粉，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4% 的聚乙烯醇縮丁醛粘結(jié)劑，后再加入適量無(wú)水乙醇球磨15小時(shí)，獲得混合均勻的含鈦礦/ 粉料，稱取〇. 5克混合均勻粉料在8MPa的壓力下壓制為薄片；然后用泡沫鎳分層按三明 治式上下包裹壓制薄片，并用鐵鉻鋁絲相連接制成含鈦礦/碳粉三明治包裹式陰極，如圖1 所示，固體透氧膜陽(yáng)極管內(nèi)裝有碳粉飽和的熔融金屬錫液，用鐵鉻鋁絲一端插入透氧膜膜 管內(nèi)，其另一端作為電解陽(yáng)極；以分析純無(wú)水CaCl2為熔鹽電解質(zhì)，采用剛玉坩堝為電解 池，電解溫度為1000 °C，以高純氬氣作為保護(hù)氣體，電解電壓為4.0伏，電解4小時(shí)后， 從陰極上得到電解產(chǎn)物。
[0018] 獲得的電解產(chǎn)物含碳化物材料的XRD如圖3所示，電解產(chǎn)物的SEM圖如圖5所示、 產(chǎn)物能譜圖如圖5所示，從圖3的XRD可以看出電解獲得的產(chǎn)物只有Ti5Si#PTiC的衍射 峰，表明本發(fā)明的方法能夠直接由復(fù)雜含鈦礦/碳初始物料制成的含碳化物材料Ti5Si3/ TiC，從圖4的形貌表明本發(fā)明制備的產(chǎn)物具有典型的金屬間合金和碳化物結(jié)構(gòu)，從圖5的 能譜表明各雜質(zhì)在本發(fā)明方法制備的產(chǎn)物能去除各雜質(zhì)。
[0019] 實(shí)施例2 以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為59. 1%的高鈦渣、質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.9%的Si02以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)2. 3%的碳粉，并 加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5 %的聚乙烯醇縮丁醛粘結(jié)劑，再加入適量無(wú)水乙醇球磨15小時(shí)，獲得混合 均勻的含鈦礦/粉料；然后稱取1. 5克混合均勻的粉料在10MPa條件下壓制成薄片；用泡 沫鎳按三明治式上下包裹壓制薄片，并用鐵鉻鋁絲相連接制成含鈦礦/碳粉三明治包裹式 陰極，如圖1所示，三明治包裹式陰極放置于熔鹽電解池內(nèi)，該陰極由單根陰極包含多片前 驅(qū)體薄片構(gòu)成；以固體透氧膜陽(yáng)極管內(nèi)裝有碳粉飽和的熔融金屬錫液，用鐵鉻鋁絲一端插 入透氧膜膜管內(nèi)，其另一端作為電解陽(yáng)極；以分析純無(wú)水CaCl2為熔鹽電解質(zhì)，采用剛玉坩 堝為電解池，電解溫度為950 °C，以高純氬氣作為保護(hù)氣體，電壓為3. 8伏，電解5小時(shí)后， 即可從陰極上得到電解產(chǎn)物，將電解產(chǎn)物取出，用水浸泡數(shù)次，去除殘留熔鹽，低溫烘干后 即得金屬碳化物及含碳化物材料。
[0020] 所述的金屬碳化物及含碳化物材料為T(mén)i5Si3/TiC、Ti5Si3/Ti3SiC2、Ti5Si3/TiC/ Ti3SiC。
[0021] 所述的金屬碳化物及含碳化物材料為T(mén)i5Si3/TiC/Ti3SiC2，如圖6所示，從圖6的 XRD可以看出電解獲得的產(chǎn)物只有Ti5Si3TiC和Ti3SiCj^衍射峰，表明本發(fā)明的方法能夠 直接由復(fù)雜含鈦礦/碳初始物料制成的含碳化物材料Ti5Si3/TiC/Ti3SiC2，含碳化物材料 為T(mén)i5Si3/TiC/Ti3SiC2，如圖7、圖8所示，從圖7的形貌表明本發(fā)明制備的產(chǎn)物具有典型的 金屬間合金和碳化物結(jié)構(gòu)，從圖8的能譜表明各雜質(zhì)在本發(fā)明方法制備的產(chǎn)物能去除各雜 質(zhì)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種由含鈦礦混合物直接制備金屬碳化物材料的方法，其特征在于具有以下過(guò)程和 步驟： (1) 配制粉料：首先以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為含氧化鈦15 %~25 %的含鈦高爐渣添加質(zhì)量分 數(shù)為15%~30 %的高鈦渣，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 1 %~1. 