一种钙热还原二氧化钛制备多孔钛的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种钙热还原二氧化钛制备多孔钛的方法，属于金属材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002]钛是支撑人类发展的战略金属，随着人类社会的发展，各领域对钛材料的需求不断扩大，要求日益提高。多孔金属钛是金属钛与气体的复合材料，是一种兼具功能和结构双重属性的新型工程材料，既具有金属钛的特性，又有气泡特性。它作为结构材料具有密度小、孔隙率高、比表面积大等特点；作为功能材料，具有多孔，渗透性、减振缓冲性能显著，在冲撞过程中能吸收能量，电磁屏蔽性好。
[0003]目前多孔钛的制备主要以钛粉或钛纤维为原料，加以各种造孔介质，通过真空烧结获得各种孔结构的多孔钛。公开号为CN101948964A的发明专利公布了一种多孔钛及钛合金材料的制备方法，该方法使用100~400 μ m的镁粉为造孔剂，将镁粉和粒度小于50微米的钛粉混合并压制成一定形状的生坯，在氩气保护下使生坯在650~700°C的温度之间保温1~2小时除去金属镁；然后继续升温至1100~1350°C之间保温3?7小时烧结成多孔钛。公开号为CN102747245A的发明专利公开了一种医用多孔钛及钛合金的制备方法，将钛粉、合金元素粉和造孔剂粉根据需要按比例配料，然后进行球磨混合、压制成坯，所得样品在真空度为0.1Pa，烧结温度800~1200°C，氩气保护条件下在微波烧结炉中进行烧结，保温5~30min后关闭微波源，随炉冷却得到多孔钛。公开号为CN101912635A的发明专利公开了一种生物医用多孔钛材料，将粒度为50~500 μπι的造孔剂与原料钛粉混合均勾，然后进行预压成型得到初坯，将初坯在500~1300°C条件下进行烧结，保温5~60min，得到多孔钛。T.F.Hong等以聚丙烯作为占位体与钛粉混合，而后加压成型，形成聚丙烯/钛压块，块体混合物在220°C加热lh去除聚丙烯，而后以5°C /min的速度升温至1000°C进行真空烧结
2.5h?10h，成功制备出具有开孔结构的多孔钛。
[0004]本发明不同于上述方法，提出以二氧化钛为原料，经过钙热原位还原，直接获得多孔钛。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种钙热还原二氧化钛制备多孔钛的方法。本方法以二氧化钛为原料，经过钙热原位还原，直接获得多孔钛，本方法通过以下技术方案实现。
[0006]一种钙热还原二氧化钛制备多孔钛的方法，其具体步骤如下:
(1)首先将Ti02ig CaCl 2.ηΗ20 (η 为 0，2，4 或 6)分别研磨至 Ti02 粒径〈100 μ m、CaCl2*nH20 粒径 <100 μ m，然后将 1102与 CaCl 2.ηΗ20 按照 1102与 CaCl 2质量比为 4:1 — 1:1混合均匀，然后压制成型；
(2)将经步骤(1)压制成型的物料按照钙与Ti02的质量比为彡2:1加入钙，然后在真空炉中，压力<20Pa、温度为1100?1350°C条件下钙蒸气还原12h?36h制备得到具有多孔钛结构的还原产物；
(3)将经步骤(2)得到的具有多孔钛结构的还原产物采用稀盐酸浸出，然后用蒸馏水和无水乙醇洗涤，最后80°C真空干燥24h得到多孔钛。
[0007]所述步骤(3)中稀盐酸浓度为盐酸与水的体积比为1:10，具有多孔钛结构的还原产物与稀盐酸的固液比为0.01 -0.04:lg/mlo
[0008]所述步骤(3)中浸出时间为10?24h。
[0009]本发明的有益效果是:本发明与其他方法相比，其优点是能够实现直接有二氧化钛原位还原制备多孔结构的钛材料，流程短。
【附图说明】
[0010]图1是本发明工艺流程图；
图2是本发明实施例1制备得到的具有多孔钛结构的还原产物SEM-EDS分析图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明作进一步说明。
