钛在氟氯熔盐中的电化学研究
钛钽的电镀

钛、钽及铬熔融盐电镀的研究进展稀有金属由于具有很好的化学稳定性和较高的耐热强度,在航天、航空、兵工、化工、冶金、电子、能源、海洋工程等领域有着极为重要的应用。
如钛、钽在化工中的应用,使某些化工过程根本改观;炮膛镀铬将形成新一代炮管,其发射能力大大增加,使用寿命大大延长。
但是由于冶炼困难等原因,使这些金属的价位均较高,影响了它们在工业中的应用。
为了满足日益增长的各种特殊需要,并合理利用资源、降低成本,以这些金属的表面镀层的形式应用将是一种很有前途的方法。
除铬、钼、铼以及钨的某些合金可用水溶液电镀外,其他难熔金属通常都需要在熔融盐介质中进行电镀。
近年来,熔融盐电镀研究逐渐增多,钛、锆、铪、钒、铌、钽、钼、钨、铼、铬等的熔融盐电镀都有不少论文发表。
1 熔融盐电镀钛的发展及现状钛是一种战略金属,由于它具有耐高温、抗腐蚀、比重小和强度高等许多优异的特性而得到了广泛的应用。
但由于钛的冶炼工艺较为复杂,生产成本高,因此其价格贵,成为妨碍金属钛应用的主要原因。
如何能够更加有效地利用金属钛,即在保证金属钛自身优良属性的同时达到价廉的目的,成为摆在科研工作者面前的一大难题。
基于这一情况,材料研究人员自20世纪50年代起开始对钛的熔融盐电镀进行研究。
目前,关于熔融盐电镀钛的研究大部分集中在工艺方面,据报道,无论采用氯化物还是采用氟化物电解质,都能获得较好的镀层。
近年来,研究较多的是低温氯化物体系(500℃以下)。
Haarberg等研究了钛离子的沉积,发现沉积过程包含成核和长大步骤,但他们未能获得较好的镀层;杨绮琴等研究了熔融中钛离子的电化学行为,他们研究了沉积条件对钛镀层中晶体择优取向及其抗腐蚀性的影响,并用电流反向法得到了结晶取向好、致密均匀、粗糙度较小的展性钛镀层;Warren在镍合金和AISI32l钢基底上获得了非常适合的钛镀层;段淑贞等在LiClKCl低共晶熔体中,于(485-985)℃下在低碳钢和不锈钢基体上进行双脉冲恒电位电镀及周期反向脉冲恒电位电镀研究,初步得到了致密的钛镀层,同时采用了在LiClKCl低共晶熔融盐系中加入金属钛屑,在高浓度低价钛熔融盐中进行镀钛,得到了较好的镀层。
熔盐电解法制备金属钛

03
适宜的电解时间应根据电极材 料、熔盐组成、电流密度和电 解温度等因素来确定。
04 熔盐电解法制备金属钛的 优缺点
优点
高效率
熔盐电解法是一种高效的制备金属钛的方法,能够在相 对较短的时间内生产大量的钛。
高纯度
通过熔盐电解法制备的金属钛纯度高,适用于高端制造 业和航空航天领域。
ABCD
低能耗
该方法使用的能源相对较低,有助于降低生产成本和减 少环境污染。
3
电解温度的选择通常根据熔盐的物理化学性质、 电极材料的耐热性和电解槽的设计等因素来确定。
电解电压
01
电解电压是熔盐电解法制备金属钛的另一个关键参数,它决 定了电解过程的能量消耗。
02
降低电解电压可以提高电解效率,减少能源消耗,同时降低 环境污染。
03
电解电压的选择与电极材料、熔盐组成、电流密度和电解温 度等因素有关。
优化。
应用前景
航空航天领域
钛合金具有高强度、低密度等优点,在航空航天领域有广 泛应用,熔盐电解法制备金属钛有望成为该领域的重要原 料来源。
能源领域
钛合金在高温和腐蚀性环境下具有优良的耐久性,可用于 制造核反应堆、太阳能热电站等能源设施的关键部件。
汽车工业
随着环保意识的提高,汽车工业正在寻求轻量化材料,钛 合金作为一种高性能材料,有望在汽车工业中得到广泛应 用。
电解过程
01
将电解熔盐加热至适宜的温度,并通入直流电进行电
解。
02
在电解过程中,阳极上二氧化钛发生氧化反应生成钛
离子,阴极上钛离子得到电子还原成金属钛。
03
控制电解参数如电流密度、电解温度和时间,以获得
高质量的金属钛。
金属钛的收集与处理
熔盐电脱氧法制备金属钛中TiO2电极孔隙率影响因素研究I.粘结剂及成型工艺

