第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

70年代初，國內(nèi)鈦粉末冶金剛剛起步，鈦粉的應(yīng)用還未引起人們的注意。隨著國內(nèi)HDH鈦粉生產(chǎn)工藝的日趨完善和質(zhì)量的提高，使鈦粉大批量廣泛應(yīng)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(qiáng)度，用于制造飛機(jī)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)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(nèi)外開發(fā)了多種制備高質(zhì)量鈦粉的工藝設(shè)備，如電弧旋轉(zhuǎn)電極法、等離子旋轉(zhuǎn)電極法、電子束旋轉(zhuǎn)盤法、電弧旋轉(zhuǎn)增渦法及近期開發(fā)的無增渦高頻感應(yīng)熔煉氣霧化法等等。國內(nèi)用等離子旋轉(zhuǎn)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(nèi)的宇航和汽車工業(yè)得到廣泛應(yīng)用。國內(nèi)鈦粉末冶金搞了30年，進(jìn)入實(shí)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(yīng)用卻十分活躍，很多產(chǎn)品由于鈦粉的應(yīng)用而使性能大大改善。將鈦粉應(yīng)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(jié)強(qiáng)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(dú)特效果；用于硬質(zhì)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(jìn)先進(jìn)技術(shù)對鈦粉的應(yīng)用起到很大推動(dòng)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(jìn)熒光燈生產(chǎn)線后，國內(nèi)就相繼開發(fā)了鈦汞齊和錯(cuò)鋁吸氣劑，不僅提高了熒光燈的質(zhì)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(jìn)口，雜質(zhì)含量和含氣量都很低，國產(chǎn)鈦粉也已達(dá)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(yīng)用。含鈦粉的鋁合金添加劑加入鋁合金中能有效細(xì)化晶粒，改善制品表觀，改善加工性能和力學(xué)性能。80年代末從英國FOCECO公司引進(jìn)鈦硼添加劑后，僅短短的幾年時(shí)間，鈦硼添加劑就成了國內(nèi)鈦粉最大的用戶，用量每年達(dá)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(nèi)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(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)成本的降低而終于走出實(shí)驗(yàn)室，開始批量應(yīng)用。

1、鈦粉在涂料中的應(yīng)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(xué)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(zhì)中性能都很穩(wěn)定，使用溫度為20-80℃，使用壽命達(dá)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(jì)效益。國內(nèi)80年代開始小批量試用于鑄鐵管道內(nèi)壁防護(hù)涂敷及水箱油箱和設(shè)備外殼的修復(fù)。

鈦環(huán)氧涂料具有優(yōu)良的導(dǎo)靜電性能由此開發(fā)了主要用于燃油儲(chǔ)罐的導(dǎo)靜電涂料。傳統(tǒng)的油罐內(nèi)壁多采用富鋅涂料。國內(nèi)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(dǎo)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(chǔ)罐。有關(guān)部門迫切希望開發(fā)出一種在導(dǎo)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(dǎo)靜電性能、粘附強(qiáng)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(jì)實(shí)用。導(dǎo)靜電耐蝕鈦環(huán)氧涂料是通過樹脂的復(fù)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(jié)力大于10MPa，很適合在我國的氣候條件下應(yīng)用。該涂料在浸油三個(gè)月前后的電阻率的重復(fù)性極好，這是很多常規(guī)導(dǎo)靜電涂料都達(dá)不到的。該涂料已成功用于5t油罐的內(nèi)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(zhì)量完好，粘結(jié)牢固，未出現(xiàn)皺皮、起泡、剝落、變色、變軟等異?，F(xiàn)象，且對油品的各項(xiàng)理化指標(biāo)均無不良影響。該涂料可在煉油廠、油田、部隊(duì)、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(fù)能力，可作金屬和非金屬的修補(bǔ)劑。這種涂料還具有自潔性，某葡萄酒廠熱水罐內(nèi)用其處理后5年未發(fā)生結(jié)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(yīng)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(shí)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(hù)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(dá)500多噸。廣州有色金屬 研究 院與國內(nèi)某單位從90年代初就合作進(jìn)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(yàn)，取得了良好的效果。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

美國、日本等許多國家都作了大量鈦的性質(zhì)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(qiáng)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(yīng)式如下：

采用立式氫化爐，在氫氣正壓下逐步升高溫度來實(shí)現(xiàn)原料海綿鈦與氫氣的反應(yīng)，對反應(yīng)過程所進(jìn)行的觀察發(fā)現(xiàn)，在350℃時(shí)就發(fā)生氫化反應(yīng)，再升高溫度反應(yīng)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(fù)壓，這時(shí)容易發(fā)生空氣倒灌而引起事故，所以鈦和氫氣直接反應(yīng)生成氫化鈦的關(guān)鍵是控制好系統(tǒng)氫壓。并且這種反應(yīng)具有可逆性強(qiáng)、反應(yīng)速度快以及反應(yīng)熱大的特點(diǎn)，海綿鈦在一定的氫氣正壓下和高溫狀態(tài)下，反應(yīng)式向正方向進(jìn)行，海綿鈦?zhàn)兂扇菀灼扑榈臍浠?。氫化鈦?jīng)過磨碎成粉后在真空和高溫下又向相反的方向進(jìn)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(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢 分析

由于鈦的獨(dú)特的理化性能和力學(xué)性能，使鈦粉具有廣闊的應(yīng)用前景，鈦粉的應(yīng)用水平將不斷提高。含鈦涂料的研發(fā)和應(yīng)用在近幾年將會(huì)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(yīng)用，將成為繼航天航空后鈦的又一大領(lǐng)域，也是鈦粉應(yīng)用的一大領(lǐng)域.國內(nèi)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(nèi)生產(chǎn)的低氧鈦粉的質(zhì)量還不夠穩(wěn)定，成本還比較高，技術(shù)上還有待改進(jìn)。一旦解決了這些問題，鈦粉的應(yīng)用道路將更加寬廣。
 

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