海綿鈦中氯化物對鈦鑄錠產品質量的影響

摘要：在鈦鑄錠生產過程中，發現用海綿鈦壓制的電極塊出現“黑斑“現象，經過分析是由于海綿鈦中氯化物吸潮現象引起的，針對此現象，研究了海綿鈦對鑄錠產品質量的影響，并提出了控制措施。

關鍵詞：海綿鈦 氯化物吸潮 控制措施

1 概述

鈦及鈦合金具有密度小、比強度高、耐蝕性好、非磁性、線膨脹系數小等一系列優點，這就使鈦及其合金首先成為重要的宇航結構材料，隨后又推廣到艦船制造、化學工業等領域，并得到迅速發展[1]，因此對鈦鑄錠產品的質量要求也越來越高，而海綿鈦作為生產鈦材和鈦鑄錠的原材料產品，對鈦鑄錠質量的控制起著非常重要的作用。研究海綿鈦中氯化物的的吸潮現象對鈦鑄錠質量的影響，為提高產品質量具有重要的生產實踐意義。

2 海綿鈦中氯化物吸潮現象

海綿鈦中的氯化物主要是氯化鎂（MgCl2）。在壓制電極塊過程中，若原材料海綿鈦中的氯含量偏高，會出現“黑斑”現象，如圖1（a）（b）所示；如果長期暴露在空氣中會吸潮水解變成黑色，嚴重時表面會產生水珠，如圖2（a）（b）所示。

3 氯化物對鈦鑄錠質量的影響分析

3.1 海綿鈦中氯化物的主要來源 海綿鈦生產過程中，氯化鎂未蒸干凈時，海綿鈦中氯含量會偏高，其分布規律為鈦陀上表面氯含量最高，中間部位次之，下部和底部最低[2]，外觀顏色發藍，水解后顏色變為黑色。另一來源是在由原料帶入高沸點雜質如CaCl2，KCl等，分布于整爐產品中，外觀不明顯。

3.2 氯化鎂對鈦鑄錠化學成分的影響 海綿鈦中的氯化鎂在空氣中吸收水分形成氯化鎂的水合物，在室溫條件下，最終生成穩定的六水氯化鎂（MgCl2.6H2O），這與接觸的空氣潮濕程度（含水量）和接觸空氣的時間成正比[3]。同時海綿鈦中殘存的氯化鎂水解后也會導致氧被海綿鈦吸收，其外觀顏色為黑色，手感較濕，這會增加海綿鈦中的氧含量[4]，從而影響鑄錠最終的氧成分。

在鈦鑄錠的熔煉過程中，六水氯化鎂高溫時分解成MgO和HCl，其反應式如下：MgCl2·6H2O→Mg(OH)CL+HCL+5H2O

Mg(OH)CL→MgO+HCl↑

由反應式可以看出，六水氯化鎂高溫時分解產生的水蒸氣也會影響鑄錠的氧含量。同時還應指出海綿鈦中氯化鎂吸潮水解反應產生的HCl，遇水具有強腐蝕性，對熔煉真空系統造成很大的危害。

3.3 氯化鎂對鈦鑄錠表面質量的影響 用吸潮已發生水解反應的海綿鈦電極塊經真空自耗熔煉后，其鑄錠表面附著灰白色的揮發物外殼，無金屬光澤，皮下氣孔較多，表面質量很差，如圖3所示

4 控制措施

4.1 分揀海綿鈦，特別是發藍，氧化的海綿鈦應及時分揀，單獨存放；

4.2 對海綿鈦進行烘干，壓制好的海綿鈦電極塊應封蓋好，避免長時間在空氣中暴露；

4.3 在保證生產成本的前提下，盡量選擇氯含量較低的高級別海綿鈦。

5 結語

海綿鈦中氯化鎂的吸潮水解反應對鑄錠的化學成分及表面質量有直接影響，特別是對氧含量的影響尤為重要，因此在鈦鑄錠的生產過程中，一方面控制原材料的質量，選擇氯含量較低的高級別海綿鈦，另一方面對海綿鈦進行分揀和烘干，必要時應妥善封蓋電極塊，盡量縮短海綿鈦混、壓周期，避免長時間在空氣中暴露，以保證鈦鑄錠產品的質量。

參考文獻：

[1]《稀有金屬材料加工手冊》編寫組.稀有金屬材料加工手冊[M].北京：冶金出版社，1984:2.

[2]李水娥，張金柱，金會心.氯雜質對聯合法生產海綿鈦產品質量的影響研究[J].輕金屬.2009(6):56-58.

[3]左春生，普學偉.聯合法海綿鈦生產中氯化鎂吸潮及其脫氣工藝探討[J].輕金屬.2011(7):69-71.

[4]蔡增新，張淑紅.試論海綿鈦處理方法對質量的影響[J].輕金屬.2006(8):62-65.