从熔盐中电解制取金属钛

钛的生产成本高，使其应用受到了限制．如能从熔融盐中直接电解得到钛，就可减少成本．然而，从熔融盐中电解得到的固态钛很可能是树枝状晶，需要再经过真空电弧重熔．如果能得到液态钛，上述问题即可迎刃而解．但因钛的熔点高，高温活性大，保持其液态是非常困难的． ＥＳＲ（电渣熔炼）是钢的提纯工艺之一．在该工艺中，大电流通过电解槽时产生的热量将自耗电极熔化；电极周围温度可达２０００Ｋ．从自耗电极上得到的金属滴收集于金属熔池中，然后凝固在基板上．该工艺通常使用交流电，但也可用直流电．使用直流电，可以掌握电解效果．１…     

LiF-NaF-KF-K_2TiF_6熔盐中Ti(IV)的电化学还原及电结晶过程

采用循环伏安法和计时电流法研究了700℃时LiF-NaF-KF-K2TiF6熔盐中Ti(IV)在铂电极上阴极电化学还原机理以及电结晶过程。结果表明:Ti(IV)的电化学还原机理为三步骤电荷传递反应:Ti(IV)+e→Ti(III);Ti(III)+2e→Ti(I);Ti(I)+e→Ti(0),且阴极过程可逆;电结晶过程为瞬时形核。     

CVD高纯钦过程中杂质Mn的热力学行为分析

以卤化剂和海绵伙为原料,采用特殊的工艺设备,利用化学气相沉积(CVD)法制备高纯钛.对高纯钛伙设备过程中Mn的行为进行了热力学分析;在卤化源区73.15K-973. 15K条件下,杂质元素Mn与I形成MnI2;在沉积区温度1400K-1650K条件下,MnI2不发生分解,可以抑制杂质元素Mn的污染;文章结合实验条件对高纯钛中的杂质Mn的污染途径做了分析.     

铸态镍钛形状记忆合金压缩变形行为及组织演变(英文)

通过真空自耗电极电弧熔炼法制备等原子比镍钛形状记忆合金铸锭。应用差示扫描量热分析、X射线衍射分析、能谱分析和显微分析等技术研究铸态镍钛形状记忆合金在不同温度和不同应变速率压缩加载下的组织演变和变形行为。铸态镍钛形状记忆合金的显微组织由树枝晶和等轴晶组成,成分不均匀,存在偏析。在室温下,铸态镍钛形状记忆合金是B19′马氏体、B2奥氏体和Ti2Ni的混合物。铸态镍钛形状记忆合金在高温压缩变形下对应变速率敏感,铸态镍钛形状记忆合金在0.1s-1和0.01s-1应变速率下具有动态再结晶的特征,而在0.001s-1应变速率下则表现出动态回复的特征。在室温和-100°C时,应变速率对铸态镍钛形状记忆合金的显微组织和真实应力应变曲线影响不大。     

铸态镍钛形状记忆合金的断裂行为及显微组织(英文)

通过真空自耗电极熔炼法制备等原子比镍钛形状记忆合金。为了研究其断裂力学性能,进行铸态镍钛形状记忆合金的拉伸和压缩实验。为了更好地理解镍钛形状记忆合金的组织演变及断裂行为,分析铸态镍钛形状记忆合金及其断裂样品的显微组织。在拉伸加载下,镍钛形状记忆合金在750°C时具有较高的塑性,表现为韧性断裂,但在室温和-100°C时表现出较差的塑性,具有解理断裂和穿晶断裂的特征。在-100°C的压缩加载下,铸态镍钛形状记忆合金发生剪切断裂,剪切断裂面法线与压缩轴呈45°,具有解理断裂的特征,裂纹经由穿晶断裂而扩展。     

回用水中杂质离子对锌电解过程中Pb-Ag阳极钝化的影响(英文)

