專利名稱：一種低溫熔鹽中電化學合成TiC方法
技術領域：
本發(fā)明涉及TiC合成技術領域，具體涉及一種低溫熔鹽中電化學合成TiC方法。
背景技術：
TiC具有高熔點、高硬度、高電導性、導熱性好、抗氧化、化學性質穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性好的特點，其及其復和制品在機械加工、化工、冶金礦產(chǎn)、航天領域、聚變堆和微電子等高技術領域有著很好的應用前景。很多政府、企業(yè)和學術界對生產(chǎn)TiC研究投入了大量資金和人力。然而目前生產(chǎn)成本高和高純度獲得困難的問題仍然限制著TiC的廣泛使用。目前國內(nèi)外TiC合成的主要方法有碳熱還原法、直接反應法和溶膠凝膠法。此外， 還有如金屬熱還原法、微波法、熱等離子法，化學氣相沉積法等方法。碳熱還原法是用TiA 粉體與固體碳混合，高溫(1700 2100°C )和長時間保溫(IOh Mh)條件下合成TiC，原料成本低，易操作；但產(chǎn)品純度低，反應速度慢時間長，溫度高能耗大。針對該法研究人員采用改善原料物性增大反應面積使TiA粉體與碳充分混合、增加反應物表面活化能減小反應粒子半徑、改用高頻感應爐和微波加熱等方法進行節(jié)能降耗、提高產(chǎn)品純度的努力，雖取得了一定進展，但上述問題仍未克服。直接反應法是以鈦粉和碳粉為原料，采用外部能量激活 Ti-C反應放出化學能，放熱后產(chǎn)生高溫自蔓延反應合成TiC，能耗??；但制備超細金屬Ti粉原料困難、且成本高。直接反應法涉及的方法有SHS法、MSR法和微波加熱法等。溶膠凝膠法是通過借助溶劑使TW2溶解與含碳物質充分混合形成凝膠，熱處理后形成TW2與碳充分混合的微粒，高溫條件下碳熱還原制備TiC的方法，具有化學均勻性好的特點，但溫度高能耗大，工藝復雜。盡管其他方法均存在各自的特點，但成本高、制備還原反應物困難等問題仍未解決。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有TiC合成技術的不足之處，本發(fā)明提供一種低溫熔鹽中電化學合成TiC方法。本發(fā)明方法以金屬氯化物混合物為電解質，例如=KCl-CaCl2或NaCl-CaCl2或 KCl-BaCl2或NaCl-BaCl2或CaCl2-BaCl2混合物。要求電解質熔點彡750 °C。生產(chǎn)TiC時， 將TiCl3*碳酸鹽(Na2CO3或K2CO3或CaCO3)溶解到電解質中，石墨等碳素材料為陽極，鎢板為陰極，Ar-CO2氣體保護，在低于熔鹽介質分解電壓下，極間距彡1cm、溫度彡750°C條件下，恒電壓電解合成TiC。電解一段時間后取出陰極，再插入另一個陰極連續(xù)電解合成TiC。 取出的陰極先用稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，再用去離子水清洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。本發(fā)明的熔鹽電解質溶劑和碳酸鹽采用常規(guī)方法200°C恒溫2天脫水制成。TiCl3 在真空條件120°C恒溫2天脫水。本發(fā)明方法在低于750°C溫度范圍生產(chǎn)TiC，大幅度降低了 TiC合成溫度，能耗低。 通過化學分析對產(chǎn)品進行分析，生產(chǎn)的TiC純度高達3-4N。
具體實施例方式實施例1、CaCl2-KCl 熔鹽中，添加 TiCl3 和 Nei2CO3, 600°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為2 3的KCl-CaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)，將 TiCl3和Na2CO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持CO2 分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到600°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3和Na2CO3在熔鹽中含量分別在 0. 49mol/公斤和 0. 13mol/公斤。電解4小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例2、KCl-CaCl2 熔鹽，中添加 TiCl3 和 K2CO3,600°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為2 3的KCl-CaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)，將 TiCl3和K2CO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持(X)2分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到600°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3和K2CO3在熔鹽中含量分別在 0. 49mol/公斤和 0. 13mol/公斤。電解4小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。 將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例3、KCl-CaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 CaCO3,600°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為2 3的KCl-CaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)，將 TiCl3和CaCO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-CO2保護氣氛，保持CO2 分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到600°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3* CaCO3在熔鹽中含量分別在 0. 49mol/公斤和 0. 14mol/公斤。電解4小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例4、KCl-CaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 Na2CO3, 750°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為1 4的KCl-CaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)，將 TiCl3和Na2CO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持CO2 分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到750°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3和Na2CO3在熔鹽中含量分別在 0. 6mol/公斤和 0. 2mol/公斤。電解3小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例5、KCl-CaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 K2CO3, 750°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為1 4的KCl-CaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)，將 TiCl3和K2CO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持(X)2分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到750°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3和K2CO3在熔鹽中含量分別在
