CN110280758B - 一种钛粉表面改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶炼领域，具体涉及一种钛粉表面改性方法。首先将钛粉与碱金属(碱土金属)氯化物、金属钛、氟化钠和二氯化钛混合，置于1099℃‑1198℃的碱金属(碱土金属)氯化物熔盐中。再利用熔盐的强溶解性溶解二氯化钛，以钛离子为媒介、以金属钛块为原料，借助钛元素的歧化‑归中特性促进钛金属在钛粉表面的沉积，借以修饰钛粉表面、提高球形系数以提高钛粉的3D打印性能和烧结性能。反应结束后用多孔板和孔径为0.21mm～1.99mm的筛板两级过滤，进而分别分离出残余的金属钛块和改性后的钛粉。本发明整个修饰过程自发进行，钛原子从金属钛块表面转移并沉积至钛粉表面，可借助参数控制关键进程。钛粉的改性反应在熔盐浴中进行，反应物离子扩散条件好，产品钛粉表面光滑，球形系数高。

Description

一种钛粉表面改性方法
技术领域
本发明属于材料领域，涉及一种钛粉表面改性方法。
技术背景
中国发明专利CN108676452A公开了一种抗潮解粗钛粉的改性方法，将粗钛粉置于混合设备中，并向物料中加入自来水，利用混合设备将物料搅拌至糊状，将糊状的物料倒入成型模具中，并将模具移送到干燥设备中，使糊状物料在模具中结块成型，然后将物料取出冷却，将物料乙烯吡咯烷酮乙烯基醋酸酯共聚物、羟丙甲纤维素、聚乙二醇6000、氧化铁、钛白粉和滑石粉投到高速混合机中进行混合，然后将吐温80均匀淋到高速混合机中的物料上，混合即制成抗潮解制剂，向制成的抗潮解制剂加水，使抗潮解制剂呈糊状，然后将抗潮解制涂抹在粗钛结块上，自然状态下风干后即得到抗潮解粗钛，通过在粗钛表面涂抹具有抗潮解的薄膜，从而使得粗钛具有抗潮解的性能。
中国发明专利CN105820678A公开了一种环保铁钛粉改性水性防腐蚀隔热涂料及其制备方法，该发明选择了具有防水、耐锈、高附着力的有机合成乳液作为基料，以无公害纳米复合铁钛粉为防锈颜料，在功能填料和助剂的配合下，研制的水性防腐隔热涂料具有防锈防腐、隔热降温双重功能，在被涂饰的金属构造物起防锈保护作用和光线反射制冷的作用，对降低能耗有明显的效果；对于传统涂料的底、中、面复层防锈体系而言，该发明的环保型单涂层多功能防腐蚀隔热涂料有效的降低了环保能耗，开创了涂料行业单涂层新的技术领域。
中国发明专利CN103980757A公开了灰色改性复合铁钛粉防锈颜料，该防锈颜料含有重量份数为磷酸盐20-40份、磷铁粉40-60份、非金属矿粉10-30份。该发明防锈颜料主体是磷酸盐，它本身就具备较好防锈性，它能与铁盐形成铬合物起到防锈作用；颜料经活化处理后，粉体表面由强极性变成非极性，具有很强的疏水性；因此它能与漆料中高分子有机物充分结合，从而得到致密的漆膜，更好的隔绝空气中的氧、水分，从而保护钢铁不受腐蚀。
中国发明专利CN101266857公开了一种纳米钛粉改性提高烧结钕铁硼矫顽力和工作温度方法。其步骤为：主相合金采用铸造工艺制成钕铁硼铸锭合金或采用速凝薄片工艺制成钕铁硼速凝薄片，晶界相合金采用铸造工艺制成铸锭合金或速凝薄片工艺制成速凝薄片或快淬工艺制成快淬带；将主相合金和晶界相合金分别制粉；将纳米钛粉添加到晶界相合金粉末中混合；主相合金和晶界相合金粉末混合后在磁场中压制成型；在高真空烧结炉内制成烧结磁体。该发明制得的烧结钕铁硼矫顽力高，工作温度高，此工艺可以用于大规模批量生产，通过该发明可以制备出高矫顽力、高工作温度的烧结钕铁硼。