采用线性扫描伏安法研究了回用水中杂质离子对锌电解过程中Pb-Ag阳极钝化的影响。结果表明:回用水中Cl-和F-的存在将会影响电极的钝化过程。当溶液中H2SO4浓度为180g/L,即酸锌比为3.6,Mn2+浓度为3～5g/L,F-浓度小于42mg/L时有利于Pb-Ag阳极钝化;而当溶液中只存在Cl-时,Cl-浓度必须低于13mg/L才不会影响电极的钝化过程;当溶液中同时存在Mn2+和Cl-且锰氯质量比为8时,电极的钝化过程不会受到Cl-的影响,此时溶液中Cl-的含量最高,可以达到625mg/L。     

熔盐电脱氧工艺制备纳米级(VNbTaZrHf)C高熵碳化物及其析氢反应的催化性能

通过在1173 K的CaCl₂中对金属氧化物和石墨进行电脱氧,制备了具有面心立方结构的纳米级(VNbTaZrHf)C高熵碳化物（HEC）粉末。适当的温度条件有利于抑制HEC颗粒的原位烧结生长。在1 mol/L KOH溶液中进行了电化学性能测试,探索(VNbTaZrHf)C HEC的催化性能。通过极化曲线、Tafel斜率、电化学阻抗谱和双层电容值CV测试评估了(VNbTaZrHf)C HEC的催化析氢反应（HER）性能。结果表明,(VNbTaZrHf)C HEC的双层电容值为40.6 mF/cm²。双层电容值越大,表明电化学活性表面积越大。由于(VNbTaZrHf)C HEC的高熵效应和纳米级结构,它表现出优异的催化HER性能,并为通过熔盐电脱氧制备HECs提供了新方法。     

五价锑在脱除铜电解液中砷、锑、铋杂质中的作用(英文)

通过向含有45 g/L Cu2+、185 g/L H2SO4、10 g/L As和0.5 g/L Bi的铜电解液中加入Sb(V),研究五价锑对铜电解液中砷、锑、铋杂质脱除作用机理。过滤电解液,采用化学分析、SEM、TEM、EDS、XRD、FTIR等方法对沉淀渣的结构形貌和成分进行表征。结果表明,沉淀渣呈尺寸为50~200μm的不规则块状,其化学成分主要为砷、锑、铋和氧。红外光谱检测表明,沉淀渣主要特征官能团为As—O—As、As—O—Sb、Sb—O—Bi、Sb—O—Sb和Bi—O—Bi。X射线衍射和电子衍射检测结果表明,沉淀渣由AsSbO4、BiSbO4和Bi3SbO7组成。锑酸盐的生成是五价锑脱除铜电解液中砷、锑、铋杂质的主要原因。     

电解液中Ni2+/Co2+比对电解Ni-Co合金粉末形貌、结构和磁学性能的影响(英文)

采用恒电流法在具有不同Ni²⁺/Co²⁺比(摩尔比)的硫酸盐电解液中制备镍钴(Ni-Co)合金粉末。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、原子发射光谱仪(AES)和基于SQUID的磁力仪检测粉末的形态、相结构、化学成分和磁学性能。当Ni²⁺/Co²⁺比从0.25增加到4.0时,颗粒形貌从菜花状和树枝状转变为珊瑚状和海绵状。Ni-Co粉末的XRD分析表明,Ni/Co比降低(Co含量增加)导致结构变化:Ni²⁺/Co²⁺比为4.0、1.5和0.67时,粉末为面心立方(FCC)结构;Ni/Co比为0.25时,粉末为面心立方(FCC)和六方密堆(HCP)相的混合物。增加电解液中Ni含量导致电解机理发生变化:当电解液中Ni含量低于40%(质量分数)时为不规则共沉积;Ni含量为40%⁶0%(质量分数)时接近平衡共沉积,Ni含量高于60%(质量分数)时则为异常共沉积。所有获得的Ni-Co合金样品均为软磁材料,其磁性参数显示出直接的成分依赖...     

