第一節(jié) 產(chǎn)品技術發(fā)展現(xiàn)狀
70年代初，國內鈦粉末冶金剛剛起步，鈦粉的應用還未引起人們的注意。隨著國內HDH鈦粉生產(chǎn)工藝的日趨完善和質量的提高，使鈦粉大批量廣泛應用成為可能。鈦粉首先是用于制造凈成形鈦粉末冶金致密件和多孔件，如利用鈦和鈦合金良好的耐蝕性及高的比強度，用于制造飛機汽車發(fā)動機構件和石油化工等工業(yè)部門的耐磨耐蝕部件。為了使鈦粉末冶金件用于宇航、汽車等工業(yè)，國內外開發(fā)了多種制備高質量鈦粉的工藝設備，如電弧旋轉電極法、等離子旋轉電極法、電子束旋轉盤法、電弧旋轉增渦法及近期開發(fā)的無增渦高頻感應熔煉氣霧化法等等。國內用等離子旋轉電極法和氣霧化法也制出了氧含量低于0.15%的鈦粉，但始終沒有在國內的宇航和汽車工業(yè)得到廣泛應用。國內鈦粉末冶金搞了30年，進入實用化的粉冶件僅限于閥門、耐磨耐蝕軸和多孔元件。相反，鈦粉在其他方面的應用卻十分活躍，很多產(chǎn)品由于鈦粉的應用而使性能大大改善。將鈦粉應用于金剛石工具，可大大改善合金對金剛石的浸潤性和粘結強度；用于煙花生產(chǎn)，可提高火藥的燃燒率，且花型花色都有獨特效果；用于硬質合金鑰頂頭，可大幅度提高其使用壽命。80年代，國際交往日益活躍，大規(guī)模引進先進技術對鈦粉的應用起到很大推動作用，對鈦粉的性能也提出了更高的要求。從意大利SAES公司引進熒光燈生產(chǎn)線后，國內就相繼開發(fā)了鈦汞齊和錯鋁吸氣劑，不僅提高了熒光燈的質量，而且改善了環(huán)境。鈦汞齊中使用的高純鈦粉原從日本進口，雜質含量和含氣量都很低，國產(chǎn)鈦粉也已達到了使用要求，并向日本、美國等批量出口，特別值得一提的是鈦粉在鋁合金添加劑中的應用。含鈦粉的鋁合金添加劑加入鋁合金中能有效細化晶粒，改善制品表觀，改善加工性能和力學性能。80年代末從英國FOCECO公司引進鈦硼添加劑后，僅短短的幾年時間，鈦硼添加劑就成了國內鈦粉最大的用戶，用量每年達上百噸。在其它方面，前蘇聯(lián)等國早在60年代就將鈦粉大量用于環(huán)氧涂料和摩擦材料，國內從70年代起就開始從事這方面的研發(fā)，直到90年代后期才隨著工業(yè)技術的發(fā)展和生產(chǎn)成本的降低而終于走出實驗室，開始批量應用。
1、鈦粉在涂料中的應用
以環(huán)氧樹脂和鈦粉為基的鈦環(huán)氧涂料由于生成一種金屬聚合物而具有良好的物理性能力學性能和抗腐蝕性能，在食品、冶金、化工、造紙等工業(yè)部門的許多腐蝕性介質中性能都很穩(wěn)定，使用溫度為20-80℃，使用壽命達1000-8760h。釀酒工業(yè)的各種容器已大面積使用這種涂料，獲得良好的經(jīng)濟效益。國內80年代開始小批量試用于鑄鐵管道內壁防護涂敷及水箱油箱和設備外殼的修復。
鈦環(huán)氧涂料具有優(yōu)良的導靜電性能由此開發(fā)了主要用于燃油儲罐的導靜電涂料。傳統(tǒng)的油罐內壁多采用富鋅涂料。國內曾發(fā)生因雷擊等原因引起的油罐起火爆炸事件。國外某航空公司在一次空難事件事故 分析 中發(fā)現(xiàn)燃油中含鋅離子。因此對富鋅涂料的導靜電性和安全性產(chǎn)生了懷疑，有的國家甚至禁止將富鋅涂料用于航空油儲罐。有關部門迫切希望開發(fā)出一種在導靜電和安全性等方面都優(yōu)于富鋅涂料的油罐涂料。油罐涂料要求有穩(wěn)定良好的導靜電性能、粘附強度和耐蝕、耐熱、耐油及耐候性，對油品無污染，并且施工簡便，經(jīng)濟實用。導靜電耐蝕鈦環(huán)氧涂料是通過樹脂的復配、偶聯(lián)，再與鈦粉配合成雙組分涂料。