本发明专利技术一种低温熔盐中电化学合成TiC方法，属TiC合成技术领域。该方法步骤包括：(1)将KCl、CaCl2、NaCl、BaCl2两两混合作熔盐电解质溶剂，TiCl3和碳酸盐(Na2CO3或K2CO3或CaCO3)作溶质，脱水烘干；(2)石墨坩埚中熔化电解质，溶解TiCl3和碳酸盐；插入石墨等碳素材料阳极，钨板阴极，极间距≥1cm，Ar-CO2保护，750℃以下施加低于熔盐电解质分解高于溶质分解的恒电压合成TiC；(3)电解一段时间取出阴极，插入另一个阴极继续合成；(4)阴极上产物经除盐、清洗、烘干后封装，阴极重复使用。本发明专利技术大幅度降低了TiC合成温度，能耗小，成本低，TiC纯度可达3-4N。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及TiC合成
，具体涉及。
技术介绍
TiC具有高熔点、高硬度、高电导性、导热性好、抗氧化、化学性质稳定和热稳定性好的特点，其及其复和制品在机械加工、化工、冶金矿产、航天领域、聚变堆和微电子等高
有着很好的应用前景。很多政府、企业和学术界对生产TiC研究投入了大量资金和人力。然而目前生产成本高和高纯度获得困难的问题仍然限制着TiC的广泛使用。目前国内外TiC合成的主要方法有碳热还原法、直接反应法和溶胶凝胶法。此外， 还有如金属热还原法、微波法、热等离子法，化学气相沉积法等方法。碳热还原法是用TiA 粉体与固体碳混合，高温(1700 2100°C )和长时间保温(IOh Mh)条件下合成TiC，原料成本低，易操作；但产品纯度低，反应速度慢时间长，温度高能耗大。针对该法研究人员采用改善原料物性增大反应面积使TiA粉体与碳充分混合、增加反应物表面活化能减小反应粒子半径、改用高频感应炉和微波加热等方法进行节能降耗、提高产品纯度的努力，虽取得了一定进展，但上述问题仍未克服。直接反应法是以钛粉和碳粉为原料，采用外部能量激活 Ti-C反应放出化学能，放热后产生高温自蔓延反应合成TiC，能耗小；但制备超细金属Ti粉原料困难、且成本高。直接反应法涉及的方法有SHS法、MSR法和微波加热法等。溶胶凝胶法是通过借助溶剂使TW2溶解与含碳物质充分混合形成凝胶，热处理后形成TW2与碳充分混合的微粒，高温条件下碳热还原制备TiC的方法，具有化学均勻性好的特点，但温度高能耗大，工艺复杂。尽管其他方法均存在各自的特点，但成本高、制备还原反应物困难等问题仍未解决。
技术实现思路
针对现有TiC合成技术的不足之处，本专利技术提供。本专利技术方法以金属氯化物混合物为电解质，例如=KCl-CaCl2或NaCl-CaCl2或 KCl-BaCl2或NaCl-BaCl2或CaCl2-BaCl2混合物。要求电解质熔点彡750 °C。生产TiC时， 将TiCl3*碳酸盐(Na2CO3或K2CO3或CaCO3)溶解到电解质中，石墨等碳素材料为阳极，钨板为阴极，Ar-CO2气体保护，在低于熔盐介质分解电压下，极间距彡1cm、温度彡750°C条件下，恒电压电解合成TiC。电解一段时间后取出阴极，再插入另一个阴极连续电解合成TiC。 取出的阴极先用稀盐酸除盐，过滤产物，再用去离子水清洗，60°C烘干，封装。阴极处理好后重复使用。本专利技术的熔盐电解质溶剂和碳酸盐采用常规方法200°C恒温2天脱水制成。TiCl3 在真空条件120°C恒温2天脱水。本专利技术方法在低于750°C温度范围生产TiC，大幅度降低了 TiC合成温度，能耗低。 通过化学分析对产品进行分析，生产的TiC纯度高达3-4N。