摩擦轧压表面处理及退火处理中纯钛的微观组织与织构演化(英文)

通过一种新的摩擦轧压表面处理工艺(FRSP)对纯钛板材表面进行加工,引入的应变沿材料厚度方向成梯度分布。采用光学显微镜、X射线衍射对FRSP加工后的纯钛的微观组织进行观察发现在钛材表面形成了超微细晶粒,且具有明显织构,其方向与FRSP的加工方向有关。另外,对FRSP处理后的钛材在不同温度和时间下进行退火处理,通过EBSD研究织构的形成及其在退火过程中的演变规律。结果表明:在低温退火过程中,钛板材表层主要存在FRSP后形成的织构,而原有的典型轧制织构减少,可见,通过FRSP及后续退火可有效地控制钛材表面的微观组织与织构。     

熔盐电解法生产海绵钛的回顾和新技术开发

回顾了熔盐电解法生产海绵钛的研究 ,介绍了熔盐电解TiCl4生产海绵钛的工艺过程 ,重点提出一项在熔融CaCl2 中直接电解还原TiO2 生产海绵钛的新工艺。     

熔盐电脱氧法制取Ti的反应机理

通过低电压电解实验、不同阴极电解对比实验和反电动势测定实验,并结合循环伏安法研究了熔盐电脱氧法制取金属Ti过程中阴极的还原过程。结果表明,还原过程是分步进行的。TiO2先被还原为Ti3O5或Ti2O3,再进一步被还原为Ti3O、Ti2O、TiO或金属Ti。另外,阴极进行的主要电极反应是TiO2的直接电还原反应,同时在阴极也存在一定的钙热还原反应,只是反应强度较弱。另外,分别以钼丝和二氧化钛为研究电极,进行了循环伏安曲线测定。     

Effect of electrolysis voltage on electrochemical reduction of titanium oxide to titanium in molten calcium chloride

The electrochemical reduction of solid TiO2 directly to solid metal is a ptomising alternative to the current Kroll process. The present work is aimed at studying the effect of electrolysis voltage on the rate of electrochemical reduction. The products of electrochemical reduction of TiO2 and Ti2O were examined using the scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) techniques. The results show that Ti2O was reduced to low valent titanium oxide at 1.5 -1.7 V, which was the result of ionization of oxygen. TiO2 and Ti2O were reduced to titanium metal at 2.1-3.1 V, which was the co-action of ionization of oxygen and calciothermic reduction. The oxygen content decreased rapidly with voltage increasing from 2.1 to 2.6 V, while it changed little from 2.6 to 3.1 V. The optimized cell voltage was 2.6-3.1 V.     

TC4钛合金熔盐电解法渗硼

采用熔盐电解法对TC4合金表面渗硼。用质量比为8：2的无水硼砂-无水碳酸钠熔盐体系在1500～4500 A/m²的电流密度下进行渗硼实验,利用XRD对渗硼试样表面进行物相分析,用扫描电镜观察渗硼试样的断面形貌并用能谱（EDS）进行元素分析,研究了电流密度对渗层结构的影响,并对TC4合金的渗硼机理进行了分析。结果表明,电流密度为3500 A/m²时渗硼效果较好,渗层外层结构均匀密实,主要物相是TiB₂,内层为TiB,渗层中还检测到少量V₂B₃。综合考虑实验结果及反应的标准吉布斯自由能计算推测出TC4合金渗硼时,在电流作用下,先在合金表面还原生成Na,然后Na将B₂O₃中的B置换,与合金的Ti反应生成TiB₂及TiB。     

