專利名稱：一種真空電解TiO的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海綿鈦制備的新型技術(shù)，主要是采用TiO2粉體、聚乙烯醇和水為原料制備真空條件下直接電解TiO2制備海綿鈦工藝中所需的TiO2陰極。
背景技術(shù)：
目前，鈦生產(chǎn)方法主要是金屬熱還原法，它通過金屬還原劑與金屬氧化物或氯化物反應(yīng)制備金屬單質(zhì)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的鈦金屬熱還原法是Kroll-Hunter法。它以Mg或Na在800-900℃的條件下，在惰性氣體氬氣氛中，還原TiCl4制備出海綿狀的單質(zhì)鈦，該方法具備成本高、還原效率低及間歇式生產(chǎn)等缺點(diǎn)而不盡人意，因此，從Kroll-Hunter法出現(xiàn)開始，人們就一直探求新的單質(zhì)鈦的生產(chǎn)方法，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的連續(xù)化而降低成本。熔鹽電解TiO2制備海綿鈦是目前世界上鈦制備方法中研究的熱點(diǎn)之一，該方法由于具備生產(chǎn)過程簡化、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量高、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是最有前途的、最引人注目的、最有可能取代Kroll法的海綿鈦制備新方法，目前最關(guān)鍵的技術(shù)之一就是制備TiO2電級。
目前，國內(nèi)專利文獻(xiàn)上尚未看到關(guān)于熔鹽電極TiO2制備海綿鈦電極制備的報(bào)道。在其他一些非專利文獻(xiàn)上有關(guān)于TiO2電極的制備工藝的報(bào)道，但文獻(xiàn)中未報(bào)道其具體制備技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供了一種可取代Kroll法制備海綿鈦的TiO2電極制備方法。
本發(fā)明是將平均粒度為0.35μm，純度＞98％的TiO2粉體，與TiO2重量比為5～8％的聚乙烯醇和8～10％的蒸餾水，將蒸餾水加熱至95℃后加入聚乙烯醇，保溫并攪拌至粥狀混合物再加入TiO2粉體，混合均勻后在5～15Mpa的壓力下于模具內(nèi)壓制成型，并于850～1300℃條件下燒結(jié)4～16h后制成TiO2陰極。
本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是所述的模具為大于或等于200mm×200mm的正方形，得到的電極為正方形板狀電極。
本發(fā)明的又一個(gè)技術(shù)方案是所述的模具為大于或等于Φ50mm圓柱形狀，得到的電極為圓柱形電極。
本發(fā)明的工藝條件是TiO2粉體平均粒度0.35μm，純度＞98％，晶型為銳鈦型；聚乙烯醇試劑，分析純；水試劑，分析純；TiO2粉體∶聚乙烯醇∶水(重量比)＝100∶5～8∶8～10；聚乙烯醇與水混合的溫度90～100℃；
成型壓力5～15Mpa；燒結(jié)溫度850～1300℃；燒結(jié)時(shí)間4～16h；本發(fā)明的工藝流程如下原料→混合→壓制→燒結(jié)對工藝流程圖的幾點(diǎn)說明1、原料組分包括TiO2粉體、水和聚乙烯醇，各組分的重量比為TiO2粉體∶聚乙烯醇∶水＝100∶5～8∶8～10；2、原料的混合按比例稱取原料，將水升溫至90～100℃后，在保溫且不斷攪拌情況下加入聚乙烯醇至共融，再加入TiO2粉末，不斷攪拌至混合均勻。
3、成型將混合均勻的原料添加到模具內(nèi)，在5～15Mpa的壓力下壓制成型，放置24～48h晾干。
4、燒結(jié)將晾干后的TiO2陰極放入馬弗爐內(nèi)，升溫至120℃保溫2h脫水，升溫至500℃保溫1h脫膠，再升溫至850～1300℃并保溫4～16h燒結(jié)。
采用上述工藝條件和工藝流程可獲得性能優(yōu)異的TiO2陰極，其技術(shù)指標(biāo)如表1

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)采用本方法所制備的TiO2陰極由于晶體構(gòu)型由銳鈦型轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石型，顆粒間出現(xiàn)團(tuán)聚并部分連接在一起，有效保證了電極的導(dǎo)電性能。
(2)燒結(jié)后的TiO2陰極空隙率達(dá)40～60％，電解過程中熔鹽能順利滲透到電極內(nèi)部，保證了電解過程能夠充分進(jìn)行。
