专利摘要

专利摘要

本发明涉及一种钛锡合金的制备方法，属于有色金属冶金领域，此制备方法将一定量的SrO与TiO2粉末与NaF-Na3AlF6熔盐体系混合均匀形成混合物料，倒入石墨坩埚，通入惰性气体，按一定温度升温加热至熔盐体系脱水，将锡粒加入到混合物料中，使锡粒溶化形成液态锡，以液态锡作为阴极，以石墨棒为阳极，通入直流电进行电解，电解完成后，提起阳极，将石英管一端插入坩埚底部含有钛锡合金部分，在石英管另一端用洗耳球吸取沉在坩埚底部呈液态的钛锡合金，移出石英管，横放冷却至室温，取出得到钛锡合金。本发明提供的钛锡合金制备方法具有流程短、成本低廉、可连续生产等优点。

权利要求

1.一种钛锡合金的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，备料：

(1)向NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中加入TiO₂与SrO粉末，混合均匀形成混合物料，其中，按物质的量的比，NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中n(NaF)：n(Na₃AlF₆)＝(1～2)：(1～3)，按质量比，m(TiO₂)：m(SrO)＝(3～5)：(1～3)，按质量比，m(TiO₂与SrO质量之和)：m(NaF-Na₃AlF₆熔盐体系)＝(4～6％)：1；

步骤2，熔炼：

(1)将混合物料置入内衬钼片的石墨坩埚中，然后将坩埚置于电阻炉中；

(2)在惰性气体气氛下，升温至440～460℃保温1～4h，将混合物料中的熔盐体系完全脱水；

(3)再升温至920～1055℃保温0.3～1h，使混合物料中的TiO₂与SrO粉末溶于熔盐体系中；

步骤3，电解：

(1)向混合物料加入锡粒，使锡粒在混合物料中熔化，形成液态锡，其中，按质量比，m(锡粒)：m(TiO₂)＝(5～5.5)：1；

(2)以液态锡为阴极，以石墨棒为阳极连通电路，在坩埚中形成电解槽；

(3)调节槽电压为1.4～1.6V，进行50～70min的预电解过程；

(4)调节槽电压为2.9～3.1V，观察电解电流，每5min记录一次电流数值，在1h内电流变化不超过0.4A时则判断为电解完成，将石墨棒取出；

步骤4，收集钛锡合金：

(1)将石英管一端，插入坩埚底部含有液态钛锡合金部分，石英管另一端，用洗耳球吸取液态钛锡合金；

(2)将石英管移出，并横放冷却至室温，取出得到钛锡合金。

2.根据权利要求1所述的一种钛锡合金的制备方法，其特征在于，所述的步骤2(2)中，惰性气体为氩气。

说明书

技术领域：

本发明涉及有色金属冶金技术领域，具体涉及一种钛锡合金的制备方法。

背景技术：

目前工业上生产钛锡合金的主要方法是对掺法，即使用金属钛和金属锡按照一定的比例对掺，该方法虽然简单，但是成本高，工业上生产钛的Kroll法存在工序复杂，不能连续化生产等问题，使钛的大规模应用受到了限制。近十几年来，国际上掀起了电解TiO₂制备金属钛的热潮。目前的研究主要体现在氯化物体系，但是氯化物体系存在容易吸潮，金属溶解度高，析出氯气等缺点。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种钛锡合金的制备方法，该方法在氟化物熔盐体系中采用熔盐电解制备钛锡合金。

本发明的钛锡合金制备方法包括以下步骤：

步骤1，备料：

(1)向NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中加入TiO₂与SrO粉末，混合均匀形成混合物料，其中，按物质的量的比，NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中n(NaF)：n(Na₃AlF₆)＝(1～2)：(1～3)，按质量比，m(TiO₂)：m(SrO)＝(3～5)：(1～3)，按质量比，m(TiO₂与SrO质量之和)：m(NaF-Na₃AlF₆熔盐体系)＝(4～6％)：1；

