[发明专利]制备钒铬钛合金粉的工艺方法及其电解槽装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种工艺方法，尤其是涉及一种制备钒铬钛合金粉的工艺方法，属于电解制取金属粉末工艺及装备设计制造技术领域。本发明还涉及一种用于所术工艺方法的电解槽装置。

背景技术

随着人类对能源需求的不断增加，以及煤、石油、天然气等能源储量的日益减少，核能将发挥更显著的作用。核反应堆的建造是解决世界能源问题的重要举措之一。V-Cr-Ti合金是重要的聚变反应堆候选结构材料，具有优良的低活化特性、高温强度、耐液态金属腐蚀、抗中子辐射等性能。20世纪60年代，国外就开始了钒合金的基础研究工作。80年代，V-Cr-Ti体系三元合金由于能良好适应反应堆的工作环境，而被国外学者选定为重点研究对象之一。V-Cr-Ti合金是未来聚变反应堆的主要候选结构材料，与其他金属相比其具有许多优良的性能，如中子辐照低活性、传热率高、低热膨胀性以及抗氢脆性。此外，V-Cr-Ti合金还具有温度可以达到850℃的耐热性和良好的可加工性能等。因此，V-Cr-Ti合金在聚变反应堆的壁层和壳体等结构设计中具有较强的优势，另外，V-Cr-Ti合金在高温和航空航天领域也具有十分广阔的应用前景。早在20世纪60年代，国外就开始了对钒基合金的研究工作，包括其熔炼制备、压力加工、热处理工艺、微观组织、力学性能、抗辐照性能、高温性能等。20世纪80年代，V-Cr-Ti体系三元合金由于能良好地适应反应堆的工作环境，而被国外学者选定为重点研究对象之一。我国是在20世纪90年代后期才开始对V-Cr-Ti合金进行相关的研制和研究工作。科技的发展对材料性能要求逐渐提高，各国材料科研工作者对钒基合金越来越重视，目前普遍认为V-Cr-Ti合金是最重要的聚变反应堆候选材料。

尽管为V-Cr-Ti合金在工业上，尤其是在聚变反应堆的应用上如此重要，但如何获得性能稳定、结构可靠，而且生产成本还很低，又适宜广泛推文应用的制取V-Cr-Ti合金的方法和装置就成为了本领域技术人员不得不面对的一个重要技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种生产成本低，生产效率高，而且能够连续生产制备钒铬钛合金粉的制备钒铬钛合金粉的工艺方法。本发明还提供了一种用于所述工艺方法的电解槽装置。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种制备钒铬钛合金粉的工艺方法，所述的工艺方法通过电解制备原料获得钒铬钛合金粉。

进一步的是，所述的制备原料在电解过程中为阴极。

上述方案的优选方式是，阴极的所述制备原料为以三氧化二钒、三氧化二铬以及二氧化钛粉末为原料辅以粘结剂制成的固体物质。

进一步的是，电解所述的制备原料的过程中碳棒为阳极。

上述方案的优选方式是，电解所述的制备原料的过程中熔融的Na₃AlF₆为电解质。

进一步的是，在制备所述的固体物质时是按下述步骤进行的，

先将三氧化二钒、三氧化二铬以及二氧化钛粉末烘干并用球磨机混合均匀，然后加入粘结剂在钢制模具中用粉末压片机压制成型，最后置于电炉中在100-200℃的温度条件烘干。

上述方案的优选方式是，在压制所述的固体物质时，压力为3-5Mpa。

进一步的是，所述的电解质为2.2NaF·A1F₃+5wt％CaF₂电解质体系，其中的冰晶石的分子比CR为2.2。

进一步的是，电解过程在惰性气体保护下进行，所述的电解质随炉升温，电解温度900℃～960℃，电压3.0V～3.5V。

一种用于所述工艺方法的电解槽装置，所述的电解槽装置包括熔解炉、防护隔离盐锅和石英管，所述的石英管位于所述的熔解炉内，所述的防护隔离盐锅位于所述熔解炉与所述石英管之间，所述的电解质布置在所述的石英管内，所述的阴极和所述的阳极分别穿过所述的熔解炉和所述的石英管后布置到所述的电解质中。

本发明的有益效果是：本申请通过设置一套包含有熔解炉、防护隔离盐锅和石英管的电解槽装置，然后以该电解槽装置为设备电解制备原料来获得钒铬钛合金粉。由于本申请是通过直接电解制备原料来获得钒铬钛合金粉的，从而可以明显的降低生产成本，大量的提高生产效率，而且还能够实现连接的电解生产。

附图说明

图1为本发明电解槽装置的结构示意图。

图中标记为：熔解炉1、防护隔离盐锅2、石英管3、电解质4、阴极5、阳极6。

具体实施方式