40. 6mol/公斤和 0. 2mol/公斤。電解3小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。 將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例6、KCl-CaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 CaCO3, 750°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為1 4的KCl-CaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)，將 TiCl3和CaCO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-CO2保護氣氛，保持CO2 分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到750°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3* CaCO3在熔鹽中含量分別在 0. 6mol/公斤和 0. 25mol/公斤。電解3小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例7、NaCl-CaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 Na2CO3, 550°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為1 1的Naci-CaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)，將 TiCl3和Na2CO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持CO2 分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到550°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3和Na2CO3在熔鹽中含量分別在 0. 4mol/公斤和 0. 12mol/公斤。電解4小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例8、NaCl-CaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 K2CO3, 550°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為1 1的Naci-CaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)，將 TiCl3和K2CO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持(X)2分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到550°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3和K2CO3在熔鹽中含量分別在 0. 4mol/公斤和 0. 12mol/公斤。電解4小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。 將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例9、NaCl-CaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 CaCO3, 550°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為1 1的Naci-CaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)， 將TiCl3和CaCO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持CO2 分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到550°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3* CaCO3在熔鹽中含量分別在 0. 4mol/公斤和 0. 2mol/公斤。電解4小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例10、NaCl-CaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 Nei2CO3, 750°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為1 4的Naci-CaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)，將 TiCl3和Na2CO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持CO2 分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到750°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3和Na2CO3在熔鹽中含量分別在 0. 5mol/公斤和 0. 3mol/公斤。電解3小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例11、NaCl-CaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 K2CO3, 750°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為1 4的Naci-CaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)，將 TiCl3和K2CO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持(X)2分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到750°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3和K2CO3在熔鹽中含量分別在 0. 5mol/公斤和 0. 3mol/公斤。電解3小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。 將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例12、NaCl-CaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 CaCO3, 750°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為1 4的Naci-CaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)， 將TiCl3和CaCO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持CO2 分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到750°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3* CaCO3在熔鹽中含量分別在 0. 5mol/公斤和 0. 35mol/公斤。電解3小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例13、KCl-BaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 Nei2CO3, 550°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為1 1. 2的Naci-BaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)， 將TiCl3和Na2CO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持 CO2分壓在0. 1 0.5個大氣壓力。通電加熱到550°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，保持TiCl3和Na2CO3在熔鹽中含量分別在 0. 4mol/公斤和 0. 12mol/公斤。電解4小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例14、KCl-BaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 K2CO3, 550°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為1 1. 2的Naci-BaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)， 將TiCl3和K2CO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持CO2 分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到550°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3和K2CO3在熔鹽中含量分別在 0. 