步骤2，熔炼：

(1)将混合物料置入内衬钼片的石墨坩埚中，然后将坩埚置于电阻炉中；

(2)在惰性气体气氛下，升温至440～460℃保温1～4h，将混合物料中的熔盐体系完全脱水；

(3)再升温至920～1055℃保温0.3～1h，使混合物料中的TiO₂与SrO粉末溶于熔盐体系中；

步骤3，电解：

(1)向混合物料加入锡粒，使锡粒在混合物料中熔化，形成液态锡，其中，按质量比，m(锡粒)：m(TiO₂)＝(5～5.5)：1；

(2)以液态锡为阴极，以石墨棒为阳极连通电路，在坩埚中形成电解槽；

(3)调节槽电压为1.4～1.6V，进行50～70min的预电解过程；

(4)调节槽电压为2.9～3.1V，观察电解电流，每5min记录一次电流数值，在1h内电流变化不超过0.4A时则判断为电解完成，将石墨棒取出；

步骤4，收集钛锡合金：

(1)将石英管一端，插入坩埚底部含有液态钛锡合金部分，石英管另一端，用洗耳球吸取液态钛锡合金；

(2)将石英管移出，并横放冷却至室温，取出得到钛锡合金。

其中：

步骤2(2)中所述的惰性气体为氩气。

本发明提供的一种钛锡合金的制备方法，向NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中加入SrO和单质锡，通过Sr热还原TiO₂和电解TiO₂同时作用下得到Ti元素，利用钛亲锡的特性，使其与阴极的锡结合生成钛锡合金，利用其密度较大沉积在坩埚底部的特点，对Ti元素的收集和产物分离较为有利。

本发明的有益效果：本发明采用的氟化物体系具有不易吸潮、金属溶解度低、没有氯气析出的优点。利用该方法制备的钛锡合金既可以直接使用制作耐磨地坪，也可以作为中间合金使用，在作为中间合金使用时，利用钛锡合金中锡具有低熔点的特点，通过真空蒸馏蒸出锡元素，保留金属钛备用，该方法制备工艺简单，成本低廉，适于工业化连续生产。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

步骤1，备料：

(1)向NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中加入TiO₂与SrO粉末，混合均匀形成混合物料，其中，按物质的量的比，NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中n(NaF)：n(Na₃AlF₆)＝1：1，按质量比，m(TiO₂)：m(SrO)＝3：1，按质量比，m(TiO₂与SrO质量之和)：m(NaF-Na₃AlF₆熔盐体系)＝4％：1；

步骤2，熔炼：

(1)将混合物料置入内衬钼片的石墨坩埚中，然后将坩埚置于电阻炉中；

(2)在氩气气氛下，升温至440℃保温4h，将混合物料中的熔盐体系完全脱水；

(3)再升温至920℃保温1h，使混合物料中的TiO₂与SrO粉末溶于熔盐体系中；

步骤3，电解：

(1)向混合物料加入锡粒，使锡粒在混合物料中熔化，形成液态锡，其中，按质量比，m(锡粒)：m(TiO₂)＝5：1；

(2)以液态锡为阴极，以石墨棒为阳极连通电路，在坩埚中形成电解槽；

(3)调节槽电压为1.4V，进行70min的预电解过程；

(4)调节槽电压为2.9V，观察电解电流，每5min记录一次电流数值，在1h内电流变化不超过0.4A时则判断为电解完成，将石墨棒取出；

步骤4，收集钛锡合金：

(1)将石英管一端，插入坩埚底部含有液态钛锡合金部分，石英管另一端，用洗耳球吸取液态钛锡合金；

(2)将石英管移出，并横放冷却至室温，取出得到钛锡合金。

实施例2

步骤1，备料：

(1)向NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中加入TiO₂与SrO粉末，混合均匀形成混合物料，其中，按物质的量的比，NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中n(NaF)：n(Na₃AlF₆)＝1：1，按质量比，m(TiO₂)：m(SrO)＝3：2，按质量比，m(TiO₂与SrO质量之和)：m(NaF-Na₃AlF₆熔盐体系)＝4％：1；

