二氧化钛阴极的粉末冶金制备及熔盐电解脱氧行为研究

摘要

金属钛具有耐腐蚀、无磁性、高比强等优异性能，广泛应用于航空航天、舰艇、化工、医疗器材等领域。随着科技进步与经济发展，各行业对钛的需求日益增加，但是钛的传统制取方法成本昂贵，在一定程度上制约了钛工业的发展，因此研究二氧化钛熔盐电解制取钛具有重要意义。
　　 本文以TiO2粉末冶金成形片做为阴极，采用两步电解法的新思路，在900℃，流动Ar气保护的环境下，进行电解脱氧实验。通过对阴极的粉末冶金制备及熔盐电解过程中的参数选择和控制进行研究，得出以下主要结论:
　　 1)系统研究了TiO2电极片相组成、微观颗粒尺寸、微观结构、孔隙率和强度等影响因素，确定了较优的阴极制备工艺:TiO2掺杂5％碳粉，30MPa压制压力下成形，950℃保温4h;
　　 2)熔盐中所含的结晶水对电解实验不利，可通过预电解的方式去除，预电解主要参数为:2.4V恒电压下电解15h;
　　 3)在孔隙率、电解时间、电解温度三个影响电解效率的因素中，影响最大的是电解时间，其次是孔隙率;
　　 4)钛的氧化物随化合价的降低，分解电压逐渐升高，电解过程中低价钛的脱氧是整个电脱氧过程的限制环节;
　　 5)提出了两步电解法，①以TiO2为阴极、石墨电极为阳极进行电解，得到脱除大部分氧的阴极产物（钛的低价氧化物）;②以此阴极产物为阳极，金属钛板为阴极进行二次电解，可在阴极得到金属钛。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 钛的性质和用途

1．2．1 钛的性质

1．2．2 钛的主要应用领域及用途

1．3 传统制备金属钛的方法

1．3．1 氧化钛还原法

1．3．2 钛化合物的电解法

1．3．3 卤化钛热分解法

1．3．4 卤化钛还原法

1．4 金属钛制备新工艺

1．4．1 OS

1．4．2 EMR法

1．4．3 SOM法

1．4．4自耗电极法

1．4．5 FFC工艺

1．5 课题意义、任务及创新点

第二章 实验设备及方案

2．1 实验设备及原料

2．2 阴极制备

2．2．1 制粒

2．2．2 压制成形

2．2．3 烧结

2．3 阳极选择

2．4 熔盐电解质的选择

2．5 电解过程控制

2．6 电解产物的后续处理

第三章 TiO2阴极的粉末冶金制备工艺及微观结构研究

3．1 压制压力

3．2 烧结温度、烧结时间

3．3 造孔剂

3．4 掺杂

3．4．1 掺杂CaCl2和CaCO3

3．4．2 掺杂钛粉

3．5 本章小结

第四章 TiO2阴极的熔盐电解脱氧行为研究

4．1 熔盐中水的影响

4．2 影响电流效率的因素

4．3 电解中间过程分析

4．4 两步电解法

4．5 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

硕士研究生期间主要的研究成果