专利名称：一种真空电解TiO的制作方法
技术领域：
本发明涉及海绵钛制备的新型技术，主要是采用TiO2粉体、聚乙烯醇和水为原料制备真空条件下直接电解TiO2制备海绵钛工艺中所需的TiO2阴极。
背景技术：
目前，钛生产方法主要是金属热还原法，它通过金属还原剂与金属氧化物或氯化物反应制备金属单质，已经实现工业化的钛金属热还原法是Kroll-Hunter法。它以Mg或Na在800-900℃的条件下，在惰性气体氩气氛中，还原TiCl4制备出海绵状的单质钛，该方法具备成本高、还原效率低及间歇式生产等缺点而不尽人意，因此，从Kroll-Hunter法出现开始，人们就一直探求新的单质钛的生产方法，以实现生产过程的连续化而降低成本。熔盐电解TiO2制备海绵钛是目前世界上钛制备方法中研究的热点之一，该方法由于具备生产过程简化、生产成本低、产品质量高、环境友好等优点而被认为是最有前途的、最引人注目的、最有可能取代Kroll法的海绵钛制备新方法，目前最关键的技术之一就是制备TiO2电级。
目前，国内专利文献上尚未看到关于熔盐电极TiO2制备海绵钛电极制备的报道。在其他一些非专利文献上有关于TiO2电极的制备工艺的报道，但文献中未报道其具体制备技术。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足而提供了一种可取代Kroll法制备海绵钛的TiO2电极制备方法。
本发明是将平均粒度为0.35μm，纯度＞98％的TiO2粉体，与TiO2重量比为5～8％的聚乙烯醇和8～10％的蒸馏水，将蒸馏水加热至95℃后加入聚乙烯醇，保温并搅拌至粥状混合物再加入TiO2粉体，混合均匀后在5～15Mpa的压力下于模具内压制成型，并于850～1300℃条件下烧结4～16h后制成TiO2阴极。
本发明的另一个技术方案是所述的模具为大于或等于200mm×200mm的正方形，得到的电极为正方形板状电极。
本发明的又一个技术方案是所述的模具为大于或等于Φ50mm圆柱形状，得到的电极为圆柱形电极。
本发明的工艺条件是TiO2粉体平均粒度0.35μm，纯度＞98％，晶型为锐钛型；聚乙烯醇试剂，分析纯；水试剂，分析纯；TiO2粉体∶聚乙烯醇∶水(重量比)＝100∶5～8∶8～10；聚乙烯醇与水混合的温度90～100℃；
成型压力5～15Mpa；烧结温度850～1300℃；烧结时间4～16h；本发明的工艺流程如下原料→混合→压制→烧结对工艺流程图的几点说明1、原料组分包括TiO2粉体、水和聚乙烯醇，各组分的重量比为TiO2粉体∶聚乙烯醇∶水＝100∶5～8∶8～10；2、原料的混合按比例称取原料，将水升温至90～100℃后，在保温且不断搅拌情况下加入聚乙烯醇至共融，再加入TiO2粉末，不断搅拌至混合均匀。
3、成型将混合均匀的原料添加到模具内，在5～15Mpa的压力下压制成型，放置24～48h晾干。
4、烧结将晾干后的TiO2阴极放入马弗炉内，升温至120℃保温2h脱水，升温至500℃保温1h脱胶，再升温至850～1300℃并保温4～16h烧结。
采用上述工艺条件和工艺流程可获得性能优异的TiO2阴极，其技术指标如表1
本发明具有以下优点(1)采用本方法所制备的TiO2阴极由于晶体构型由锐钛型转变为金红石型，颗粒间出现团聚并部分连接在一起，有效保证了电极的导电性能。
(2)烧结后的TiO2阴极空隙率达40～60％，电解过程中熔盐能顺利渗透到电极内部，保证了电解过程能够充分进行。
(3)电极导电性能的测试结果表明，当温度在850～950℃之间时，电阻率0.002～0.012Ω/m之间，从而可初步确定，电解温度应该控制在850～950℃之间。
(4)电极制备工艺简单，实用性强。