1 %碳粉、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 %~10 % 的Si02為原料，同時(shí)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 %~10%的聚乙烯醇縮丁醛作為粘結(jié)劑，然后加入 適量無(wú)水乙醇球球磨混合15~20小時(shí)，得到混合均勻的含鈦礦粉料； (2) 混合物三明治包裹式陰極制備：將混合均勻的含鈦礦粉料在6~20MPa壓力下壓 制為薄片，然后將該薄片按三明治式上下包裹，并與鐵鉻鋁絲相連接構(gòu)成三明治包裹式陰 極； (3) 固體透氧膜陽(yáng)極組裝：首先采用一端封口的氧化鈰管，該管材料由[ie-(8-x) YSZ，0 7]組成，該氧化鈰管內(nèi)裝有低熔點(diǎn)金屬錫，添加碳粉，以氧化鈰管內(nèi)金屬錫液 為碳飽和狀態(tài)，其管內(nèi)金屬錫液為陽(yáng)極，然后用鐵鉻鋁絲一端插入透氧膜膜管內(nèi)，其另一端 構(gòu)成電解陽(yáng)極，利用透氧膜實(shí)現(xiàn)對(duì)氧離子傳導(dǎo)和碳反應(yīng)物的控制； (4) 電解合成制備含碳化物材料：采用剛玉坩堝或不銹鋼坩堝作為電解池，純無(wú)水氯 化鈣作為電解質(zhì)，以高純氬氣(氬氣純度體積百分比為99. 999%)作為保護(hù)氣體，然后將上 述步驟（2)所述的陰極、上述步驟（3)所述的陽(yáng)極放入電解池中，電解過(guò)程中溫度控制在 900~1100 °C，陰極與陽(yáng)極之間外加電壓為3. 0V~4. 0V，對(duì)前述復(fù)雜含鈦礦混合物陰極 片進(jìn)行直接脫氧，從陰極上得到電解產(chǎn)物，當(dāng)電流下降至0. 2~0. 3安培時(shí)，電解結(jié)束，所 述的電解產(chǎn)物為金屬碳化物及含碳化物，即為：Ti5Si3/TiC、Ti5Si3/Ti3SiC2、Ti5Si3/TiC/ Ti3SiC2 (5) 將電解后所得陰極產(chǎn)物取出，用水浸泡數(shù)次，去除殘留熔鹽，低溫烘干后即得金屬 碳化物及含碳化物復(fù)合材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種由含鈦礦混合物直接制備金屬碳化物材料的方法，解以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42.6%的含鈦高鈦渣、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的碳粉，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的聚乙烯醇縮丁醛粘結(jié)劑，后再加入適量無(wú)水乙醇球磨15小時(shí)，獲得含鈦礦/粉料，稱取～0.5克粉料在8MPa的壓力下壓制為薄片；然后用泡沫鎳分層按三明治式上下包裹壓制成薄片，并用鐵鉻鋁絲相連接制成含鈦礦/碳粉三明治包裹式陰極，用鐵鉻鋁絲一端插入透氧膜膜管內(nèi)，其另一端作為電解陽(yáng)極；以分析純無(wú)水CaCl2為熔鹽電解質(zhì)，剛玉坩堝為電解池，電解后從陰極上得到電解產(chǎn)物。該方法能從含有鈦、硅氧化物的鈦礦混合物直接制成含碳化物材料，簡(jiǎn)化了工藝流程，提高提煉含碳化物效率，且對(duì)初始材料要求不高，降低了制造成本。
【IPC分類(lèi)】C25B1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105297068
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510792980
【發(fā)明人】魯雄剛, 鄒星禮, 鄭凱, 李尚書(shū), 路長(zhǎng)遠(yuǎn), 李鑫, 謝學(xué)良
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月18日