亚氧化钛可溶电极及其制备方法与在熔盐电解制备高纯钛中的应用

摘要

本发明所述亚氧化钛可溶电极的制备方法，所述亚氧化钛为TiO、Ti₃O₅、Ti₄O₇、Ti₅O₉、Ti₆O₁₁、Ti₇O₁₃、Ti₈O₁₅或Ti₉O₁₇，首先将原料制备成亚氧化钛块体，或亚氧化钛与钛棒或石墨棒结合在一起的亚氧化钛复合块体，再将亚氧化钛块体或亚氧化钛复合块体精加工即可得到亚氧化钛可溶电极，制备亚氧化钛块体或亚氧化钛复合块体工艺步骤如下：(1)配料；(2)混料与干燥；(3)采用放电等离子烧结系统进行烧结。本发明还提供了上述方法制备的亚氧化钛可溶电极及其在熔盐点解制备高纯钛中的应用。本发明方法能得到低C、N含量且又高导电的含钛可溶电极，从而在以此亚氧化钛可溶电极为阳极和/或阴极电解制备金属钛时得到不受阳极污染的高纯金属钛。

主权项

亚氧化钛可溶电极的制备方法，所述亚氧化钛为TiO、Ti₃O₅、Ti₄O₇、Ti₅O₉、Ti₆O₁₁、Ti₇O₁₃、Ti₈O₁₅或Ti₉O₁₇，其特征在于首先将原料制备成亚氧化钛块体，或者亚氧化钛与钛棒或石墨棒结合在一起的亚氧化钛复合块体，再将亚氧化钛块体或亚氧化钛复合块体精加工即可得到亚氧化钛可溶电极，制备亚氧化钛块体或亚氧化钛复合块体的工艺步骤如下：(1)配料原料为Ti与O的化合物粉体和还原剂，按照各亚氧化钛的化学式及所用原料之间的化学反应计算出制备相应亚氧化钛块体或亚氧化钛复合块体的原料的摩尔比：a、制备Ti₉O₁₇块体或Ti₉O₁₇复合块体的原料摩尔比Ti与O的化合物粉体:还原剂＝9:(1.2～2)b、制备Ti₈O₁₅块体或Ti₈O₁₅复合块体的原料摩尔比Ti与O的化合物粉体:还原剂＝8:(1.2～2)c、制备Ti₇O₁₃块体或Ti₇O₁₃复合块体的原料摩尔比Ti与O的化合物粉体:还原剂＝7:(1.2～2)d、制备Ti₆O₁₁块体或Ti₆O₁₁复合块体的原料摩尔比Ti与O的化合物粉体:还原剂＝6:(1.2～2)e、制备Ti₅O₉块体或Ti₅O₉复合块体的原料摩尔比Ti与O的化合物粉体:还原剂＝5:(1.2～2)f、制备Ti₄O₇块体或Ti₄O₇复合块体的原料摩尔比Ti与O的化合物粉体:还原剂＝4:(1.2～2)g、制备Ti₃O₅块体或Ti₃O₅复合块体的原料摩尔比Ti与O的化合物粉体:还原剂＝3:(1.2～2)h、制备TiO块体或TiO复合块体的原料摩尔比Ti与O的化合物粉体:还原剂＝1:(1.2～1.5)；(2)混料与干燥将步骤(1)计量好的原料放入球磨机中，加入研磨球体和湿磨介质进行湿磨，使原料混合均匀，湿磨介质的加入量以浸没所述原料和研磨球体为限，然后过筛分离出研磨球体得混合浆料，将所得的混合浆料进行干燥得到制备Ti₉O₁₇块体或Ti₉O₁₇复合块体的混合粉料、制备Ti₈O₁₅块体或Ti₈O₁₅复合块体的混合粉料、制备Ti₇O₁₃块体或Ti₇O₁₃复合块体的混合粉料、制备Ti₆O₁₁块体或Ti₆O₁₁复合块体的混合粉料、制备Ti₅O₉块体或Ti₅O₉复合块体的混合粉料、制备Ti₄O₇块体或Ti₄O₇复合块体的混合粉料、制备Ti₃O₅块体或Ti₃O₅复合块体的混合粉料、或者制备TiO块体或TiO复合块体的混合粉料；(3)烧结采用放电等离子烧结系统进行烧结，将步骤(2)制得的混合粉料装入石墨模具，然后将装有混合粉料的石墨模具置于放电等离子烧结系统的烧结炉中，安装好限位片，调整好光学测温仪后关闭炉门并抽真空，待炉内真空度低于10Pa时，在保持真空或通入保护气体的条件下施加烧结压力，并加热到烧结反应温度进行保温保压烧结，烧结结束后关闭电源，随炉冷却至室温后取出并脱模得到亚氧化钛块体；或采用放电等离子烧结系统进行烧结，将步骤(2)制得的混合粉料装入石墨模具，并在石墨模具中心位置放置钛棒或石墨棒，使钛棒或石墨棒被混合粉料完全包覆，然后将装有混合粉料及钛棒或石墨棒的模具置于放电等离子烧结系统的烧结炉中，安装好限位片，调整好光学测温仪后关闭炉门并抽真空，待炉内真空度低于10Pa时，在保持真空或通入保护气体的条件下施加烧结压力，并加热到烧结反应温度进行保温保压烧结，烧结结束后关闭电源，随炉冷却至室温后取出并脱模得到亚氧化钛复合块体；当混合粉料为制备Ti₉O₁₇块体或Ti₉O₁₇复合块体的混合粉料时，烧结反应温度为860℃～900℃，烧结压力为1KN～100KN，保温保压时间为5min～60min；当混合粉料为制备Ti₈O₁₅块体或Ti₈O₁₅复合块体的混合粉料时，烧结反应温度为900℃～950℃，烧结压力为1KN～100KN，保温保压时间为5min～60min；当混合粉料为制备Ti₇O₁₃块体或Ti₇O₁₃复合块体的混合粉料时，烧结反应温度为950℃～1000℃，烧结压力为1KN～100KN，保温保压时间为5min～60min；当混合粉料为制备Ti₆O₁₁块体或Ti₆O₁₁复合块体的混合粉料时，烧结反应温度为1000℃～1100℃，烧结压力为1KN～100KN，保温保压时间为5min～60min；当混合粉料为制备Ti₅O₉块体或Ti₅O₉复合块体的混合粉料时，烧结反应温度为1100℃～1150℃，烧结压力为1KN～100KN，保温保压时间为5min～60min；当混合粉料为制备Ti₄O₇块体或Ti₄O₇复合块体的混合粉料时，烧结反应温度为1150℃～1250℃，烧结压力为1KN～100KN，保温保压时间为5min～60min；当混合粉料为制备Ti₃O₅块体或Ti₃O₅复合块体的混合粉料时，烧结反应温度为1250℃～1400℃，烧结压力为1KN～100KN，保温保压时间为5min～60min；当混合粉料为制备TiO块体或TiO复合块体的混合粉料时，烧结反应温度为1400℃～1600℃，烧结压力为1KN～100KN，保温保压时间为5min～60min。