LiF-NaF-KF-K2 TiF6-KBF4熔体中电沉积TiB2的阴极过程

采用循环伏安法研究了700℃时46.5LiF-11.5NaF-42KF(摩尔分数,%)熔盐中Ti(Ⅳ)(c(K2TiF6)=0.2 mol/L)和B(Ⅲ)(c(KBF4)=0.4 mol/L)在铂电极上的电化学还原机理,计算了各还原步骤传递的电子数。研究了LiF-NaF-KF-K2TiF6-KBF4(c(K2TiF4)=0.3 mol/L,c(KBF4)=0.3,0.6,0.9 mol/L)熔盐中电化学合成TiB2的阴极过程机理。结果表明:Ti(Ⅳ)的电化学还原为三步电荷传递反应,且阴极过程近似可逆;B(Ⅲ)在铂电极上的电化学反应机理为简单的三电子一步反应,阴极过程近似可逆;Ti(Ⅳ)和B(Ⅲ)可在同一电位下发生共沉积并反应生成TiB2。     

熔盐电解法制备钛的进展和发展趋势

介绍了熔盐电解法制备金属钛的研究进展,对比传统熔盐电解法和新熔盐电解法的基本原理以及发展状态,指出二氧化钛的直接电化学还原法是一种低能耗、无污染的绿色生产新工艺,最有希望取代传统的Kroll法。     

CaWO4-NaCl-CaCl2体系熔盐电解制备钨粉的表征与电化学分析

通过熔盐电解法从CaWO4-NaCl-CaCl2体系制备出金属钨粉,采用X射线衍射仪(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对钨粉的形貌和相组成进行表征。在试验数据的基础上计算电流效率,通过分析电解过程中形成的中间产物,讨论电解过程中的电极反应,采用循环伏安法和方波伏安法分析体系的基本热力学性质。结果表明:在750℃、槽电压2.5 V下经5 h以上电解可制备出纯度达到99%、平均粒度低于2μm的金属钨粉,实验中的电流效率可达到80%;电解过程的电极反应不可逆,浓差极化是体系电解速率的主要阻力。     

Electrochemical reduction and electrocrystallization process of B(Ⅲ) in the LiF-NaF-KF-KBF4 molten salt

The mechanisms of the electrochemical reduction and nucleation process of B(Ⅲ) on the platinum electrode in the LiF-NaF-KF-KBF4 molten salt at 700℃ were first investigated using cyclic voltammetry and chronoamperometry techniques.It was found that the electrochemical reduction of B(Ⅲ) occurs in single-step charge transfer: B(Ⅲ) + 3e → B,and the cathode process is reversible.The electrocrystallization process of B(Ⅲ) is instantaneous.     

氧化物与氟化物的加入对氯化物熔盐体系电解制备Mg-La合金的影响

以石墨坩埚为阳极,钨棒为阴极,在750℃的MgCl2-LaCl3-KCl熔盐体系中,采用恒电位电解制备Mg—La合金。研究氧化物和氟化物的加入对电解的影响,通过XRD对部分Mg-La合金产物和电解渣进行表征。随着MgO或La203在熔盐电解质中加入量的增加,电流效率和所得合金产物的质量都减小,表明MgO和La203参与电解质中的反应。在加入的氧化物质量相同的情况下,MgO与La2O3相比对电流效率和合金产物质量的影响更明显。XRD研究结果表明：MgO或La2O3加入到熔盐电解质中后,有LaOCl生成,LaOCl电解渣的生成是氧化物对电解消极影响的主要原因。在本实验的的熔盐体系中,CaF2的加入对消除MgO的负面影响没有积极意义,这可能和镧化合物在熔盐电解质中的复杂反应有关。     

Electrochemical reduction and electrocrystallization process of B（Ⅲ） in the LiF-NaF-KF-KBF4 molten salt

The mechanisms of the electrochemical reduction and nucleation process of B（Ⅲ） on the platinum electrode in the LiF-NaF-KF-KBF4 molten salt at 700℃ were first investigated using cyclic voltammetry and chronoamperometry techniques. It was found that the electrochemical reduction of B（Ⅲ） occurs in single-step charge transfer： B（Ⅲ） ＋ 3e → B, and the cathode process is reversible. The electrocrystallization process of B（Ⅲ） is instantaneous.