中国发明专利CN101105997公开了一种富稀土相的纳米钛粉改性制备高矫顽力稀土永磁方法。其步骤为：主相合金采用铸造工艺制成钕铁硼铸锭合金或采用速凝薄片工艺制成钕铁硼速凝薄片，晶界相合金采用铸造工艺制成铸锭合金或速凝薄片工艺制成速凝薄片或快淬工艺制成快淬带；将主相合金和晶界相合金分别制粉；将纳米钛粉添加到晶界相合金粉末中；混合后的主相合金和晶界相合金粉末在磁场中压制成型；在高真空烧结炉内制成烧结磁体。该发明制得的烧结钕铁硼矫顽力高，工作温度高，此工艺可以用于大规模批量生产，通过该发明可以制备出高矫顽力、高工作温度的烧结钕铁硼。
本发明提出了一种针对钛粉形状和表面形貌的改性方法，具有较强的原创性，目前国内外鲜见能够达到类似效果的工艺技术。目前的钛粉改性技术主要聚焦于改善钛粉表面亲和力，从而提高钛粉的应用性能。
发明内容
本发明提供了一种钛粉表面改性方法，将钛粉置于碱金属(碱土金属)氯化物熔盐浴中，利用金属钛、低价钛离子与熔盐之间的元素交换平衡将金属钛块中的钛原子沉积到钛粉表面，进而修饰钛粉颗粒表面形貌。
一种钛粉表面改性方法，其特征在于：在氯化钠或氯化钙中配入二氯化钛、微量氟化物、钛粉和金属钛块，从室温阶段性升温至预定温度形成熔盐浴，利用二氯化钛中二价钛离子的归中-歧化效应和熔盐浴良好的扩散环境将金属钛块表面的钛原子搬运至钛粉表面重构其结构，修饰钛粉表面形貌、提高球形系数；所述氟化物为氟化钠或氟化钾。
进一步地，熔盐的组成为氯化钠或氯化钙；其中，(mTi+mTC+mTiF)：ms＝1：2.4～3.1；其中，mTi、mTC、mTiF、ms分别为熔盐中金属钛块、二氯化钛、钛粉和熔盐的质量。
进一步地，在熔盐中添加少量的二氯化钛，借助钛元素的歧化-归中特性促使钛金属在钛粉表面沉积。其中，二氯化钛在熔盐中的质量分数介于0.02％～0.9％之间；使用前，首先将二氯化钛稀释于母盐氯化钠或氯化钙之中制成高浓度二氯化钛熔盐；使用时，在室温下将高浓度二氯化钛以固体形式加入氯化钠或氯化钙中，投入钛粉、金属钛块后开始升温改性。
进一步地，在熔盐中添加少量的氟化钠或氟化钾；其中，氟化钠或氟化钾在熔盐中的质量分数介于0.02％～0.5％之间。
进一步地，熔盐浴采用阶段性的升温和保温制度；其中，室温至575℃时的升温速率介于2.81℃/min与8.53℃/min之间，575℃-998℃之间的升温速率介于 1.91℃/min与6.25℃/min之间，999℃-1198℃之间的升温速率介于0.81℃/min与 6.13℃/min之间；升温达到预定温度后需要保温，保温温度区间为下述区间中的 1～2个，1101℃～1148℃及1151℃～1198℃，保温时间31min～300min。
进一步地，在高温下利用多孔板和孔径为0.21mm～1.99mm的筛板两级过滤，进而分别分离出残余的金属钛块和改性后的钛粉；过滤出的液态熔盐和金属钛块能返回使用，用于钛粉改性。
一种如上所述钛粉表面改性方法，其特征在于：具体改性步骤如下：
(1)将钛粉加入到盛有碱金属(碱土金属)氯化物熔盐的坩埚中，钛粉与碱金属(碱土金属)氯化物的质量比为1：2.4～3.1。
(2)向碱金属(碱土金属)氯化物熔盐中加入质量百分比0.02％～0.09％氟化钠或氟化钾、0.08％～3.9％二氯化钛、0.5％～3.9％固体炭、0.6％～8.9％金属钛。
(3)使混合物升温至碱金属(碱土金属)熔盐的熔化温度之上，保温 31min～299min。
(4)利用反应物和产物颗粒密度大，容易沉于反应器底部的特点，借助反应器的气压调节机构，将含有反应物的下层熔盐压出，之后利用多孔板分离固态的产物颗粒和液体熔盐。冷却后再以涡电流分选方式从残余物中分离出钛粉。
