钛粉

钛 粉末是我们的主要产品之一,它由氢化物脱水 (HDH) 生产 工艺。我们采用一些特殊的程序控制和设施来确保 氧含量低。 应用: 粉 冶金、生物医学、汽车/电机零件、溅射靶材、 航空航天与国防, 电动真空材料, 合金添加剂, 金刚石工具, 硬质合金等
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定义与性质

钛粉是一种金属粉末,主要成分是钛(Ti)。它呈银灰色不规则形状,具有金属光泽。钛粉的粒度大小不一,一般可以通过不同的制备方法和筛选工艺得到从纳米级到微米级的钛粉

物理性质钛粉的密度较小,约为 4.51g/cm³,与块状钛的密度相近。它具有良好的导热性和一定的导电性。钛粉的熔点较高,约为 1668℃,这使得它在高温环境下仍能保持一定的稳定性。

化学性质钛粉化学性质比较活泼,在高温下或与一些特定的化学物质接触时容易发生化学反应。它在空气中加热时,能与氧气发生反应生成二氧化钛(TiO₂)。钛粉与强氧化剂、强酸等也会发生反应。不过,在常温下,钛粉表面会迅速形成一层致密的氧化膜,这层氧化膜能在一定程度上保护钛粉内部不再被氧化,使其在一些温和的环境中有较好的化学稳定性。

生产工艺

氢化脱氢法

氢化过程:将海绵钛或钛屑等原料在高温(一般为 400 - 600℃)和高压(氢气压力通常为 2 - 5MPa)的条件下与氢气反应,生成氢化钛(TiH₂)。这个过程是一个放热反应,反应速度与温度、氢气压力和原料的特性有关。

脱氢过程:将氢化钛在真空或惰性气体保护下进行加热脱氢,温度一般在 800 - 1000℃之间。在脱氢过程中,氢气从氢化钛中逸出,从而得到钛粉。通过控制脱氢的温度、时间和炉内气氛等条件,可以调节钛粉的粒度、纯度等性能。

机械粉碎法

粗碎阶段:以块状钛(如钛锭、钛废料等)为原料,使用颚式破碎机、圆锥破碎机等设备进行粗碎,将块状钛破碎成较小的颗粒。这个阶段的颗粒尺寸一般可以从几厘米减小到几毫米。

中碎和细碎阶段:采用球磨机、气流磨等设备对粗碎后的钛颗粒进行进一步粉碎。在球磨机中,通过研磨介质(如钢球)与钛颗粒的碰撞和摩擦来减小颗粒尺寸。气流磨则是利用高速气流(如超音速气流)使钛颗粒相互碰撞而粉碎。通过调整研磨时间、研磨介质的大小和数量、气流速度等参数,可以得到不同粒度的钛粉

化学还原法

原料准备:以钛的化合物(如四氯化钛 TiCl₄)为原料,将其溶解在适当的溶剂(如有机溶剂或水溶液)中,制成均匀的溶液。

还原反应:选择合适的还原剂(如金属钠 Na、金属镁 Mg 等),在一定的反应条件(如温度、压力、搅拌速度等)下与钛的化合物溶液进行还原反应。以金属镁还原四氯化钛为例,反应方程式为:TiCl₄ + 2Mg → Ti + 2MgCl₂。反应过程中需要严格控制反应条件,以确保反应的完全性和钛粉的质量。

后处理:还原反应后,需要通过过滤、洗涤、干燥等工艺步骤去除反应生成的副产物(如氯化镁)和未反应的原料,从而得到纯净的钛粉

应用领域

粉末冶金领域

制造钛及钛合金零件钛粉是制造钛及钛合金零件的重要原料。通过粉末冶金工艺,将钛粉与其他合金元素粉末(如铝粉、钒粉等)混合,经过压制、烧结等工序,可以制造出形状复杂、高精度的钛合金零件。例如,在航空航天领域,可以制造发动机叶片、航空结构件等;在医疗领域,可以制造人工关节、牙科植入物等。这种方法能够有效利用钛粉的成型性,并且可以通过控制粉末的成分和工艺参数来调整零件的性能。

金属注射成型领域

生产小型复杂零部件钛粉在金属注射成型(MIM)工艺中也有重要应用。将钛粉与粘结剂(如蜡、聚合物等)混合制成具有良好流动性的注射料,通过注射成型设备将其注射到模具型腔中,形成所需形状的坯体。然后经过脱脂和烧结等工艺,去除粘结剂并使钛粉致密化,得到最终的零部件。这种工艺可以生产出尺寸小、形状复杂、精度高的钛制品,如电子设备中的微型零件、手表零件等。

烟火领域

制作烟火剂和烟花钛粉具有较高的燃烧热和明亮的火焰颜色,是烟火剂和烟花的重要成分之一。在烟火剂中,钛粉与氧化剂(如硝酸钾、氯酸钾等)和其他添加剂混合,当点燃时,钛粉能够剧烈燃烧,产生耀眼的白光。在烟花的制作中,钛粉可以用于制造一些特效烟花,如钛粉与其他金属粉末混合可以产生不同颜色和效果的烟花。

涂料领域

制备防腐涂料和耐高温涂料钛粉可以用于制备防腐涂料。由于钛本身具有良好的耐腐蚀性,将钛粉添加到涂料中,可以提高涂料的耐腐蚀性。同时,钛粉还可以用于耐高温涂料的制备,在高温环境下,钛粉能够保持其化学稳定性,使涂料具有一定的耐高温性能。这种涂料可以应用于高温设备、化工管道等的防护。

3D 打印领域

打印钛及钛合金制品:随着 3D 打印技术的发展,钛粉作为一种重要的打印材料受到关注。在选择性激光熔化(SLM)、电子束熔化(EBM)等 3D 打印工艺中,钛粉可以被逐层熔化并凝固,形成三维实体结构。这种方法可以制造出具有复杂内部结构的钛制品,如个性化的医疗植入物、航空航天零部件的原型等,为产品的设计和制造提供了更大的灵活性。

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