具体实施例方式实施例1、CaCl2-KCl 熔盐中，添加 TiCl3 和 Nei2CO3, 600°C合成 TiC将2公斤按照摩尔比为2 3的KCl-CaCl2混合熔盐脱水后，放入石墨坩埚内，将 TiCl3和Na2CO3加入到熔盐中。将坩埚放入封闭反应器内，通入Ar-(X)2保护气氛，保持CO2 分压在0. 1 0. 5个大气压力。通电加热到600°C，电解质熔化后，插入石墨棒阳极和钨板阴极，极间距保持1 2cm，通电压3. IV电解，始终保持TiCl3和Na2CO3在熔盐中含量分别在 0. 49mol/公斤和 0. 13mol/公斤。电解4小时，取出钨阴极，插入另一个钨阴极连续电解。将取出的钨阴极稀盐酸除盐，过滤产物，用去离子水冲洗，60°C烘干，封装。阴极处理好后重复使用。通过化学分析，产品中TiC纯度3 4N。实施例2、KCl-CaCl2 熔盐，中添加 TiCl3 和 K2CO3,600°C合成 TiC将2公斤按照摩尔比为2 3的KCl-CaCl2混合熔盐脱水后，放入石墨坩埚内，将 TiCl3和K2CO3加入到熔盐中。将坩埚放入封闭反应器内，通入Ar-(X)2保护气氛，保持(X)2分压在0. 1 0. 5个大气压力。通电加热到600°C，电解质熔化后，插入石墨棒阳极和钨板阴极，极间距保持1 2cm，通电压3. IV电解，始终保持TiCl3和K2CO3在熔盐中含量分别在 0. 49mol/公斤和 0. 13mol/公斤。电解4小时，取出钨阴极，插入另一个钨阴极连续电解。 将取出的钨阴极稀盐酸除盐，过滤产物，用去离子水冲洗，60°C烘干，封装。阴极处理好后重复使用。通过化学分析，产品中TiC纯度3 4N。实施例3、KCl-CaCl2 熔盐中，添加 TiCl3 和 CaCO3,600°C合成 TiC将2公斤按照摩尔比为2 3的KCl-CaCl2混合熔盐脱水后，放入石墨坩埚内，将 TiCl3和CaCO3加入到熔盐中。将坩埚放入封闭反应器内，通入Ar-CO2保护气氛，保持CO2 分压在0. 1 0. 5个大气压力。通电加热到600°C，电解质熔化后，插入石墨棒阳极和钨板阴极，极间距保持1 2cm，通电压3. IV电解，始终保持TiCl3* CaCO3在熔盐中含量分别在 0. 49mol/公斤和 0. 14mol/公斤。电解4小时，取出钨阴极，插入另一个钨阴极连续电解。将取出的钨阴极稀盐酸除盐，过滤产物，用去离子水冲洗，60°C烘干，封装。阴极处理好后重复使用。通过化学分析，产品中TiC纯度3 4N。实施例4、KCl-CaCl2 熔盐中，添加 TiCl3 和 Na2CO3, 750°C合成 TiC将2公斤按照摩尔比为1 4的KCl-CaCl2混合熔盐脱水后，放入石墨坩埚内，将 TiCl3和Na2CO3加入到熔盐中。将坩埚放入封闭反应器内，通入Ar-(X)2保护气氛，保持CO2 分压在0. 1 0. 5个大气压力。通电加热到750°C，电解质熔化后，插入石墨棒阳极和钨板阴极，极间距保持1 2cm，通电压3. IV电解，始终保持TiCl3和Na2CO3在熔盐中含量分别在 0. 6mol/公斤和 0. 2mol/公斤。电解3小时，取出钨阴极，插入另一个钨阴极连续电解。将取出的钨阴极稀盐酸除盐，过滤产物，用去离子水冲洗，60°C烘干，封装。阴极处理好后重复使用。通过化学分析，产品中TiC纯度3 4N。实施例5、KCl-CaCl2 熔盐中，添加 TiCl3 和 K2CO3, 750°C合成 TiC将2公斤按照摩尔比为1 4的KCl-CaCl2混合熔盐脱水后，放入石墨坩埚内，将 TiCl3和K2CO3加入到熔盐中。