本发明在具有氟化钠、二氯化钛、固体炭、金属钛的碱金属(碱土金属)氯化物熔盐浴中修饰钛粉表面，在≤1198℃的中温下实现钛粉的表面改性。与现有技术的差别主要体现在：
(1)原料。以氯化钠(或氯化钙)构造反应环境，氟化钠、二氯化钛、固体炭粉、金属钛块为原料修饰钛粉表面。整个修饰过程自发进行，钛原子从金属钛块表面转移并沉积至钛粉表面，可借助参数控制关键进程。
(2)反应环境。钛粉的改性反应在熔盐浴中进行，反应物离子扩散条件好，产品钛粉表面光滑，球形系数高。
(3)目的。本发明的目的是改善钛粉的表面性质，不是制备钛粉或者在钛粉表面增加额外的基团。
附图说明
图1为颗粒钛粉改性流程图。
具体实施方式
以下实例用于说明本发明的实施过程，但不用来限制本发明的使用方法和适用范围。
实例1：
某商品钛粉的球形系数约为67％。以氯化钠为熔盐，(mTi+mTC+mTiF)：ms＝1： 2.4。其中，mTi、mTC、mTiF、ms分别为熔盐中金属钛块、二氯化钛、钛粉和熔盐的质量。室温至575℃时的升温速率介于5.51℃/min与5.56℃/min之间，575℃ -998℃之间的升温速率介于3.96℃/min与3.99℃/min之间，999℃-1198℃之间的升温速率介于2.88℃/min与2.91℃/min之间；升温达到预定温度后在1191℃ -1198℃保温3h。在高温下利用多孔板和孔径为0.21mm～1.99mm的筛板两级过滤，进而分别分离出残余的金属钛块和改性后的钛粉。过滤出的液态熔盐和金属钛块可以返回使用，用于钛粉改性。
实例2：
某商品钛粉的球形系数约为71％，粒度不均匀。以氯化钙为熔盐，(mTi+mTC)： ms＝1：2.9。其中，mTi、mTC、mTiF、ms分别为熔盐中金属钛块、二氯化钛、钛粉和熔盐的质量。室温至575℃时的升温速率介于5.51℃/min与5.56℃/min之间， 575℃-998℃之间的升温速率介于3.96℃/min与3.99℃/min之间，999℃-1198℃之间的升温速率介于2.88℃/min与2.91℃/min之间，达到预定温度后在1161℃ -1168℃保温5h。在高温下利用多孔板将大部分液态熔盐从固态产物中滤除；熔盐冷却后，将固态产物移出并加水，将料浆浓度调至51％～52％，用涡电流分选技术从冷却后的熔盐中分离出不导电的固体盐。其中，残余的块状金属钛粒度较大，富集在3mm筛板之上，钛粉因粒度细透筛到筛板下，实现剩余金属钛和钛粉的分离。改性后钛粉球形系数升高达到90.11％，显著提高了应用性能。
实例3：
某商品钛粉的球形系数约为82％，粒度不均匀。以氯化钙为熔盐， (mTi+mTC+mTiF)：ms＝1：3.5。其中，mTi、mTC、mTiF、ms分别为熔盐中金属钛块、二氯化钛、钛粉和熔盐的质量。室温至575℃时的升温速率介于5.22℃/min 与5.23℃/min之间，575℃-998℃之间的升温速率介于3.83℃/min与3.84℃/min 之间，999℃-1198℃之间的升温速率介于2.66℃/min与2.68℃/min之间，达到预定温度后在1196℃-1197℃保温4h。在高温下利用多孔板将大部分液态熔盐从固态产物中滤除；熔盐冷却后，将固态产物移出并加水，将料浆浓度调至55％～56％，用涡电流分选技术从冷却后的熔盐中分离出不导电的固体盐。其中，残余的块状金属钛粒度较大，富集在3.2mm筛板之上，钛粉因粒度细透筛到筛板下，实现剩余金属钛和钛粉的分离。改性后钛粉球形系数升高达到90.11％，显著提高了应用性能。

Claims (2)