4mol/公斤和 0. 12mol/公斤。電解4小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例15、KCl-BaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 CaCO3, 550°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為1 1. 2的KCl-BaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)， 將TiCl3和CaCO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持CO2分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到550°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3* CaCO3在熔鹽中含量分別在 0. 4mol/公斤和 0. 12mol/公斤。電解4小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例16、KCl-BaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 Nei2CO3, 750°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為2 3的KCl-BaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)，將 TiCl3和Na2CO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持(X)2 分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到750°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3和Na2CO3在熔鹽中含量分別在 0. 4mol/公斤和 0. Imol/公斤電解3小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例17、KCl-BaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 K2CO3, 750°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為2 3的KCl-BaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)，將 TiCl3* K2CO3W入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持(X)2 分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到750°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，保持TiCl3和K2CO3在熔鹽中含量分別在 0. 4mol/公斤和 0. Imol/公斤。電解3小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。 將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例18、KCl-BaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 CaCO3, 750°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為2 3的KCl-BaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)，將 TiCl3和CaCO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-CO2保護氣氛，保持(X)2 分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到750°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3* CaCO3在熔鹽中含量分別在 0. 4mol/公斤和 0. Imol/公斤。電解3小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例19、NaCl-BaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 Nei2CO3, 700°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為2 3的Naci-BaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)，將 TiCl3和Na2CO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持(X)2 分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到700°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3和Na2CO3在熔鹽中含量分別在 0. 4mol/公斤和 0. 15mol/公斤。電解3小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例20、NaCl-BaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 K2CO3, 700°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為2 3的Naci-BaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)，將TiCl3和K2CO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持(X)2分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到700°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3和K2CO3在熔鹽中含量分別在 0. 4mol/公斤和 0. 15mol/公斤。電解3小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。 將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例21、NaCl-BaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 CaCO3, 700°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為2 3的Naci-BaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)， 將TiCl3和CaCO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持CO2 分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到700°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3* CaCO3在熔鹽中含量分別在 0. 4mol/公斤和 0. 2mol/公斤。電解3小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例22、CaC12-BaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 Nei2CO3, 650°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為3 2的CaCl2-BaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)， 將TiCl3和Na2CO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持 CO2分壓在0. 1 0.5個大氣壓力。通電加熱到650°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3和Na2CO3在熔鹽中含量分別在 0. 5mol/公斤和 0. 3mol/公斤。