金属 钛 中 TO i:电极 既 是 导 体 又 是 产 品 的 来 源 , 其制 备工 艺 亦 成 为 制 约 实 验 成 功 与 否 的ห้องสมุดไป่ตู้ 键 因 素之 一 。电极 的孔 隙 直 接 影 响 电 解 过 程 中 的 电
铁 和铝之 后 的 “ 三 金 属 ” 第 。 中 国 的钛 白矿
力 对 TO i 电极 制备 过 程 中孔 隙 率 的影 响开 展 了
研究 , 旨为电极 的制备工艺提供可行依据。
1 实验
1 1 电极 制 备 .
产丰 富 , 属 钛 的产 量 居 世 界 第 四。钛 工 业 是 国 金 防工业 的重要基 础 , 发展 水 平 代 表 着 国家 的 实 其 力 与 国民生 活水 平 J 当前 全 世 界 范 围 内 生 产 。 按 不 同重 量 比将 分 析 纯 TO i 粉末 与造 孔 剂
混合均匀 , 再加入不 同浓度 的粘 结剂 , 并经过人 工 造粒 后 , 在不 同压力 下 采 用模 压 成 型 的方 法 压
制 成 重量 相 同 的 TO i 电极 。经 自然 干燥 2 h后 , 4 在 不 同温度 及 时 间 下 进 行 烧 结 制 备 成 电极 试 样
备 用 。制备 流 程如 下 : 混料 一压 制 成型 一 干燥一 烧 结
为 m ; 称 量完 的试 样放 人 干净 的烧 杯 中 , 杯 o将 往 中注 人蒸馏 水 , 至淹 没 试 样 。 接 着将 烧 杯置 于 直
解效率和熔盐的融入扩散效率 , 为制备 电极 的 成
收 稿 日期 :0 9—1 2 20 2— 2
・
2・
材
熔盐电解制备钛及钛合金研究进展_扈玫珑

图 3 T iO2 为阴极时搅 拌电解示意图 ( a)搅拌状态; ( b)无搅拌状态
热化学还原与电化学脱氧联合起来制备金属钛的 研究无论是理论上还是规模上都取得了阶段性的成 果。其优点是 T iO2 没有与阴极引线直接接触, 可以 以粉末形式加入反应器, 更有利于氧的扩散; 钙热还 原是放热反应, 电解反应是吸热反应, 在同一容器里
释仍存在分歧: 一种解释是金属钙在阴极还原金属氧 化物 或化合 物制备 金属 或合 金, 早在 1993年 T H O kabe等人就提出了 CaC l2 熔盐电解脱除金属钛中氧 的研究 [ 13] , 其实质就是利用电解 CaC l2 熔盐中 CaO 得 到金属 Ca来还原钛中的氧, 从而达到降低金属钛中 氧含量的目的; 另外, D J F ray等人在熔盐 CaC l2 中 电解 T iO 2 制备金属钛的研究过程中提出 T iO2 在得到 外界提供的电子后, 电解产生氧负离子通过扩散达到
收稿 日期: 2009- 02- 18 基金 项目: 973计划 资助项目 ( 2007CB613801) 作者 简介: 扈玫 珑 ( 1980 ), 女, 博 士 生, 主 要 从 事 钛 及 二 氧 化 钛 的 研 究 工 作。 通 讯 作 者: 白 晨 光, 教 授, 电 话:
023- 65112631。
第 26卷 第 3期 2009年 6月
Vol 26 No 3 June 2009
熔盐电解制备钛及钛合金研究进展
扈玫珑 1, 2, 白晨光1, 杜继红 3, 邱贵宝 1, 吕学伟 1, 施瑞盟 1
( 1 重庆大学材料科学与工程学院, 重庆 400030) ( 2 清华大学核能与新技术研究院, 北京 100084)
熔盐电解法制备金属钛

阳极:
2.4
OS法
OS法工艺原理示意图
2.5 EMR/MSE工艺
2.5.1 EMR/MSE工艺 EMR (Electronically MediatedReaction) /MSE(Molten Salt Electrolysis) 为金属热还原工艺,其实质仍是熔盐电解。 EMR槽为钛还原槽,MSE槽为还原剂生产 槽。 原料可以是TiCl4,也可以是TiO2,
2.3
FFC—剑桥法
2.3.4 FFC法示意流程如下图 :
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.3
FFC—剑桥法
在实验中发现,像二氧化钛这样的绝 缘体,也能够有效地起到电解阴极的作用。 这是因为只要有少量的氧气从阴极上开始 迁移,它马上就变成为一个良导体。
2.3
FFC—剑桥法
2.3.5 FFC—剑桥法的优点
(1)可以直接得到纯净钛,甚至用它直接生产出半 成品的钛产品。 (2)制备钛合金所需原材料不是钛盐TiCl4,而 是TiO2。因此可简化原料制造工序,工艺过程可 实现连续化,直接把金属和氧分开而得到合金, 避免了金属重熔过程的能量消耗和烧损。 (3)将绝缘体的氧化物作为电化学电池的阴极,整 个工艺过程中不存在活性强的液态或离子态金属, 可解决合金生产中的氧化和偏析、活性金属的合 金化等问题。
2.3
FFC—剑桥法
2.3.6 FFC—剑桥法需解决的问题
钛与盐的分离 C和Fe的污染
熔盐氯化渣的无害化处理及其机理研究(1)