步骤2，熔炼：

(1)将混合物料置入内衬钼片的石墨坩埚中，然后将坩埚置于电阻炉中；

(2)在氩气气氛下，升温至440℃保温4h，将混合物料中的熔盐体系完全脱水；

(3)再升温至920℃保温1h，使混合物料中的TiO₂与SrO粉末溶于熔盐体系中；

步骤3，电解：

(1)向混合物料加入锡粒，使锡粒在混合物料中熔化，形成液态锡，其中，按质量比，m(锡粒)：m(TiO₂)＝5：1；

(2)以液态锡为阴极，以石墨棒为阳极连通电路，在坩埚中形成电解槽；

(3)调节槽电压为1.4V，进行70min的预电解过程；

(4)调节槽电压为2.9V，观察电解电流，每5min记录一次电流数值，在1h内电流变化不超过0.4A时则判断为电解完成，将石墨棒取出；

步骤4，收集钛锡合金：

(1)将石英管一端，插入坩埚底部含有液态钛锡合金部分，石英管另一端，用洗耳球吸取液态钛锡合金；

(2)将石英管移出，并横放冷却至室温，取出得到钛锡合金。

实施例3

步骤1，备料：

(1)向NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中加入TiO₂与SrO粉末，混合均匀形成混合物料，其中，按物质的量的比，NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中n(NaF)：n(Na₃AlF₆)＝1：2，按质量比，m(TiO₂)：m(SrO)＝1：1，按质量比，m(TiO₂与SrO质量之和)：m(NaF-Na₃AlF₆熔盐体系)＝4％：1；

步骤2，熔炼：

(1)将混合物料置入内衬钼片的石墨坩埚中，然后将坩埚置于电阻炉中；

(2)在氩气气氛下，升温至445℃保温3h，将混合物料中的熔盐体系完全脱水；

(3)再升温至960℃保温0.8h，使混合物料中的TiO₂与SrO粉末溶于熔盐体系中；

步骤3，电解：

(1)向混合物料加入锡粒，使锡粒在混合物料中熔化，形成液态锡，其中，按质量比，m(锡粒)：m(TiO₂)＝5.2：1；

(2)以液态锡为阴极，以石墨棒为阳极连通电路，在坩埚中形成电解槽；

(3)调节槽电压为1.4V，进行65min的预电解过程；

(4)调节槽电压为2.9V，观察电解电流，每5min记录一次电流数值，在1h内电流变化不超过0.4A时则判断为电解完成，将石墨棒取出；

步骤4，收集钛锡合金：

(1)将石英管一端，插入坩埚底部含有液态钛锡合金部分，石英管另一端，用洗耳球吸取液态钛锡合金；

(2)将石英管移出，并横放冷却至室温，取出得到钛锡合金。

实施例4

步骤1，备料：

(1)向NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中加入TiO₂与SrO粉末，混合均匀形成混合物料，其中，按物质的量的比，NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中n(NaF)：n(Na₃AlF₆)＝1：2，按质量比，m(TiO₂)：m(SrO)＝4：1，按质量比，m(TiO₂与SrO质量之和)：m(NaF-Na₃AlF₆熔盐体系)＝5％：1；

步骤2，熔炼：

(1)将混合物料置入内衬钼片的石墨坩埚中，然后将坩埚置于电阻炉中；

(2)在氩气气氛下，升温至450℃保温3h，将混合物料中的熔盐体系完全脱水；

(3)再升温至960℃保温0.8h，使混合物料中的TiO₂与SrO粉末溶于熔盐体系中；

步骤3，电解：

(1)向混合物料加入锡粒，使锡粒在混合物料中熔化，形成液态锡，其中，按质量比，m(锡粒)：m(TiO₂)＝5.2：1；

(2)以液态锡为阴极，以石墨棒为阳极连通电路，在坩埚中形成电解槽；

(3)调节槽电压为1.5V，进行65min的预电解过程；

(4)调节槽电压为3V，观察电解电流，每5min记录一次电流数值，在1h内电流变化不超过0.4A时则判断为电解完成，将石墨棒取出；

步骤4，收集钛锡合金：

(1)将石英管一端，插入坩埚底部含有液态钛锡合金部分，石英管另一端，用洗耳球吸取液态钛锡合金；

(2)将石英管移出，并横放冷却至室温，取出得到钛锡合金。

实施例5

步骤1，备料：

(1)向NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中加入TiO₂与SrO粉末，混合均匀形成混合物料，其中，按物质的量的比，NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中n(NaF)：n(Na₃AlF₆)＝1：3，按质量比，m(TiO₂)：m(SrO)＝2：1，按质量比，m(TiO₂与SrO质量之和)：m(NaF-Na₃AlF₆熔盐体系)＝5％：1；

