一種鈣熱還原二氧化鈦制備多孔鈦的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種鈣熱還原二氧化鈦制備多孔鈦的方法，屬于金屬材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦是支撐人類(lèi)發(fā)展的戰(zhàn)略金屬，隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展，各領(lǐng)域?qū)︹伈牧系男枨蟛粩鄶U(kuò)大，要求日益提高。多孔金屬鈦是金屬鈦與氣體的復(fù)合材料，是一種兼具功能和結(jié)構(gòu)雙重屬性的新型工程材料，既具有金屬鈦的特性，又有氣泡特性。它作為結(jié)構(gòu)材料具有密度小、孔隙率高、比表面積大等特點(diǎn)；作為功能材料，具有多孔，滲透性、減振緩沖性能顯著，在沖撞過(guò)程中能吸收能量，電磁屏蔽性好。
[0003]目前多孔鈦的制備主要以鈦粉或鈦纖維為原料，加以各種造孔介質(zhì)，通過(guò)真空燒結(jié)獲得各種孔結(jié)構(gòu)的多孔鈦。公開(kāi)號(hào)為CN101948964A的發(fā)明專利公布了一種多孔鈦及鈦合金材料的制備方法，該方法使用100~400 μ m的鎂粉為造孔劑，將鎂粉和粒度小于50微米的鈦粉混合并壓制成一定形狀的生坯，在氬氣保護(hù)下使生坯在650~700°C的溫度之間保溫1~2小時(shí)除去金屬鎂；然后繼續(xù)升溫至1100~1350°C之間保溫3?7小時(shí)燒結(jié)成多孔鈦。公開(kāi)號(hào)為CN102747245A的發(fā)明專利公開(kāi)了一種醫(yī)用多孔鈦及鈦合金的制備方法，將鈦粉、合金元素粉和造孔劑粉根據(jù)需要按比例配料，然后進(jìn)行球磨混合、壓制成坯，所得樣品在真空度為0.1Pa，燒結(jié)溫度800~1200°C，氬氣保護(hù)條件下在微波燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，保溫5~30min后關(guān)閉微波源，隨爐冷卻得到多孔鈦。公開(kāi)號(hào)為CN101912635A的發(fā)明專利公開(kāi)了一種生物醫(yī)用多孔鈦材料，將粒度為50~500 μπι的造孔劑與原料鈦粉混合均勾，然后進(jìn)行預(yù)壓成型得到初坯，將初坯在500~1300°C條件下進(jìn)行燒結(jié)，保溫5~60min，得到多孔鈦。T.F.Hong等以聚丙烯作為占位體與鈦粉混合，而后加壓成型，形成聚丙烯/鈦壓塊，塊體混合物在220°C加熱lh去除聚丙烯，而后以5°C /min的速度升溫至1000°C進(jìn)行真空燒結(jié)
2.5h?10h，成功制備出具有開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的多孔鈦。
[0004]本發(fā)明不同于上述方法，提出以二氧化鈦為原料，經(jīng)過(guò)鈣熱原位還原，直接獲得多孔鈦。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明提供一種鈣熱還原二氧化鈦制備多孔鈦的方法。本方法以二氧化鈦為原料，經(jīng)過(guò)鈣熱原位還原，直接獲得多孔鈦，本方法通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0006]一種鈣熱還原二氧化鈦制備多孔鈦的方法，其具體步驟如下:
(1)首先將Ti02ig CaCl 2.ηΗ20 (η 為 0，2，4 或 6)分別研磨至 Ti02 粒徑〈100 μ m、CaCl2*nH20 粒徑 <100 μ m，然后將 1102與 CaCl 2.ηΗ20 按照 1102與 CaCl 2質(zhì)量比為 4:1 — 1:1混合均勻，然后壓制成型；
(2)將經(jīng)步驟(1)壓制成型的物料按照鈣與Ti02的質(zhì)量比為彡2:1加入鈣，然后在真空爐中，壓力<20Pa、溫度為1100?1350°C條件下鈣蒸氣還原12h?36h制備得到具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物；
(3)將經(jīng)步驟(2)得到的具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物采用稀鹽酸浸出，然后用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌，最后80°C真空干燥24h得到多孔鈦。
[0007]所述步驟(3)中稀鹽酸濃度為鹽酸與水的體積比為1:10，具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物與稀鹽酸的固液比為0.01 -0.04:lg/mlo
[0008]所述步驟(3)中浸出時(shí)間為10?24h。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明與其他方法相比，其優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)直接有二氧化鈦原位還原制備多孔結(jié)構(gòu)的鈦材料，流程短。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明工藝流程圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物SEM-EDS分析圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]實(shí)施例1
