[发明专利]钛铝合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛铝合金的制备方法，属于合金领域。

背景技术

钛合金密度低，比强度高，耐腐蚀性、高温下抗蠕变性能和焊接性能良好，且生物相容性优异，被广泛用于航空航天、航海、化工、发电、汽车、体育休闲、医疗等领域。

采用熔盐电解法制取钛铝合金已有下述几种：

1、以废钛Ti6Al4V为可溶阳极，在碱金属氧化物盐系中进行电解制取(高玉璞、郭乃名，稀有金属，1997)，单用次方法生产的钛铝合金粉中除含铝量很低以外，最主要的缺点是：不同粒度含铝量不同，颗粒越小，韩亮亮越高，且随阳极回收率增加，含铝量增加，造成合金粉中含铝量不稳定，又由于铝细化晶粒，造成颗粒过细，含氧量不合格，不能满足制造结构件的要求。

2、以废钛和铝的机械混合物作为可溶阳极，电解质组成为NaCl-KCl-MgCl₂，其中含有1.0-1.5％的可溶钛盐，进行电解制取钛铝合金粉，采用此法生产处的钛铝合金粉，除含铝量可做得较高外，同样具有以上各项缺点。这是由于钛、铝虽是机械混合物作为阳极，但在电解温度下，实际上已完全合金化，生成了钛铝合金，所以不可避免要产生与使用钛合金完全相同的情况。

3、以废钛、铝为可溶阳极，在NaCl-KCl为主体含有可溶钛盐的熔盐体系中电解制取钛铝合金粉末，具体为采用钛、铝单金属分隔可溶阳极。然而此方法采取钛、铝分别精炼再合金的方法制得的金属粉末，合金化不完全，以粉末为形态的阴极产物不好分离，易存留于熔盐中，产品的夹盐率极高。

因此，寻找一种合金化完全，取易于取出的制备钛铝合金的方法，显得尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种钛铝合金的制备方法。

本发明钛铝合金的制备方法，以钛为阳极，液态铝为阴极，在熔盐电解液中进行电解，制备得到钛铝合金；其中，熔盐电解液由主体熔盐NaCl-KCl和可溶性钛盐组成；熔盐电解液中按质量比，NaCl-KCl:可溶性钛盐＝100:1～10，可溶性钛盐重量以其中钛的质量计。

进一步的，作为优选方案，熔盐电解液中按质量比，NaCl-KCl:可溶性钛盐＝100:1～5。

其中，NaCl-KCl中，按重量比，NaCl:KCl＝70～90：100～120；优选为NaCl:KCl＝75～85：100～105。

优选地，所述可溶性钛盐为TiCl_X和钛酸盐中的至少一种；其中，2≤X≤4，钛酸盐为钛酸钙、钛酸铁和氟钛酸钠中的至少一种。

进一步的，作为优选方案，所述阳极钛为废钛或海绵钛。

进一步的，电解温度优选为700～800℃；更优选750℃；电解电流优选为2～10A/cm³；更优选为5～10A/cm³。

进一步的，作为优选方案，上述步骤完成后，还对得到的钛铝合金进行浸泡、洗涤、干燥。

其中，浸泡采用浓度为0.01～0.05％v/v的盐酸；洗涤采用50～80％v/v酒精；干燥采用真空烘干。

本发明有益效果：

1、本发明钛铝合金的制备方法采用液态铝做阴极，在熔融状态下合金化，合金化的钛铝合金沉在坩埚底部，易于分离。对于熔盐电解工艺生产工艺，产品的分离以及后处理，较为繁琐，此工艺解决了这一问题。

2、现有电解制备钛铝合金工艺的产品多为粉末状，杂质含量高，本发明钛铝合金的制备方法以熔融态合金化，产品为海绵状，易于清洗，杂质含量少，便于下一步加工。

具体实施方式

本发明钛铝合金的制备方法，以钛为阳极，液态铝为阴极，在熔盐电解液中进行电解，制备得到钛铝合金。

其中，为了使熔盐中的钛离子，具有反应的浓度差推动力，熔盐电解液由主体熔盐NaCl-KCl和可溶性钛盐组成；按质量比，NaCl-KCl:可溶性钛盐＝100:1～10；优选为NaCl-KCl:可溶性钛盐＝100:1～5；可溶性钛盐重量以其中钛的质量计。

其中，NaCl-KCl中，按重量比，NaCl:KCl＝70～90：100～120；优选为NaCl:KCl＝75～85：100～105。

进一步的，作为优选方案，所述可溶性钛盐为TiCl_X和钛酸盐中的至少一种，2≤X≤4，钛酸盐为钛酸钙、钛酸铁和氟钛酸钠中的至少一种。

进一步的，为了节约成本，所述阳极钛优选为废钛或海绵钛。