步骤2，熔炼：

(1)将混合物料置入内衬钼片的石墨坩埚中，然后将坩埚置于电阻炉中；

(2)在氩气气氛下，升温至450℃保温3h，将混合物料中的熔盐体系完全脱水；

(3)再升温至980℃保温0.6h，使混合物料中的TiO₂与SrO粉末溶于熔盐体系中；

步骤3，电解：

(1)向混合物料加入锡粒，使锡粒在混合物料中熔化，形成液态锡，其中，按质量比，m(锡粒)：m(TiO₂)＝5.3：1；

(2)以液态锡为阴极，以石墨棒为阳极连通电路，在坩埚中形成电解槽；

(3)调节槽电压为1.5V，进行60min的预电解过程；

(4)调节槽电压为3V，观察电解电流，每5min记录一次电流数值，在1h内电流变化不超过0.4A时则判断为电解完成，将石墨棒取出；

步骤4，收集钛锡合金：

(1)将石英管一端，插入坩埚底部含有液态钛锡合金部分，石英管另一端，用洗耳球吸取液态钛锡合金；

(2)将石英管移出，并横放冷却至室温，取出得到钛锡合金。

实施例6

步骤1，备料：

(1)向NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中加入TiO₂与SrO粉末，混合均匀形成混合物料，其中，按物质的量的比，NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中n(NaF)：n(Na₃AlF₆)＝1：3，按质量比，m(TiO₂)：m(SrO)＝4：3，按质量比，m(TiO₂与SrO质量之和)：m(NaF-Na₃AlF₆熔盐体系)＝5％：1；

步骤2，熔炼：

(1)将混合物料置入内衬钼片的石墨坩埚中，然后将坩埚置于电阻炉中；

(2)在氩气气氛下，升温至455℃保温2h，将混合物料中的熔盐体系完全脱水；

(3)再升温至980℃保温0.6h，使混合物料中的TiO₂与SrO粉末溶于熔盐体系中；

步骤3，电解：

(1)向混合物料加入锡粒，使锡粒在混合物料中熔化，形成液态锡，其中，按质量比，m(锡粒)：m(TiO₂)＝5.4：1；

(2)以液态锡为阴极，以石墨棒为阳极连通电路，在坩埚中形成电解槽；

(3)调节槽电压为1.5V，进行60min的预电解过程；

(4)调节槽电压为3V，观察电解电流，每5min记录一次电流数值，在1h内电流变化不超过0.4A时则判断为电解完成，将石墨棒取出；

步骤4，收集钛锡合金：

(1)将石英管一端，插入坩埚底部含有液态钛锡合金部分，石英管另一端，用洗耳球吸取液态钛锡合金；

(2)将石英管移出，并横放冷却至室温，取出得到钛锡合金。

实施例7

步骤1，备料：

(1)向NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中加入TiO₂与SrO粉末，混合均匀形成混合物料，其中，按物质的量的比，NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中n(NaF)：n(Na₃AlF₆)＝2：1，按质量比，m(TiO₂)：m(SrO)＝5：1，按质量比，m(TiO₂与SrO质量之和)：m(NaF-Na₃AlF₆熔盐体系)＝6％：1；