具体实施例方式
下面结合实施实例作进一详述实例1称取平均粒度为0.35μm，纯度＞98％的TiO2粉体250g、聚乙烯醇20g和蒸馏水20g，将水加热至95℃后加入聚乙烯醇，保温并搅拌至粥状混合物后再加入TiO2粉体，混合均匀，在14Mpa的压力下于Φ50mm的模具内压制成型，并于1300℃条件下烧结5h后制成TiO2阴极，其外型为Φ50mm×8mm的圆片状，晶体结构为金红石型，TiO2颗粒明显增大且粒径分布不均匀，颗粒间团聚现象比较严重并部分连接在一起，空隙率达42％，当温度在850～950℃之间时，电阻率0.008Ω/m。
实例2称取平均粒度为0.35μm，纯度＞98％的TiO2粉体500g、聚乙烯醇40g和蒸馏水40g备用。将水加热至95℃后加入聚乙烯醇，保温并搅拌至粥状混合物后加入TiO2粉体，混合均匀，在10Mpa的压力下于200mm×200mm的模具内压制成型，并于900℃条件下烧结12h后制成TiO2阴极，其外型为200mm×200mm×8mm的板状，晶体结构为金红石型，TiO2颗粒明显增大且粒径分布不均匀，颗粒间团聚现象比较严重并部分连接在一起，空隙率达54％，当温度在850～950℃之间时，电阻率0.011Ω/m。
实例3称取平均粒度为0.35μm，纯度＞98％的TiO2粉体700g、聚乙烯醇55g和蒸馏水55g备用。将水加热至95℃后加入聚乙烯醇，保温并搅拌至粥状混合物后加入TiO2粉体，混合均匀，在10Mpa的压力下于240mm×240mm的模具内压制成型，并于900℃条件下烧结12h后制成TiO2阴极，其外型为240mm×240mm×8mm的板状，晶体结构为金红石型，TiO2颗粒明显增大且粒径分布不均匀，颗粒间团聚现象比较严重并部分连接在一起，空隙率达54％，当温度在850～950℃之间时，电阻率0.011Ω/m。
实例4称取平均粒度为0.35μm，纯度＞98％的TiO2粉体600g、聚乙烯醇48g和蒸馏水60g备用。将水加热至95℃后加入聚乙烯醇，保温并搅拌至粥状混合物后再加入TiO2粉体，混合均匀，在12Mpa的压力下于Φ50的模具内压制成型，并于1050℃条件下烧结8h后制成TiO2阴极，其外型为Φ50mm×20mm的圆柱状，晶体结构为金红石型，TiO2颗粒明显增大且粒径分布不均匀，颗粒间团聚现象比较严重并部分连接在一起，空隙率达52％，当温度在850～950℃之间时，电阻率0.004Ω/m。
权利要求
1.一种真空条件下直接电解TiO2制备海绵钛中TiO2阴极的制备方法，其特征在于取平均粒度为0.35μm，纯度＞98％的TiO2粉体，与TiO2重量比为5～8％的聚乙烯醇和8～10％的蒸馏水，将蒸馏水加热至95℃后加入聚乙烯醇，保温并搅拌至粥状混合物再加入TiO2粉体，混合均匀后在5～15Mpa的压力下于模具内压制成型，并于850～1300℃条件下烧结4～16h后制成TiO2阴极。
2.按权利要求1所说的一种真空条件下直接电解TiO2制备海绵钛中TiO2阴极的制备方法，其特征在于使用的模具边长为200mm-240mm的正方形，得到高度为8mm-10mm正方形板状电极。
3.按权利要求1所说的一种真空条件下直接电解TiO2制备海绵钛中TiO2阴极的制备方法，其特征在于使用的模具为Φ50mm-Φ70mm，得到高度为8mm-20mm的圆柱形电极。
全文摘要
一种真空电解TiO
文档编号C25C7/02GK101086074SQ20061001218
公开日2007年12月12日 申请日期2006年6月9日 优先权日2006年6月9日
发明者邹敏, 刘国钦, 毛雪华, 马光强, 王军, 王琪琳, 刘元虎 申请人:攀枝花学院