[0012]实施例1
如图1所示，该钙热还原二氧化钛制备多孔钛的方法，其具体步骤如下:
(1)首先将Ti02igCaCl 2分别研磨至Τ?0 2粒径<100 μ m，CaCl 2粒径<100 μ m，按照T1 2与0&(:12质量比为4:1将二氧化钛和氯化钙混合均匀，然后压制成型；
(2)将经步骤(1)压制成型的物料按照钙与Ti02的质量比为2:1加入钙，然后在真空炉中，压力15Pa、温度为1100°C条件下钙热还原24h制备得到具有多孔钛结构的还原产物(如图2所示)；
(3)将经步骤(2)得到的具有多孔钛结构的还原产物采用稀盐酸浸出，然后用蒸馏水和无水乙醇洗涤，最后80°C真空干燥24h得到多孔钛，其中中稀盐酸浓度为盐酸与水的体积比为1:10，具有多孔钛结构的还原产物与稀盐酸的固液比为0.04:lg/ml，浸出时间为24h。
[0013]实施例2
如图1所示，该钙热还原二氧化钛制备多孔钛的方法，其具体步骤如下:
(1)首先将Ti02igCaCl 2分别研磨至T1 2粒径〈100 μ m，CaCl 2粒径〈100 μ m，然后将T1jP CaCl 2按照T1 2:CaCl 2质量比2:1称量并混合均匀，然后压制成型；
(2)将经步骤(1)压制成型的物料按照钙与Ti02的质量比为3:1加入妈，然后在真空炉中，压力12Pa、温度为1200°C条件下钙热还原36h制备得到具有多孔钛结构的还原产物；
(3)将经步骤(2)得到的具有多孔钛结构的还原产物采用稀盐酸浸出，然后用蒸馏水和无水乙醇洗涤，最后80°C真空干燥24h得到多孔钛，其中中稀盐酸浓度为盐酸与水的体积比为1:10，具有多孔钛结构的还原产物与稀盐酸的固液比为0.04:lg/ml，浸出时间为20h。
[0014]实施例3
如图1所示，该钙热还原二氧化钛制备多孔钛的方法，其具体步骤如下:
(1)首先将Ti02igCaCl 2分别研磨至T1 2粒径〈100 μ m，CaCl 2粒径〈100 μ m，然后将1102与CaCl 2按照Ti02:CaCl 2质量比为1:1混合均匀，然后压制成型；
(2)将经步骤(1)压制成型的物料按照钙与Ti02的质量比为4:1加入钙，然后在真空炉中，压力6Pa、温度为1350°C条件下钙热还原12h制备得到具有多孔钛结构的还原产物；
(3)将经步骤(2)得到的具有多孔钛结构的还原产物采用稀盐酸浸出，然后用蒸馏水和无水乙醇洗涤，最后80°C真空干燥24h得到多孔钛，其中中稀盐酸浓度为盐酸与水的体积比为1:10，具有多孔钛结构的还原产物与稀盐酸的固液比为0.03:lg/ml，浸出时间为15h。
[0015]实施例4
如图1所示，该钙热还原二氧化钛制备多孔钛的方法，其具体步骤如下:
(1)首先将1102与 CaCl 2.2Η20 分别研磨至 Ti02粒径〈100 μ m，CaCl 2.2Η20粒径〈100 μ m，然后将打02与CaCl 2.2Η20按照Ti02:CaCl 2质量比为3:1混合均匀，然后压制成型；
(2)将经步骤(1)压制成型的物料按照钙与Ti02的质量比为10:1加入钙，然后在真空炉中，压力20Pa、温度为1200°C条件下钙热还原18h制备得到具有多孔钛结构的还原产物；
(3)将经步骤(2)得到的具有多孔钛结构的还原产物采用稀盐酸浸出，然后用蒸馏水和无水乙醇洗涤，最后80°C真空干燥24h得到多孔钛，其中中稀盐酸浓度为盐酸与水的体积比为1:10，具有多孔钛结构的还原产物与稀盐酸的固液比为0.02:lg/ml，浸出时间为15h。
[0016]实施例5
如图1所示，该钙热还原二氧化钛制备多孔钛的方法，其具体步骤如下:
(1)首先将1102与 CaCl 2.4Η20 分别研磨至 Ti02粒径〈100 μ m，CaCl 2.4Η20 粒径〈100 μ m，然后将打02与CaCl 2.4Η20按照Ti02:CaCl 2质量比为2:1混合均匀，然后压制成型；
