一種制備多孔鈦粉的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于稀有金屬提煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備多孔鈦粉的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨粉末冶金技術(shù)的進(jìn)步，鈦質(zhì)多孔材料制備技術(shù)也得到了快速發(fā)展，隨技術(shù)成熟度的提高，拓寬了鈦質(zhì)多孔材料的應(yīng)用范圍，如電池、化工、醫(yī)療等行業(yè)。
[0003]通常，鈦質(zhì)多孔材料以鈦粉為原料采用粉末冶金技術(shù)加工而成，采用多孔鈦粉為原料加工得到的鈦質(zhì)多孔材料具有較優(yōu)的性能。目前行業(yè)內(nèi)對(duì)多孔鈦粉沒(méi)有準(zhǔn)確的定義，一般將微觀顆粒具有孔狀結(jié)構(gòu)的鈦粉稱為多孔鈦粉。
[0004]目前市面上銷售的鈦粉主要為氫化脫氫鈦粉，也有部分產(chǎn)品采用電解精煉工藝得至IJ。氫化脫氫鈦粉顆粒形貌一般為不規(guī)則塊體，電解精煉鈦粉顆粒則為枝晶狀，均不滿足多孔鈦粉條件。
[0005]通常，熔鹽電解精煉法制取鈦粉一般采用海綿鈦、粗鈦?zhàn)鳛殛?yáng)極，金屬材料為陰極，堿金屬或堿土金屬鹵化物并向其中加入一定量低價(jià)離子的混合物為電解質(zhì)，組成電解池進(jìn)行電解，鈦在陽(yáng)極溶出并以離子形式進(jìn)入熔鹽，鈦離子在陰極還原得到電解鈦粉。該方法作為陽(yáng)極的Ti主要以Ti2+溶出進(jìn)入電解質(zhì)，在較高陽(yáng)極電流密度下，陽(yáng)極溶出離子同時(shí)有Ti2+和Ti 3+，并且仍以Ti2+為多數(shù)，因此隨電解的進(jìn)行，熔鹽內(nèi)鈦離子平均價(jià)鈦接近于2 (平均價(jià)態(tài)為Ti2+和Ti 3+電荷加權(quán)平均數(shù))。
[0006]研究表明，在相同電流密度下，Ti3+在陰極還原過(guò)程晶體成核速率大于長(zhǎng)大速率，因此得到的產(chǎn)物為多孔狀，并且Ti3+易與電解質(zhì)中的陰離子形成絡(luò)合離子，絡(luò)合離子在陰極放電易形成較高的過(guò)電位，較高的過(guò)電位更有利于多孔鈦形成。Ti2+在陰極還原時(shí)晶體長(zhǎng)大速率大于成核速率，只能得到的產(chǎn)物顆粒形貌為致密或枝晶狀。因此采用可溶陽(yáng)極電解精煉鈦較難穩(wěn)定得到多孔鈦粉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可以穩(wěn)定地制備多孔鈦的方法。制備得到的多孔鈦粉可以作為加工鈦質(zhì)多孔材料的原料，得到的鈦質(zhì)多孔材料性能優(yōu)良。
[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種制備多孔鈦粉的方法。該方法包括以下步驟:將鈦原料加入到電解質(zhì)中，電解后在陰極上即得到多孔鈦粉；所述的電解質(zhì)為鹵化鈦與熔鹽的混合物；所述的熔鹽為堿金屬鹵化物或堿土金屬鹵化物中的至少一種；電解時(shí)陽(yáng)極采用惰性材料或電位比鈦正的金屬材料，陰極采用金屬材料。
[0009]優(yōu)選的，上述制備多孔鈦粉的方法中，所述的鹵化鈦為TiFnS TiCl n，其中，2彡η彡3。
[0010]優(yōu)選的，上述制備多孔鈦粉的方法中，所述的鈦原料為海綿鈦、鈦肩或鈦粉中至少一種
[0011]優(yōu)選的，上述制備多孔鈦粉的方法中，所述的堿金屬鹵化物為L(zhǎng)iF、NaF, KF、LiCl、NaCl或KCl中的至少一種。
[0012]優(yōu)選的，上述制備多孔鈦粉的方法中，所述的堿土金屬鹵化物為MgCl2、CaCl2SCaF2*的至少一種。