步骤2，熔炼：

(1)将混合物料置入内衬钼片的石墨坩埚中，然后将坩埚置于电阻炉中；

(2)在氩气气氛下，升温至455℃保温2h，将混合物料中的熔盐体系完全脱水；

(3)再升温至1000℃保温0.5h，使混合物料中的TiO₂与SrO粉末溶于熔盐体系中；

步骤3，电解：

(1)向混合物料加入锡粒，使锡粒在混合物料中熔化，形成液态锡，其中，按质量比，m(锡粒)：m(TiO₂)＝5.4：1；

(2)以液态锡为阴极，以石墨棒为阳极连通电路，在坩埚中形成电解槽；

(3)调节槽电压为1.6V，进行55min的预电解过程；

(4)调节槽电压为3.1V，观察电解电流，每5min记录一次电流数值，在1h内电流变化不超过0.4A时则判断为电解完成，将石墨棒取出；

步骤4，收集钛锡合金：

(1)将石英管一端，插入坩埚底部含有液态钛锡合金部分，石英管另一端，用洗耳球吸取液态钛锡合金；

(2)将石英管移出，并横放冷却至室温，取出得到钛锡合金。

实施例8

步骤1，备料：

(1)向NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中加入TiO₂与SrO粉末，混合均匀形成混合物料，其中，按物质的量的比，NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中n(NaF)：n(Na₃AlF₆)＝2：1，按质量比，m(TiO₂)：m(SrO)＝5：2，按质量比，m(TiO₂与SrO质量之和)：m(NaF-Na₃AlF₆熔盐体系)＝6％：1；

步骤2，熔炼：

(1)将混合物料置入内衬钼片的石墨坩埚中，然后将坩埚置于电阻炉中；

(2)在氩气气氛下，升温至460℃保温1h，将混合物料中的熔盐体系完全脱水；

(3)再升温至1030℃保温0.5h，使混合物料中的TiO₂与SrO粉末溶于熔盐体系中；

步骤3，电解：

(1)向混合物料加入锡粒，使锡粒在混合物料中熔化，形成液态锡，其中，按质量比，m(锡粒)：m(TiO₂)＝5.5：1；

(2)以液态锡为阴极，以石墨棒为阳极连通电路，在坩埚中形成电解槽；

(3)调节槽电压为1.6V，进行50min的预电解过程；

(4)调节槽电压为3.1V，观察电解电流，每5min记录一次电流数值，在1h内电流变化不超过0.4A时则判断为电解完成，将石墨棒取出；

步骤4，收集钛锡合金：

(1)将石英管一端，插入坩埚底部含有液态钛锡合金部分，石英管另一端，用洗耳球吸取液态钛锡合金；

(2)将石英管移出，并横放冷却至室温，取出得到钛锡合金。

实施例9

步骤1，备料：

(1)向NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中加入TiO₂与SrO粉末，混合均匀形成混合物料，其中，按物质的量的比，NaF-Na₃AlF₆熔盐体系中n(NaF)：n(Na₃AlF₆)＝2：3，按质量比，m(TiO₂)：m(SrO)＝5：3，按质量比，m(TiO₂与SrO质量之和)：m(NaF-Na₃AlF₆熔盐体系)＝6％：1；

步骤2，熔炼：

(1)将混合物料置入内衬钼片的石墨坩埚中，然后将坩埚置于电阻炉中；

(2)在氩气气氛下，升温至460℃保温1h，将混合物料中的熔盐体系完全脱水；

(3)再升温至1055℃保温0.3h，使混合物料中的TiO₂与SrO粉末溶于熔盐体系中；

步骤3，电解：

(1)向混合物料加入锡粒，使锡粒在混合物料中熔化，形成液态锡，其中，按质量比，m(锡粒)：m(TiO₂)＝5.5：1；

(2)以液态锡为阴极，以石墨棒为阳极连通电路，在坩埚中形成电解槽；

(3)调节槽电压为1.6V，进行50min的预电解过程；

(4)调节槽电压为3.1V，观察电解电流，每5min记录一次电流数值，在1h内电流变化不超过0.4A时则判断为电解完成，将石墨棒取出；

步骤4，收集钛锡合金：

(1)将石英管一端，插入坩埚底部含有液态钛锡合金部分，石英管另一端，用洗耳球吸取液态钛锡合金；

(2)将石英管移出，并横放冷却至室温，取出得到钛锡合金。

一种钛锡合金的制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。