如圖1所示，該鈣熱還原二氧化鈦制備多孔鈦的方法，其具體步驟如下:
(1)首先將Ti02igCaCl 2分別研磨至Τ?0 2粒徑<100 μ m，CaCl 2粒徑<100 μ m，按照T1 2與0&(:12質(zhì)量比為4:1將二氧化鈦和氯化鈣混合均勻，然后壓制成型；
(2)將經(jīng)步驟(1)壓制成型的物料按照鈣與Ti02的質(zhì)量比為2:1加入鈣，然后在真空爐中，壓力15Pa、溫度為1100°C條件下鈣熱還原24h制備得到具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物(如圖2所示)；
(3)將經(jīng)步驟(2)得到的具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物采用稀鹽酸浸出，然后用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌，最后80°C真空干燥24h得到多孔鈦，其中中稀鹽酸濃度為鹽酸與水的體積比為1:10，具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物與稀鹽酸的固液比為0.04:lg/ml，浸出時(shí)間為24h。
[0013]實(shí)施例2
如圖1所示，該鈣熱還原二氧化鈦制備多孔鈦的方法，其具體步驟如下:
(1)首先將Ti02igCaCl 2分別研磨至T1 2粒徑〈100 μ m，CaCl 2粒徑〈100 μ m，然后將T1jP CaCl 2按照T1 2:CaCl 2質(zhì)量比2:1稱量并混合均勻，然后壓制成型；
(2)將經(jīng)步驟(1)壓制成型的物料按照鈣與Ti02的質(zhì)量比為3:1加入媽，然后在真空爐中，壓力12Pa、溫度為1200°C條件下鈣熱還原36h制備得到具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物；
(3)將經(jīng)步驟(2)得到的具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物采用稀鹽酸浸出，然后用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌，最后80°C真空干燥24h得到多孔鈦，其中中稀鹽酸濃度為鹽酸與水的體積比為1:10，具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物與稀鹽酸的固液比為0.04:lg/ml，浸出時(shí)間為20h。
[0014]實(shí)施例3
如圖1所示，該鈣熱還原二氧化鈦制備多孔鈦的方法，其具體步驟如下:
(1)首先將Ti02igCaCl 2分別研磨至T1 2粒徑〈100 μ m，CaCl 2粒徑〈100 μ m，然后將1102與CaCl 2按照Ti02:CaCl 2質(zhì)量比為1:1混合均勻，然后壓制成型；
(2)將經(jīng)步驟(1)壓制成型的物料按照鈣與Ti02的質(zhì)量比為4:1加入鈣，然后在真空爐中，壓力6Pa、溫度為1350°C條件下鈣熱還原12h制備得到具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物；
(3)將經(jīng)步驟(2)得到的具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物采用稀鹽酸浸出，然后用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌，最后80°C真空干燥24h得到多孔鈦，其中中稀鹽酸濃度為鹽酸與水的體積比為1:10，具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物與稀鹽酸的固液比為0.03:lg/ml，浸出時(shí)間為15h。
[0015]實(shí)施例4
如圖1所示，該鈣熱還原二氧化鈦制備多孔鈦的方法，其具體步驟如下:
(1)首先將1102與 CaCl 2.2Η20 分別研磨至 Ti02粒徑〈100 μ m，CaCl 2.2Η20粒徑〈100 μ m，然后將打02與CaCl 2.2Η20按照Ti02:CaCl 2質(zhì)量比為3:1混合均勻，然后壓制成型；
(2)將經(jīng)步驟(1)壓制成型的物料按照鈣與Ti02的質(zhì)量比為10:1加入鈣，然后在真空爐中，壓力20Pa、溫度為1200°C條件下鈣熱還原18h制備得到具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物；
(3)將經(jīng)步驟(2)得到的具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物采用稀鹽酸浸出，然后用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌，最后80°C真空干燥24h得到多孔鈦，其中中稀鹽酸濃度為鹽酸與水的體積比為1:10，具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物與稀鹽酸的固液比為0.02:lg/ml，浸出時(shí)間為15h。
[0016]實(shí)施例5
如圖1所示，該鈣熱還原二氧化鈦制備多孔鈦的方法，其具體步驟如下:
(1)首先將1102與 CaCl 2.4Η20 分別研磨至 Ti02粒徑〈100 μ m，CaCl 2.4Η20 粒徑〈100 μ m，然后將打02與CaCl 2.4Η20按照Ti02:CaCl 2質(zhì)量比為2:1混合均勻，然后壓制成型；
