[發明專利]鈦鋁合金的制備方法

在審

• 申請號: 201410364760.0
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104099643A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 閆蓓蕾;何安西;穆天柱;穆宏波;鄧斌;趙三超;陳兵;朱福興;彭衛星
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: C25C3/36
• 分類號: C25C3/36;C22C21/00
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 柯海軍;武森濤

技術領域

本發明涉及鈦鋁合金的制備方法，屬于合金領域。

背景技術

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，且生物相容性優異，被廣泛用于航空航天、航海、化工、發電、汽車、體育休閑、醫療等領域。

采用熔鹽電解法制取鈦鋁合金已有下述幾種：

1、以廢鈦Ti6Al4V為可溶陽極，在堿金屬氧化物鹽系中進行電解制取(高玉璞、郭乃名，稀有金屬，1997)，單用次方法生產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，不能滿足制造結構件的要求。

2、以廢鈦和鋁的機械混合物作為可溶陽極，電解質組成為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，所以不可避免要產生與使用鈦合金完全相同的情況。

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，以粉末為形態的陰極產物不好分離，易存留于熔鹽中，產品的夾鹽率極高。

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。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種鈦鋁合金的制備方法。

本發明鈦鋁合金的制備方法，以鈦為陽極，液態鋁為陰極，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量計。

進一步的，作為優選方案，熔鹽電解液中按質量比，NaCl-KCl:可溶性鈦鹽＝100:1～5。

其中，NaCl-KCl中，按重量比，NaCl:KCl＝70～90：100～120；優選為NaCl:KCl＝75～85：100～105。

優選地，所述可溶性鈦鹽為TiCl_X和鈦酸鹽中的至少一種；其中，2≤X≤4，鈦酸鹽為鈦酸鈣、鈦酸鐵和氟鈦酸鈉中的至少一種。

進一步的，作為優選方案，所述陽極鈦為廢鈦或海綿鈦。

進一步的，電解溫度優選為700～800℃；更優選750℃；電解電流優選為2～10A/cm³；更優選為5～10A/cm³。

進一步的，作為優選方案，上述步驟完成后，還對得到的鈦鋁合金進行浸泡、洗滌、干燥。

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。

本發明有益效果：

1、本發明鈦鋁合金的制備方法采用液態鋁做陰極，在熔融狀態下合金化，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工藝，產品的分離以及后處理，較為繁瑣，此工藝解決了這一問題。

2、現有電解制備鈦鋁合金工藝的產品多為粉末狀，雜質含量高，本發明鈦鋁合金的制備方法以熔融態合金化，產品為海綿狀，易于清洗，雜質含量少，便于下一步加工。

具體實施方式

本發明鈦鋁合金的制備方法，以鈦為陽極，液態鋁為陰極，在熔鹽電解液中進行電解，制備得到鈦鋁合金。

其中，為了使熔鹽中的鈦離子，具有反應的濃度差推動力，熔鹽電解液由主體熔鹽NaCl-KCl和可溶性鈦鹽組成；按質量比，NaCl-KCl:可溶性鈦鹽＝100:1～10；優選為NaCl-KCl:可溶性鈦鹽＝100:1～5；可溶性鈦鹽重量以其中鈦的質量計。

其中，NaCl-KCl中，按重量比，NaCl:KCl＝70～90：100～120；優選為NaCl:KCl＝75～85：100～105。

進一步的，作為優選方案，所述可溶性鈦鹽為TiCl_X和鈦酸鹽中的至少一種，2≤X≤4，鈦酸鹽為鈦酸鈣、鈦酸鐵和氟鈦酸鈉中的至少一種。

進一步的，為了節約成本，所述陽極鈦優選為廢鈦或海綿鈦。