将坩埚放入封闭反应器内，通入Ar-(X)2保护气氛，保持(X)2分压在0. 1 0. 5个大气压力。通电加热到750°C，电解质熔化后，插入石墨棒阳极和钨板阴极，极间距保持1 2cm，通电压3. IV电解，始终保持TiCl3和K2CO3在熔盐中含量分别在 40. 6mol/公斤和 0. 2mol/公斤。电解3小时，取出钨阴极，插入另一个钨阴极连续电解。 将取出的钨阴极稀盐酸除盐，过滤产物，用去离子水冲洗，60°C烘干，封装。阴极处理好后重复使用。通过化学分析，产品中TiC纯度3 4N。实施例6、KCl-CaCl2 熔盐中，添加 TiCl3 和 CaCO3, 750°C合成 TiC将2公斤按照摩尔比为1 4的KCl-CaCl2混合熔盐脱水后，放入石墨本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种以金属氯化物混合物为熔盐电解质溶剂，ＴｉＣｌ３和碳酸盐为溶质，低于７５０℃，施加低于熔盐电解质溶剂分解高于溶质分解的电压合成ＴｉＣ方法，其特征在于包括如下步骤：（１）以ＫＣｌ－ＣａＣｌ２或ＮａＣｌ－ＣａＣｌ２或ＫＣｌ－ＢａＣｌ２或ＮａＣｌ－ＢａＣｌ２或ＣａＣｌ２－ＢａＣｌ２混合物为熔盐电解质溶剂，要求电解质熔点≤７５０℃，先将电解质溶剂和碳酸盐（Ｎａ２ＣＯ３或Ｋ２ＣＯ３或ＣａＣＯ３）２００℃，恒温２天脱水；ＴｉＣｌ３在真空条件下１２０℃，恒温２天脱水；（２）在石墨坩埚中熔化熔盐电解质溶剂，将ＴｉＣｌ３和碳酸盐溶解到熔盐电解质溶剂中，密闭反应器内通入Ａｒ－ＣＯ２气体保护；石墨等碳素材料为阳极，钨板为阴极，极间距≥０．１ｃｍ；施加低于熔盐电解质溶剂分解的电压；温度≤７５０℃条件下，恒电压电解合成ＴｉＣ；（３）电解一段时间后取出阴极，再插入另一个阴极连续电解合成ＴｉＣ，取出的阴极先用稀盐酸除盐，过滤产物，再用去离子水清洗，６０℃烘干，封装，将处理好的阴极重复使用。
【技术特征摘要】
1.一种以金属氯化物混合物为熔盐电解质溶剂，TiCl3和碳酸盐为溶质，低于750°C， 施加低于熔盐电解质溶剂分解高于溶质分解的电压合成TiC方法，其特征在于包括如下步骤(1)以KCl-CaCl2 或 NaCl-CaCl2 或 KCl-BaCl2 或 NaCl-BaCl2 或 CaCl2-BaCl2 混合物为熔盐电解质溶剂，要求电解质熔点≤750°C，先将电解质溶剂和碳酸盐(Na2CO3或K2CO3或 CaCO3) 2000C，恒温2天脱水；TiCl3在真空条件下120°C，恒温2天脱水；(2)在石墨坩埚中熔化熔盐电解质溶剂，将TiCl3和碳酸盐溶解到熔盐电解质溶剂中，密闭反应器内通入Ar-CO2气体保护；石墨等碳素材料为阳极，钨板为阴极，极间距≥0. 1cm;施加低于熔盐电解质溶剂分解的电压；温度≤750°C条件下，恒电压电解合成 TiC ；(3)电解一段时间后取出阴极，再插入另一个阴极连续电解合成TiC，取出的阴极先用稀盐酸除盐，过滤产物，再用去离子水清洗，60°C烘干，封装，将处理好的阴极重复使用。2.根据权利要求1所述的一种以金属氯化物混合物为熔盐电解质溶剂，TiCl3和碳酸盐为溶质，低于750°C下，施加低于熔盐电解质溶剂分解高于溶质分解的电压，电化学合成 TiC 方法，其特征在于步骤(1)以 KC...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢宏伟，王锦霞，翟玉春，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。