(2)将经步骤(1)压制成型的物料按照钙与Ti02的质量比为20:1加入钙，然后在真空炉中，压力10Pa、温度为1300°C条件下钙热还原20h制备得到具有多孔钛结构的还原产物；
(3)将经步骤(2)得到的具有多孔钛结构的还原产物采用稀盐酸浸出，然后用蒸馏水和无水乙醇洗涤，最后80°C真空干燥24h得到多孔钛，其中中稀盐酸浓度为盐酸与水的体积比为1:10，具有多孔钛结构的还原产物与稀盐酸的固液比为0.01:lg/ml，浸出时间为10h。
[0017]实施例6
如图1所示，该钙热还原二氧化钛制备多孔钛的方法，其具体步骤如下:
(1)首先将1102与 CaCl 2.6Η20 分别研磨至 Ti02粒径〈100 μ m，CaCl 2.6Η20 粒径〈100 μ m，然后将打02与CaCl 2.6Η20按照Ti02:CaCl 2质量比为2:1混合均匀，然后压制成型；
(2)将经步骤(1)压制成型的物料按照钙与Ti02的质量比为2:1加入I丐，然后在真空炉中，压力10Pa、温度为1200°C条件下钙热还原25h制备得到具有多孔钛结构的还原产物；
(3)将经步骤(2)得到的具有多孔钛结构的还原产物采用稀盐酸浸出，然后用蒸馏水和无水乙醇洗涤，最后80°C真空干燥24h得到多孔钛，其中中稀盐酸浓度为盐酸与水的体积比为1:10，具有多孔钛结构的还原产物与稀盐酸的固液比0.025:lg/ml，浸出时间为20h。
[0018]以上结合附图对本发明的【具体实施方式】作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
【主权项】
1.一种钙热还原二氧化钛制备多孔钛的方法，其特征在于具体步骤如下: (1)首先将Ti02igCaCl 2.ηΗ20，其中η为0，2，4或6，分别研磨至Ti02粒径<100 μ m，然后将Ti02ig CaCl 2.ηΗ20按照Ti02:CaCl 2质量比为4:1-1:1混合均匀，然后压制成型，； (2)将经步骤(1)压制成型的物料按照钙与Ti02的质量比为彡2:1加入钙，然后在真空炉中，小于20Pa、温度为1100?1350°C条件下进行钙蒸气还原12h?36h，制备得到具有多孔钛结构的还原产物； (3)将经步骤(2)得到的具有多孔钛结构的还原产物采用稀盐酸浸出，然后用蒸馏水和无水乙醇洗涤，最后真空干燥得到多孔钛。2.根据权利要求1所述的钙热还原二氧化钛制备多孔钛的方法，其特征在于:所述步骤(3)中稀盐酸浓度为盐酸与水的体积比为1:10，具有多孔钛结构的还原产物与稀盐酸的固液比为 0.01 -0.04:lg/mlo3.根据权利要求1所述的二氧化钛原位还原制备多孔钛的方法，其特征在于:所述步骤(3)中浸出时间为10?24h。
【专利摘要】本发明涉及一种钙热还原二氧化钛制备多孔钛的方法，属于金属材料制备技术领域。首先将TiO2与CaCl2?nH2O（n为0，2，4或6）分别研磨，然后将TiO2与CaCl2?nH2O混合均匀，然后压制成型；将经步骤（1）压制成型的物料按照钙与TiO2的质量比为≥2:1加入钙，然后在真空炉中，压力<20Pa、温度为1100～1350℃条件下钙蒸气还原12h～36h制备得到具有多孔钛结构的还原产物；将得到的具有多孔钛结构的还原产物采用稀盐酸浸出，然后用蒸馏水和无水乙醇洗涤，最后80℃真空干燥24h得到多孔钛。本方法以二氧化钛为原料，经过钙热原位还原，直接获得多孔钛。
【IPC分类】C22B5/04, C22B34/12
【公开号】CN105274361
【申请号】CN201510506398
【发明人】徐宝强, 徐彬彬, 杨斌, 刘大春, 马文会, 戴永年, 邓勇, 熊恒, 郁青春, 王飞, 姚耀春, 曲涛, 李一夫, 蒋文龙, 田阳, 王宇栋
【申请人】昆明理工大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年8月18日