[0013]優(yōu)選的，上述制備多孔鈦粉的方法中，所述的惰性材料為石墨或碳焙燒電極中的任意一種。
[0014]優(yōu)選的，上述制備多孔鈦粉的方法中，所述的電位比鈦正的金屬材料N1、Pt或Au
中的任意一種。
[0015]優(yōu)選的，上述制備多孔鈦粉的方法中，所述的金屬材料為碳鋼、不銹鋼或純鈦中的任意一種。
[0016]優(yōu)選的，上述制備多孔鈦粉的方法中，電解時(shí)陽(yáng)極電流密度小于lA/cm2。
[0017]進(jìn)一步的，上述制備多孔鈦粉的方法中，電解時(shí)陽(yáng)極電流密度為0.2?0.8A/cm2。
[0018]優(yōu)選的，上述制備多孔鈦粉的方法中，電解時(shí)陰極電流密度為0.1?0.8A/cm2。
[0019]進(jìn)一步的，上述制備多孔鈦粉的方法中，電解時(shí)陰極電流密度為0.1?0.6A/cm2。
[0020]優(yōu)選的，上述制備多孔鈦粉的方法中，所述的電解溫度為760?850°C。
[0021]本發(fā)明方法以惰性材料為陽(yáng)極、金屬材料為陰極，將原料添加于電解質(zhì)中以電解方式可以有效地提高電解質(zhì)平均價(jià)態(tài)，電解質(zhì)中主要以Ti3+存在，從而能夠穩(wěn)定地制備多孔鈦粉。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1電解原理示意圖
[0023]圖2實(shí)施例1多孔鈦粉形貌
[0024]圖3實(shí)施例2多孔鈦粉形貌
[0025]圖4實(shí)施例3多孔鈦粉形貌
[0026]圖5對(duì)比例I電解鈦粉形貌
【具體實(shí)施方式】
[0027]—種制備多孔鈦粉的方法，包括以下步驟:將鈦原料加入到電解質(zhì)中，電解后陰極上即得到多孔鈦粉；所述的電解質(zhì)為鹵化鈦與熔鹽的混合物；所述的熔鹽為堿金屬鹵化物或堿土金屬鹵化物中的至少一種，電解時(shí)陽(yáng)極采用惰性材料或電位比鈦正的金屬材料，陰極采用金屬材料。
[0028]上述制備多孔鈦粉的方法中，所述的鹵化鈦為TiFJ^ TiCln，其中，2彡η彡3。以TiCln為例，η = 2時(shí)表示只有TiCl 2，η = 3時(shí)表示只有TiCl3, 2 < η < 3表示既有TiCl2*有TiCl3，是兩種的混合物。
[0029]上述制備多孔鈦粉的方法中，所述的堿金屬鹵化物為L(zhǎng)iF、NaF, KF、LiCl、NaCl或KCl中的至少一種。
[0030]上述制備多孔鈦粉的方法中，所述的堿土金屬鹵化物為MgCl2、CaCl2S CaF 2中的至少一種。
[0031]上述制備多孔鈦粉的方法中，所述的鈦原料為海綿鈦、鈦肩或鈦粉中至少一種。
[0032]上述制備多孔鈦粉的方法中，電解時(shí)陽(yáng)極電流密度小于lA/cm2。優(yōu)選的，0.2?0.8A/cm2。
[0033]上述制備多孔鈦粉的方法中，電解時(shí)陰極電流密度為0.1?0.8A/cm20優(yōu)選的，0.1 ?0.6A/cm2。
[0034]上述制備多孔鈦粉的方法中，所述的電解溫度為760?850°C。
[0035]上述制備多孔鈦粉的方法中，電解質(zhì)中的Ti2+在惰性陽(yáng)極表面失去電子生成Ti 3+，部分Ti3+在電場(chǎng)力及濃度梯度擴(kuò)散力作用下迀移至陰極，在陰極表面得到電子還原為多孔鈦粉，其余部分Ti3+在電解質(zhì)中與加入的原料Ti發(fā)生反應(yīng)生成Ti 2+，生成的Ti2+繼續(xù)在陽(yáng)極表面生成Ti3+，由此使電解持續(xù)進(jìn)行。
[0036]其中陽(yáng)極發(fā)生如式⑴所述反應(yīng):
[0037]Ti2+- e — Ti 3+ (I)
[0038]陰極發(fā)生如式(2)所述反應(yīng):
[0039]Ti3++3e — Ti (2)
[0040]加入電解質(zhì)中作為原料