埃尔派知识课堂：快速了解钛粉的制备技术与应用

钛及其合金密度低、耐腐蚀、比强度高、耐热性好，但传统的钛冶金能耗大、利用率低、工艺周期长，导致钛合金价格高昂，限制了应用。因此，降低钛及钛合金的成本是进一步扩大钛的应用领域的重要途径。

目前，国内外制取钛粉的方法主要有雾化法、机械合金化、熔盐电解法、氢化脱氢法和金属热还原法。

钛粉的制备工艺

1、雾化法

雾化法是将液态金属或合金流破碎成微小熔滴，再在环境中冷却凝固得到金属粉末的方法，雾化法制备钛粉主要有气体雾化法和离心雾化法。

气体雾化法是在坩埚内将原料熔化，再用高速气体通过坩埚底部的喷嘴将金属熔液喷射呈雾状，冷凝后得到金属粉末。离心雾化法是借助旋转产生的离心力将金属破碎，以雾状液滴甩出后凝固得到球形钛粉。

离心雾化法主要有旋转电极法、电子束旋转盘法和等离子旋转电极法等，其制得的钛粉表面光洁，致密性和流动性好，粒度均匀且分布较窄。但此法生产成本高，一般只用于航空航天领域。

2、机械合金化

机械合金化制备钛及钛合金粉末是将钛基化合物或混合粉末与研制介质一起装入高能球磨机中进行研磨，研磨过程中粉末颗粒与磨球激烈冲击、碰撞，反复冷焊、断裂，不断磨细并逐渐混合，从而获得粉末。研磨的物料可按任意比例搭配，可制备合金料，也可制备单一的金属粉末。

3、熔盐电解法

与其他活性金属类似，电解法制备钛粉必须在熔盐介质中进行，传统的熔盐电解法是在熔盐中溶解钛盐。

4、氢化脱氢法

氢化脱氢法是利用钛与氢的可逆特性制备钛粉。钛吸收氢后产生脆性，经机械破碎制成氢化钛粉，再在真空条件下高温脱氢制得钛粉。此法成本低、原料要求低，制得的钛粉粒度范围宽，已经成为生产钛粉的主要方法。

5、金属热还原法

传统的金属热还原法主要有二氧化钛钙热还原法和四氯化钛金属热还原法。

二氧化钛钙热还原法是在高温下通过金属钙还原二氧化钛制备钛粉，四氯化钛金属还原法包括镁还原法和钠还原法。

镁还原法制备钛粉主要是制备海绵钛生产过程中产生的等外钛粉，因杂质成分含量多，很少专门用于钛粉生产。而钠还原法制备的钛粉产品纯度高，氧、氮、铁、碳杂质含量低，流动性好。

钛粉的应用领域

1、生物医疗领域

钛及钛合金加工材因质量轻、无毒性、无磁性、弹性模量低、生物学反应小、杀菌作用良好而被广泛应用于矫形外科、神经外科、口腔外科、心血管系统和生物制药、人体外培养机等方面。在人体植入物方面，钛材主要用于骨科，骨科植入物产品包括脊柱类产品、创伤类产品、人工关节产品和神经外科产品等。

2、石油化工领域

钛合金耐高温高压、高氯环境和高腐蚀介质，在石油化工领域主要使用钛及钛合金的耐腐蚀性能，所以钛材种类较为单一，常用的是工业纯钛和TA10。这两种钛材的价格较便宜，工艺较成熟，因而能够在石油化工领域被大量使用。

3、航天航空领域

钛合金具有强度高、比强度高、耐热性能高等特点，可以在降低飞机整体重量的同时提升飞机的防弹能力，降低飞机起飞和着陆的跑道距离，增加飞机的机动性、可操控性和挂载能力，因此被广泛用于航空航天领域。

4、海洋工程领域

在海洋工程领域，钛主要被用于船舶、海边建筑、海洋渔业、沿海发电站、海洋油气开发、海水淡化装置、海洋能量转换等方面。钛材不仅可以减轻相关设备的自身质量，还可减少维护成本，延长设备的使用寿命。钛材耐海水腐蚀和海洋气氛腐蚀性能优异，溶出离子极少，无毒无污染，能够很好地满足海洋工程方面的应用需求。此外，钛材具有优异的低温性能，在低温环境中的体积变化较小，非常适合北极破冰船使用。

钛粉还被广泛用于制作吸气剂、烟花爆竹、铸铝细化剂、铝合金添加剂、金属构件表面改质剂、生产钛化合物的原料等，钛粉的质量和成本对其粉末冶金产品的质量极为重要。

来源：粉体网