電解3小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例23、CaC12-BaCl2 熔鹽，添加 TiCl3 和 K2CO3,中 650°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為3 2的CaCl2-BaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)， 將TiCl3和K2CO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持CO2 分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到650°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，保持TiCl3和K2CO3在熔鹽中含量分別在 0. 5mol/公斤和 0. 3mol/公斤。Ar-(X)2保護氣氛，保持(X)2分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。電解3小時。取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽， 過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例24、CaCl2-BaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 CaCO3,650°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為3 2的CaCl2-BaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)， 將TiCl3和CaCO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持CO2 分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到650°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3* CaCO3在熔鹽中含量分別在 0. 5mol/公斤和 0. 3mol/公斤。電解3小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。
實施例25、CaCl2-BaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 Na2CO3, 750°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為7 13的CaCl2-BaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)， 將TiCl3和Na2CO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持 CO2分壓在0. 1 0.5個大氣壓力。通電加熱到750°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3和Na2CO3在熔鹽中含量分別在 0. 5mol/公斤和 0. 3mol/公斤。電解3小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例26、CaCl2-BaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 K2CO3, 750°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為7 13的CaCl2-BaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)， 將TiCl3和K2CO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持CO2 分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到750°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3和K2CO3在熔鹽中含量分別在 0. 5mol/公斤和 0. 3mol/公斤。電解3小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。實施例27、CaCl2-BaCl2 熔鹽中，添加 TiCl3 和 CaCO3, 750°C合成 TiC將2公斤按照摩爾比為7 13的CaCl2-BaCl2混合熔鹽脫水后，放入石墨坩堝內(nèi)， 將TiCl3和CaCO3加入到熔鹽中。將坩堝放入封閉反應器內(nèi)，通入Ar-(X)2保護氣氛，保持CO2 分壓在0. 1 0. 5個大氣壓力。通電加熱到750°C，電解質熔化后，插入石墨棒陽極和鎢板陰極，極間距保持1 2cm，通電壓3. IV電解，始終保持TiCl3* CaCO3在熔鹽中含量分別在 0. 5mol/公斤和 0. 3mol/公斤。電解3小時，取出鎢陰極，插入另一個鎢陰極連續(xù)電解。將取出的鎢陰極稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，用去離子水沖洗，60°C烘干，封裝。陰極處理好后重復使用。通過化學分析，產(chǎn)品中TiC純度3 4N。
權利要求
1.一種以金屬氯化物混合物為熔鹽電解質溶劑，TiCl3和碳酸鹽為溶質，低于750°C， 施加低于熔鹽電解質溶劑分解高于溶質分解的電壓合成TiC方法，其特征在于包括如下步驟(1)以KCl-CaCl2 或 NaCl-CaCl2 或 KCl-BaCl2 或 NaCl-BaCl2 或 CaCl2-BaCl2 混合物為熔鹽電解質溶劑，要求電解質熔點≤750°C，先將電解質溶劑和碳酸鹽(Na2CO3或K2CO3或 CaCO3) 2000C，恒溫2天脫水；TiCl3在真空條件下120°C，恒溫2天脫水；(2)在石墨坩堝中熔化熔鹽電解質溶劑，將TiCl3和碳酸鹽溶解到熔鹽電解質溶劑中，密閉反應器內(nèi)通入Ar-CO2氣體保護；石墨等碳素材料為陽極，鎢板為陰極，極間距≥0. 1cm;施加低于熔鹽電解質溶劑分解的電壓；溫度≤750°C條件下，恒電壓電解合成 TiC ；(3)電解一段時間后取出陰極，再插入另一個陰極連續(xù)電解合成TiC，取出的陰極先用稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，再用去離子水清洗，60°C烘干，封裝，將處理好的陰極重復使用。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種以金屬氯化物混合物為熔鹽電解質溶劑，TiCl3和碳酸鹽為溶質，低于750°C下，施加低于熔鹽電解質溶劑分解高于溶質分解的電壓，電化學合成 TiC 方法，其特征在于步驟(1)以 KCl-CaCl2 或 NaCl-CaCl2 或 KCl-BaCl2 或 NaCl-BaCl2 或 CaCl2-BaCl2混合物為熔鹽電解質溶劑，要求電解質熔點< 750°C，先將電解質溶劑和碳酸鹽(Na2CO3或K2CO3或CaCO3) 200°C，恒溫2天脫水；TiCl3在真空條件下120°C，恒溫2天脫水。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種以金屬氯化物混合物為熔鹽電解質溶劑，TiCl3和碳酸鹽為溶質，低于750°C下，施加低于熔鹽電解質溶劑分解高于溶質分解的電壓，電化學合成 TiC方法，其特征在于步驟(2)在石墨坩堝中熔化熔鹽電解質溶劑，將TiCl3和碳酸鹽溶解到熔鹽電解質溶劑中，密閉反應器內(nèi)通入々1-0)2氣體保護；石墨等碳素材料為陽極，鎢板為陰極，極間距≥0. 1cm ；施加低于熔鹽電解質溶劑分解的電壓；溫度≤750°C條件下，恒電壓電解合成TiC。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種以金屬氯化物混合物為熔鹽電解質溶劑，TiCl3和碳酸鹽為溶質，低于750°C下，施加低于熔鹽電解質溶劑分解高于溶質分解的電壓，電化學合成 TiC方法，其特征在于步驟(3)電解一段時間后取出陰極，再插入另一個陰極連續(xù)電解合成 TiC ；取出的陰極先用稀鹽酸除鹽，過濾產(chǎn)物，再用去離子水清洗，60°C烘干，封裝，將處理好的陰極重復使用。
全文摘要
本發(fā)明一種低溫熔鹽中電化學合成TiC方法，屬TiC合成技術領域。該方法步驟包括(1)將KCl、CaCl2、NaCl、BaCl2兩兩混合作熔鹽電解質溶劑，TiCl3和碳酸鹽(Na2CO3或K2CO3或CaCO3)作溶質，脫水烘干；(2)石墨坩堝中熔化電解質，溶解TiCl3和碳酸鹽；插入石墨等碳素材料陽極，鎢板陰極，極間距≥1cm，Ar-CO2保護，750℃以下施加低于熔鹽電解質分解高于溶質分解的恒電壓合成TiC；(3)電解一段時間取出陰極，插入另一個陰極繼續(xù)合成；(4)陰極上產(chǎn)物經(jīng)除鹽、清洗、烘干后封裝，陰極重復使用。本發(fā)明大幅度降低了TiC合成溫度，能耗小，成本低，TiC純度可達3-4N。
文檔編號C25B1/00GK102168280SQ20111005685
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月10日 優(yōu)先權日2011年3月10日
發(fā)明者王錦霞, 翟玉春, 謝宏偉 申請人:東北大學