1.一种钛粉表面改性方法，其特征在于：在氯化钠或氯化钙中配入二氯化钛、微量氟化物、钛粉和金属钛块，从室温阶段性升温至预定温度形成熔盐浴，利用二氯化钛中二价钛离子的归中-歧化效应和熔盐浴良好的扩散环境将金属钛块表面的钛原子搬运至钛粉表面重构其结构，修饰钛粉表面形貌、提高球形系数；所述氟化物为氟化钠或氟化钾；
熔盐的组成为氯化钠或氯化钙；其中，（mTi+mTC+mTiF）：ms=1：2.4~3.1；其中，mTi、mTC、mTiF、ms分别为熔盐中金属钛块、二氯化钛、钛粉和熔盐的质量；
在熔盐中添加少量的二氯化钛，借助钛元素的歧化-归中特性促使钛金属在钛粉表面沉积；其中，所述少量的二氯化钛在熔盐中的质量分数介于0.02%~0.9%之间；使用前，首先将所述少量的二氯化钛稀释于母盐氯化钠或氯化钙之中制成高浓度二氯化钛熔盐；使用时，在室温下将所述高浓度的二氯化钛熔盐以固体形式加入氯化钠或氯化钙中，投入钛粉、金属钛块后开始升温改性；
在熔盐中添加微量氟化钠或氟化钾；其中，所述微量氟化钠或氟化钾在熔盐中的质量分数介于0.02%~0.5%之间。
2.根据权利要求1所述的一种钛粉表面改性方法，其特征在于：在高温下利用多孔板和孔径为0.21mm~1.99mm的筛板两级过滤，进而分别分离出残余的金属钛块和改性后的钛粉；过滤出的液态熔盐和金属钛块能返回使用，用于钛粉改性。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1718539A (zh) * 2004-07-08 2006-01-11 武汉科技大学 一种用熔盐法制备碳化钛材料的方法
WO2007119826A1 (ja) * 2006-04-14 2007-10-25 Osaka Titanium Technologies Co., Ltd. Ｔｉ粉末の製造方法
CN103882477A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种用于制备金属钛的电解质和熔盐及金属钛的制备方法
CN102905820B (zh) * 2010-02-25 2016-01-13 南非科学与工业研究理事会 钛粉生产方法
CN107904626A (zh) * 2017-11-23 2018-04-13 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种超细钛粉或钛合金粉及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1718539A (zh) * 2004-07-08 2006-01-11 武汉科技大学 一种用熔盐法制备碳化钛材料的方法
WO2007119826A1 (ja) * 2006-04-14 2007-10-25 Osaka Titanium Technologies Co., Ltd. Ｔｉ粉末の製造方法
CN102905820B (zh) * 2010-02-25 2016-01-13 南非科学与工业研究理事会 钛粉生产方法
CN103882477A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种用于制备金属钛的电解质和熔盐及金属钛的制备方法
CN107904626A (zh) * 2017-11-23 2018-04-13 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种超细钛粉或钛合金粉及其制备方法

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