該涂料解決了環(huán)氧樹脂交聯(lián)、用胺類固化后的環(huán)氧樹脂脆化問題，具有良好的柔韌性和耐驟冷驟熱性能與碳鋼的粘結力大于10MPa，很適合在我國的氣候條件下應用。該涂料在浸油三個月前后的電阻率的重復性極好，這是很多常規(guī)導靜電涂料都達不到的。該涂料已成功用于5t油罐的內壁防腐涂層。經(jīng)施工后三年的考察，鈦環(huán)氧涂料表面仍質量完好，粘結牢固，未出現(xiàn)皺皮、起泡、剝落、變色、變軟等異常現(xiàn)象，且對油品的各項理化指標均無不良影響。該涂料可在煉油廠、油田、部隊、民航等系統(tǒng)廣泛推廣使用。
加入納米鈦粉可制成20多種高科技防腐涂料。該涂料能耐沸水和海水浸蝕，是海洋船體防腐涂料中極具發(fā)展前景的涂料。其硬度高，耐磨性好，還具自我修復能力，可作金屬和非金屬的修補劑。這種涂料還具有自潔性，某葡萄酒廠熱水罐內用其處理后5年未發(fā)生結垢現(xiàn)象。鈦是唯一對人類植物神經(jīng)和味覺等沒有任何影響的金屬，其涂料尤其適用于食品 行業(yè) 。
2、鈦粉在摩擦材料中的應用
汽車摩擦片中添加3%-5%的鈦粉，摩擦對偶和摩擦片的壽命可提高2-3倍。汽車剎車時摩擦片與對偶間產(chǎn)生高溫，使水氣中分解出來的氫被對偶吸收而產(chǎn)生氫脆，影響對偶的壽命。加入鈦粉后鈦能在高溫下將分解出來的氫氣吸收，從而保護了對偶。前蘇聯(lián)曾將鈦粉用于轎車和載重車等的摩擦片中，每年用量達500多噸。廣州有色金屬 研究 院與國內某單位從90年代初就合作進行了含鈦粉摩擦片和離合器片的開發(fā) 研究 。在100-300℃溫度區(qū)間，含鈦摩擦片比非含鈦摩擦片的摩擦系數(shù)和磨損率都穩(wěn)定得多。這種摩擦片已成功地裝車試驗，取得了良好的效果。
第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點或流程
美國、日本等許多國家都作了大量鈦的性質的 研究 工作，發(fā)現(xiàn)金屬鈦在一定的條件下能夠吸收氫氣，生成鈦的氫化物，從而使具有韌性的海綿鈦強度大大降低，變脆，便于磨碎，以便制成氫化鈦粉，再將氫化鈦粉在高溫真空下脫氫，便制得鈦粉。反應式如下：
采用立式氫化爐，在氫氣正壓下逐步升高溫度來實現(xiàn)原料海綿鈦與氫氣的反應，對反應過程所進行的觀察發(fā)現(xiàn)，在350℃時就發(fā)生氫化反應，再升高溫度反應開始劇烈，并快速大量地吸氫，致使系統(tǒng)壓力驟降，系統(tǒng)呈現(xiàn)負壓，這時容易發(fā)生空氣倒灌而引起事故，所以鈦和氫氣直接反應生成氫化鈦的關鍵是控制好系統(tǒng)氫壓。并且這種反應具有可逆性強、反應速度快以及反應熱大的特點，海綿鈦在一定的氫氣正壓下和高溫狀態(tài)下，反應式向正方向進行，海綿鈦變成容易破碎的氫化鈦。氫化鈦經(jīng)過磨碎成粉后在真空和高溫下又向相反的方向進行，脫去氫后便形成鈦粉。這就是氫化脫氫法的生產(chǎn)原理。
第三節(jié) 國內外技術未來發(fā)展趨勢 分析
由于鈦的獨特的理化性能和力學性能，使鈦粉具有廣闊的應用前景，鈦粉的應用水平將不斷提高。含鈦涂料的研發(fā)和應用在近幾年將會有大的突破。隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，含鈦摩擦材料也很有發(fā)展前途.未來3-5年，汽車用鈦粉末冶金件將獲得廣泛的應用，將成為繼航天航空后鈦的又一大領域，也是鈦粉應用的一大領域.國內的鈦粉生產(chǎn)規(guī)模和水平比70年代有了大幅度提高，但與國外相比仍有一定差距。如國內生產(chǎn)的低氧鈦粉的質量還不夠穩(wěn)定，成本還比較高，技術上還有待改進。一旦解決了這些問題，鈦粉的應用道路將更加寬廣。