海綿鈦 真空熔煉材料不規(guī)則形狀
海綿鈦,是鈦加工材的原料。一般為淺灰色顆粒,表面清潔,無(wú)目視可見(jiàn)的夾雜物,也包括有缺陷的海綿鈦塊,如過(guò)燒的海綿鈦塊、具有明顯的暗黃色和亮黃色的氧化海綿鈦塊、帶有暗黃色和亮黃色痕跡的氧化和富氮的海綿鈦塊、帶有明顯氯化物殘余的海綿鈦塊、帶有殘?jiān)暮>d鈦塊等。
海綿鈦 真空熔煉材料不規(guī)則形狀
氯化工藝
海綿鈦是干什么用的
海綿鈦是鈦加工材的原料,主要用于制取工業(yè)鈦合金,是鈦工業(yè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。具體來(lái)說(shuō),海綿鈦的用途主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
與航空航天?:0A與0級(jí)海綿鈦,以其超高的純度,航空航天領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。例如,飛機(jī)、火箭等精密零件中可能就蘊(yùn)含著這些高品質(zhì)的海綿鈦。
醫(yī)療領(lǐng)域?:高品質(zhì)的海綿鈦在醫(yī)療領(lǐng)域,它們被用于制造人體植入物、手術(shù)器材等,直接關(guān)系到病人的生命安全。
鈦材、鈦粉及其他鈦構(gòu)件的原料:海綿鈦是生產(chǎn)鈦材、鈦粉及其他鈦構(gòu)件的基礎(chǔ)原料。它通常是通過(guò)金屬熱還原法生產(chǎn)出的,具有多孔的海綿狀結(jié)構(gòu),不能直接使用,需要在電爐中熔化成液體,才能鑄成鈦錠。
綜上所述,海綿鈦?zhàn)鳛殁伖I(yè)的基礎(chǔ)原料、航空航天、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
四氯化鈦主要用作生產(chǎn)海綿鈦、鈦白粉及三氯化鈦。其制取方法很多,主要有沸騰氯化、熔鹽氯化和豎爐氯化3 種方法。沸騰氯化是現(xiàn)行生產(chǎn)四氯化鈦的主要方法(中國(guó)、日本、美國(guó)采用),其次是熔鹽氯化(獨(dú)聯(lián)體國(guó)家采用),而豎爐氯化已被淘汰。沸騰氯化一般是以鈣鎂含量低的高品位富鈦料為原料,而熔鹽氯化則可使用含高鈣鎂的原料。
海綿鈦的性質(zhì)
物理性質(zhì)
顏色和狀態(tài):海綿鈦為銀灰色金屬,具有多孔的結(jié)構(gòu)。
密度:相對(duì)密度為d204.5。
熔點(diǎn)和沸點(diǎn):熔點(diǎn)為1668℃,沸點(diǎn)為3260℃。
硬度:硬度在HB 100~157之間。
化學(xué)性質(zhì)
耐腐蝕性:海綿鈦耐海水腐蝕性強(qiáng),但不溶于水,能溶于氫氟酸、硝酸、濃硫酸。
反應(yīng)性:在高溫下能與多種化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),特別是在有氯氣的環(huán)境中。
生產(chǎn)方法
海綿鈦主要通過(guò)Kroll工藝(鎂熱法)生產(chǎn)。該工藝包括富態(tài)料制備、氯化、四氯化鈦精制、還原蒸餾、氯化鎂電解等步驟。在氬氣氣氛中,四氯化鈦與金屬鎂反應(yīng)生成海綿鈦和氯化鎂,然后通過(guò)真空蒸餾去除雜質(zhì),獲得純鈦。
在還原過(guò)程中,TiCl4 中的微量雜質(zhì),如AlCl3、FeCl3、SiCl4、VOCl3 等均被鎂還原生成相應(yīng)的金屬,這些金屬全部混在海綿鈦中。而混雜在鎂中的雜質(zhì)鉀、鈣、鈉等,也是還原劑,它們分別將TiCl4 還原并生成相應(yīng)的雜質(zhì)氯化物。鎂還原過(guò)程包括:TiCl4液體的氣化→氣體TiCl4和液體Mg 的外擴(kuò)散→TiCl4 和Mg 分子吸附在活性中心→在活性中心上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)→結(jié)晶成核→鈦晶粒長(zhǎng)大→MgCl2 脫附→MgCl2 外擴(kuò)散。這一過(guò)程中的關(guān)鍵步驟是結(jié)晶成核,隨著化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行伴有非均相成核。
經(jīng)排放MgCl2 操作后的鎂還原產(chǎn)物, 含鈦55%~60%、鎂25%~30%、MgCl210%~15%,及少量TiCl3 和TiCl2,常用蒸餾法將海綿鈦中的鎂和MgCl2分離。
還原產(chǎn)物海綿鈦在真空蒸餾過(guò)程中經(jīng)受長(zhǎng)期高溫?zé)Y(jié),逐漸致密化、毛細(xì)孔逐漸縮小,樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)消失,最后呈一坨狀整塊,俗稱鈦坨。
海綿鈦的物理和化學(xué)特性
海綿鈦一般為淺灰色顆粒,表面清潔,無(wú)目視可見(jiàn)的夾雜物。其純度一般為99.1~99.7%,雜質(zhì)元素總量為0.3~0.9%。海綿鈦的硬度(HB)為100~157,根據(jù)純度的不同分為WHTiO至MHTi4五個(gè)等級(jí)。
海綿鈦的生產(chǎn)工藝
海綿鈦主要通過(guò)金屬熱還原法生產(chǎn),將鈦鐵礦變成四氯化鈦,再放到密封的不銹鋼罐中,充以氬氣,使它們與金屬鎂反應(yīng),得到海綿狀金屬鈦。這種多孔的“海綿鈦"不能直接使用,還需要在電爐中熔化成液體,才能鑄成鈦錠。