(3)電極導(dǎo)電性能的測試結(jié)果表明，當(dāng)溫度在850～950℃之間時(shí)，電阻率0.002～0.012Ω/m之間，從而可初步確定，電解溫度應(yīng)該控制在850～950℃之間。
(4)電極制備工藝簡單，實(shí)用性強(qiáng)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施實(shí)例作進(jìn)一詳述實(shí)例1稱取平均粒度為0.35μm，純度＞98％的TiO2粉體250g、聚乙烯醇20g和蒸餾水20g，將水加熱至95℃后加入聚乙烯醇，保溫并攪拌至粥狀混合物后再加入TiO2粉體，混合均勻，在14Mpa的壓力下于Φ50mm的模具內(nèi)壓制成型，并于1300℃條件下燒結(jié)5h后制成TiO2陰極，其外型為Φ50mm×8mm的圓片狀，晶體結(jié)構(gòu)為金紅石型，TiO2顆粒明顯增大且粒徑分布不均勻，顆粒間團(tuán)聚現(xiàn)象比較嚴(yán)重并部分連接在一起，空隙率達(dá)42％，當(dāng)溫度在850～950℃之間時(shí)，電阻率0.008Ω/m。
實(shí)例2稱取平均粒度為0.35μm，純度＞98％的TiO2粉體500g、聚乙烯醇40g和蒸餾水40g備用。將水加熱至95℃后加入聚乙烯醇，保溫并攪拌至粥狀混合物后加入TiO2粉體，混合均勻，在10Mpa的壓力下于200mm×200mm的模具內(nèi)壓制成型，并于900℃條件下燒結(jié)12h后制成TiO2陰極，其外型為200mm×200mm×8mm的板狀，晶體結(jié)構(gòu)為金紅石型，TiO2顆粒明顯增大且粒徑分布不均勻，顆粒間團(tuán)聚現(xiàn)象比較嚴(yán)重并部分連接在一起，空隙率達(dá)54％，當(dāng)溫度在850～950℃之間時(shí)，電阻率0.011Ω/m。
實(shí)例3稱取平均粒度為0.35μm，純度＞98％的TiO2粉體700g、聚乙烯醇55g和蒸餾水55g備用。將水加熱至95℃后加入聚乙烯醇，保溫并攪拌至粥狀混合物后加入TiO2粉體，混合均勻，在10Mpa的壓力下于240mm×240mm的模具內(nèi)壓制成型，并于900℃條件下燒結(jié)12h后制成TiO2陰極，其外型為240mm×240mm×8mm的板狀，晶體結(jié)構(gòu)為金紅石型，TiO2顆粒明顯增大且粒徑分布不均勻，顆粒間團(tuán)聚現(xiàn)象比較嚴(yán)重并部分連接在一起，空隙率達(dá)54％，當(dāng)溫度在850～950℃之間時(shí)，電阻率0.011Ω/m。
實(shí)例4稱取平均粒度為0.35μm，純度＞98％的TiO2粉體600g、聚乙烯醇48g和蒸餾水60g備用。將水加熱至95℃后加入聚乙烯醇，保溫并攪拌至粥狀混合物后再加入TiO2粉體，混合均勻，在12Mpa的壓力下于Φ50的模具內(nèi)壓制成型，并于1050℃條件下燒結(jié)8h后制成TiO2陰極，其外型為Φ50mm×20mm的圓柱狀，晶體結(jié)構(gòu)為金紅石型，TiO2顆粒明顯增大且粒徑分布不均勻，顆粒間團(tuán)聚現(xiàn)象比較嚴(yán)重并部分連接在一起，空隙率達(dá)52％，當(dāng)溫度在850～950℃之間時(shí)，電阻率0.004Ω/m。
權(quán)利要求
1.一種真空條件下直接電解TiO2制備海綿鈦中TiO2陰極的制備方法，其特征在于取平均粒度為0.35μm，純度＞98％的TiO2粉體，與TiO2重量比為5～8％的聚乙烯醇和8～10％的蒸餾水，將蒸餾水加熱至95℃后加入聚乙烯醇，保溫并攪拌至粥狀混合物再加入TiO2粉體，混合均勻后在5～15Mpa的壓力下于模具內(nèi)壓制成型，并于850～1300℃條件下燒結(jié)4～16h后制成TiO2陰極。
2.按權(quán)利要求1所說的一種真空條件下直接電解TiO2制備海綿鈦中TiO2陰極的制備方法，其特征在于使用的模具邊長為200mm-240mm的正方形，得到高度為8mm-10mm正方形板狀電極。
3.按權(quán)利要求1所說的一種真空條件下直接電解TiO2制備海綿鈦中TiO2陰極的制備方法，其特征在于使用的模具為Φ50mm-Φ70mm，得到高度為8mm-20mm的圓柱形電極。
全文摘要
一種真空電解TiO
文檔編號C25C7/02GK101086074SQ20061001218
公開日2007年12月12日 申請日期2006年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者鄒敏, 劉國欽, 毛雪華, 馬光強(qiáng), 王軍, 王琪琳, 劉元虎 申請人:攀枝花學(xué)院