(2)將經(jīng)步驟(1)壓制成型的物料按照鈣與Ti02的質(zhì)量比為20:1加入鈣，然后在真空爐中，壓力10Pa、溫度為1300°C條件下鈣熱還原20h制備得到具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物；
(3)將經(jīng)步驟(2)得到的具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物采用稀鹽酸浸出，然后用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌，最后80°C真空干燥24h得到多孔鈦，其中中稀鹽酸濃度為鹽酸與水的體積比為1:10，具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物與稀鹽酸的固液比為0.01:lg/ml，浸出時(shí)間為10h。
[0017]實(shí)施例6
如圖1所示，該鈣熱還原二氧化鈦制備多孔鈦的方法，其具體步驟如下:
(1)首先將1102與 CaCl 2.6Η20 分別研磨至 Ti02粒徑〈100 μ m，CaCl 2.6Η20 粒徑〈100 μ m，然后將打02與CaCl 2.6Η20按照Ti02:CaCl 2質(zhì)量比為2:1混合均勻，然后壓制成型；
(2)將經(jīng)步驟(1)壓制成型的物料按照鈣與Ti02的質(zhì)量比為2:1加入I丐，然后在真空爐中，壓力10Pa、溫度為1200°C條件下鈣熱還原25h制備得到具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物；
(3)將經(jīng)步驟(2)得到的具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物采用稀鹽酸浸出，然后用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌，最后80°C真空干燥24h得到多孔鈦，其中中稀鹽酸濃度為鹽酸與水的體積比為1:10，具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物與稀鹽酸的固液比0.025:lg/ml，浸出時(shí)間為20h。
[0018]以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鈣熱還原二氧化鈦制備多孔鈦的方法，其特征在于具體步驟如下: (1)首先將Ti02igCaCl 2.ηΗ20，其中η為0，2，4或6，分別研磨至Ti02粒徑<100 μ m，然后將Ti02ig CaCl 2.ηΗ20按照Ti02:CaCl 2質(zhì)量比為4:1-1:1混合均勻，然后壓制成型，； (2)將經(jīng)步驟(1)壓制成型的物料按照鈣與Ti02的質(zhì)量比為彡2:1加入鈣，然后在真空爐中，小于20Pa、溫度為1100?1350°C條件下進(jìn)行鈣蒸氣還原12h?36h，制備得到具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物； (3)將經(jīng)步驟(2)得到的具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物采用稀鹽酸浸出，然后用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌，最后真空干燥得到多孔鈦。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣熱還原二氧化鈦制備多孔鈦的方法，其特征在于:所述步驟(3)中稀鹽酸濃度為鹽酸與水的體積比為1:10，具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物與稀鹽酸的固液比為 0.01 -0.04:lg/mlo3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦原位還原制備多孔鈦的方法，其特征在于:所述步驟(3)中浸出時(shí)間為10?24h。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鈣熱還原二氧化鈦制備多孔鈦的方法，屬于金屬材料制備技術(shù)領(lǐng)域。首先將TiO2與CaCl2?nH2O（n為0，2，4或6）分別研磨，然后將TiO2與CaCl2?nH2O混合均勻，然后壓制成型；將經(jīng)步驟（1）壓制成型的物料按照鈣與TiO2的質(zhì)量比為≥2:1加入鈣，然后在真空爐中，壓力<20Pa、溫度為1100～1350℃條件下鈣蒸氣還原12h～36h制備得到具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物；將得到的具有多孔鈦結(jié)構(gòu)的還原產(chǎn)物采用稀鹽酸浸出，然后用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌，最后80℃真空干燥24h得到多孔鈦。本方法以二氧化鈦為原料，經(jīng)過(guò)鈣熱原位還原，直接獲得多孔鈦。
【IPC分類(lèi)】C22B5/04, C22B34/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105274361
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510506398
【發(fā)明人】徐寶強(qiáng), 徐彬彬, 楊斌, 劉大春, 馬文會(huì), 戴永年, 鄧勇, 熊恒, 郁青春, 王飛, 姚耀春, 曲濤, 李一夫, 蔣文龍, 田陽(yáng), 王宇棟
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年8月18日