[发明专利]一种降低细钛粉氧含量的方法

说明书

本发明属于稀有金属材料精细处理技术领域，具体涉及一种降低细钛粉氧含量的方法，包括如下步骤：（1）将细钛粉与氧化钙粉末混合均匀；（2）将步骤（1）所得的混合粉末与钙颗粒混合均匀，然后高温反应0.5～4h；（3）降温后，将步骤（2）所得产物用稀酸洗涤，然后再用水洗涤，干燥即得低氧细钛粉。针对细钛粉在钙降氧过程中易发生团聚甚至烧结成块、还原剂钙用量较高等问题，本发明提供了一种降低细钛粉氧含量的方法，所制备的细钛粉含氧量低且不发生团聚、还原剂钙添加量较少，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于稀有金属材料精细处理技术领域，具体涉及一种降低细钛粉氧含量的方法。

背景技术

钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀和生物相容性好等优点，已成为航空航天、化工、生物医疗等领域的重要材料。通常，钛合金制品的生产包括合金锭的铸造、锻压轧制和零件制作等工序。但是，钛合金的机械加工性能差、加工成本很高，致使钛合金制品价格昂贵。作为近净成形技术，粉末冶金可以减少甚至消除机加工，优势明显。另外，采用粉末冶金法制备钛及钛合金可以得到细小、均匀的晶粒，且能减少成分偏析、提高成分均匀性。但是，钛的氧溶解度比较高，钛粉的比表面积比较大，这使得钛粉中的氧浓度通常较高，从而导致钛粉末冶金制品中氧含量较高。钛中的氧对钛制品的物理、力学和电学性能都有很大不良影响。例如，电子工业中高的氧浓度会降低钛溅射薄膜的导电性能。因此，降低钛粉中的氧含量对钛粉末冶金制品性能的提高至关重要。

由于具有极强的氧亲和力及较高的蒸气压力，钙常被用作钛粉的脱氧剂。Fisher等以液态钠为载体在高温下用液态钙对钛及钛合金粉末进行降氧（DeOxidation in SolidState，DOSS），所添加的钠载体可使脱氧剂钙与金属粉末均匀接触（美国专利：US4923531），但用这种方法降氧的钛粉通常会团聚甚至烧结成块。J. M. Oh等将钛粉和钙按质量比2:1直接混合，在钙熔点以下进行降氧，成功解决了粗钛粉降氧结块问题，830℃条件下可将115μm钛粉的氧浓度降至1080ppm，但降氧温度较低，很难得到氧浓度低于1000ppm的钛粉，细钛粉结块问题仍然存（Mater. Trans. 2012，53：1075-1077）。J. M. Oh等还提出了一种钙非接触降氧方法，即在高真空环境下将质量比为1：1的钛粉和还原剂钙分离放置，并在钙熔点以上进行降氧，利用这种方法可将115μm钛粉的氧浓度降至820ppm，但这种方法对还原剂钙消耗较多，并且不利于规模化生产（Powder Technol. 2012，55：402-404）。除此之外，这种非接触降氧对细钛粉特别是小于45μm的钛粉降氧时，钛粉之间会发生明显的团聚甚至烧结成块，导致副产物的浸出和去除困难。

发明内容

为解决细钛粉在钙降氧过程中易发生团聚甚至烧结成块、还原剂钙用量较高等问题，本发明提供了一种降低细钛粉氧含量的方法，所制备的细钛粉含氧量低且不发生团聚、还原剂钙添加量较少，适合工业化生产。

本发明采用如下技术方案实现：

一种降低细钛粉氧含量的方法，包括如下步骤：

（1）将细钛粉与氧化钙粉末混合均匀（二者质量比为2～6:1）；

（2）将步骤（1）所得的混合粉末与钙颗粒混合均匀（二者质量比6～10:1），然后高温（于真空或保护气氛下升温至850～1200℃）反应0.5～4h；

（3）降温后，将步骤（2）所得产物用稀酸洗涤，然后再用纯水洗涤，干燥即得低氧细钛粉。

根据上述的一种降低细钛粉氧含量的方法，步骤（1）中所述的氧化钙粉末纯度为99～99.99%，粒度为0.1～30μm；所述的混合在混料机中进行，混合时间为1～20h，混合过程在氩气气氛中进行。

根据上述的一种降低细钛粉氧含量的方法，步骤（2）中所述的钙颗粒的纯度为99～99.99%，粒度为1～10mm；所述的保护气氛为氢气或氩气，或氢气和氩气的混合气体。