泡采用濃度為〇. 01?〇. 05% v/v的鹽酸；洗滌采用50? 80% v/v酒精；并采用真空烘干，以得到純凈的鈦鋁合金。
[0028] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的描述，并不因此將本發(fā)明限 制在所述的實施例范圍之中。
[0029] 實施例1
[0030] 取80g鋁塊放置于石墨坩堝底部，作為液態(tài)陰極。將石墨坩堝置于絕緣的氧化 鋁坩堝內(nèi)，再放置于不銹鋼反應(yīng)器中，以石墨坩堝為陰極。在石墨坩堝再放置制備好的 NaCl-KCl (添加3 % TiCl2)作為整個反應(yīng)的熔鹽體系，其中，按重量比，NaCl: KC1 = 78:100。 取50g廢鈦板（實際反應(yīng)為20g)為可溶陽極進行電解。
[0031] 750°C下，石墨坩堝底部的鋁已經(jīng)成為液態(tài)熔融，通入3A的電流，陽極溶解下來的
【權(quán)利要求】
1. 鈦鋁合金的制備方法，其特征在于：以鈦為陽極，液態(tài)鋁為陰極，在熔鹽電解液中進 行電解，制備得到鈦鋁合金；其中，熔鹽電解液由主體熔鹽NaCl-KCl和可溶性鈦鹽組成；熔 鹽電解液中按質(zhì)量比，NaCl-KCl:可溶性鈦鹽=100:1?10,可溶性鈦鹽重量以其中鈦的質(zhì) 量計。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鋁合金的制備方法，其特征在于：熔鹽電解液中按質(zhì)量比， NaCl-KCl:可溶性鈦鹽=100:1?5。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鋁合金的制備方法，其特征在于：所述主體熔鹽NaCl-KCl 中，按質(zhì)量比，NaCl:KCl = 70 ?90 :100 ?120。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈦鋁合金的制備方法，其特征在于：所述主體熔鹽NaCl-KCl 中，按質(zhì)量比，優(yōu)選為NaCl:KCl = 75?85 :100?105。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鋁合金的制備方法，其特征在于：所述可溶性鈦鹽為TiClx 和鈦酸鹽中的至少一種；其中，2 < X < 4,鈦酸鹽為鈦酸|丐、鈦酸鐵和氟鈦酸鈉中的至少一 種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鋁合金的制備方法，其特征在于：所述陽極鈦為廢鈦或海 綿鈦。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1?6任一項所述的鈦鋁合金的制備方法，其特征在于：電解溫度為 700?800°C ;電解電流為2?10A/cm3。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈦鋁合金的制備方法，其特征在于：電解溫度為750°C ;電解 電流為5?10A/cm3。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鋁合金的制備方法，其特征在于：還對得到的鈦鋁合金進 行浸泡、洗滌、干燥。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈦鋁合金的制備方法，其特征在于：浸泡采用濃度為 0. 01?0. 05% v/v的鹽酸；洗漆采用50?80% v/v酒精；干燥采用真空烘干。
【文檔編號】C22C21/00GK104099643SQ201410364760
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】閆蓓蕾, 何安西, 穆天柱, 穆宏波, 鄧斌, 趙三超, 陳兵, 朱福興, 彭衛(wèi)星 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司