报告正文(一)立项依据与研究内容1. 项目的立项依据金属钛具有密度小、比强度高、抗氧化、抗疲劳、耐腐蚀性等优点,是优秀的结构和功能材料,享有“全能金属”、“海洋金属”和“21世纪的金属”等美誉[]。
在国防、航空航天、航海、石油、化工、医疗、冶金等领域得以广泛的应用[]。
钛白粉是一种白色无机颜料,具有最佳的不透明性、最佳白度和光亮度和无毒等特性,被公认是目前世界上性能最好的白色颜料,广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业[]。
TiCl4是生产海绵钛和氯化法生产钛白的原料,也是制备钛酸酯和高纯TiO2超微粉的原料。
目前工业上生产TiCl4的方法有沸腾氯化和熔盐氯化两种[]:沸腾氯化:高钛渣与石油焦的混合料在沸腾炉中和Cl2气处于流态化的状态下进行氯化反应。
由于气体和固体处于激烈的相对运动中,传质、传热良好,大大强化生产,并且无制团、焦化工序,操作简单连续。
熔盐氯化:是将钛渣与石油焦悬浮在熔盐介质中,和Cl2气反应生成TiCl4。
熔盐氯化法具有以下的优点:(1)粉料入炉,对原料的粒度无苛刻要求。
较竖炉氯化和连续竖炉氯化,省去了制团和焦化工序,从而简化了炉料的准备工艺;(2)熔盐体中的剧烈搅拌,强化了固-液-气三相的传热和传质的过程,因而炉子的单位生产率高。
而且TiCl4泥浆易于返回氯化炉回收处理;(3)因为生成的几乎全是CO2,而CO含量少,炉气中浓度(分压)增高,有利于后续系统的冷却,冷凝过程;(4)较之其他几种方法,过程在较低温度下进行,炉气中铁、铝、硅的氯化物浓度低,有利于TiCl4的精制提纯;(5)因为主要生成CO2,而不是CO,即使漏入了空气,也没有爆炸危险性,生产比较安全;(6)最大的优点是对炉料的要求不苛刻,适宜处理高钙镁钛渣和TiO2品位较低的钛渣。
但熔盐氯化也存在一些缺点,主要是:(1)废熔盐量大(每生产1tTiCl4,约产生废熔盐100-200kg),它的处理比较困难,而且由于要经常排盐,会造成钛和碳的损失;(2)废熔盐不能处理而长期堆存,所含有害氯化物难免不造成环境污染;由于熔盐氯化法对原料的适应范围广,产品质量优异,生产的TiCl4占目前世界钛工业用量的40%左右。
LiF-NaF-KF熔盐中石墨基体上电沉积TiB2镀层的研究
Ac /m ,能够得到 TB 镀层 。随着 电流密度 的增加 ,浓 i2 差极化作 用逐渐显著 , 来的 负面影响是镀层 边 角效应 带 也逐渐 明显 ,这使 得厚度均 匀性 下降;但 过 电位 的增
复杂的几何表面也能够获得光滑 的镀层;( ) 2 通过工艺参 数 的控制,能够得到单晶、多晶甚至粉末状镀层;( )能 3
通 过热 力 学来预 测 电镀过程 中发生 在基 体表 面的 化学反应 是非常重要 的, 因为这有助于预测 生成 镀层的
本 质 以及镀层和 基体 间的结合性 能 。 热力学预测需 要考 虑发生在 基体表面 的所有 可能反应 。对于体系 T— — i c, B
够通过控制实验参数来精确控制镀层的组成;( ) 4 实验温 度较低 、技术背景简单及原材料相对廉价 。
基于上面的分析 , 本实验在 LFNa- FK TP一 B 4 i- FK - 2L6 F K
体系 中采用直流 电沉 积技术制备 了 TB 镀层 ,选 用热 i2 膨胀 系数和 TB 相近 且价 格低廉 的高纯石墨 为基底 。 i2 本文首先从理论上分 析 了合成 TB 的可能性 ,研 究 了 i2
电流 密度对镀层形貌 、组织 的影响 , 此基础上得 到 了 在 适宜的工艺参数 :确定 了涂层 的相组成 ;最后对涂层 的 硬度进行 了表征。
由图 1可知 :在所示 的温度 范围 内,TB、TB 、 i i2 TC和 B c的吉布斯生成 自由能都为负 , i 说明这些化合 物都有 自发生成 的趋势;在 同一温度 下 ,这些物质 的生 成趋势 从大 到小的顺序 为:TB >TC>TB>B C,也 i2 i i 4
应 该考虑在 T— 、T— i B i C和 B C之间可 能发生的反应 。 . T— i B体 系 : i T+B=TB T +2 i ; i B=TB : i i2 T— C体系: T +C=TC:B C 体系:4 +C=B C i i — B 4 图 1表 明 了这些 硼化物和碳 化物 的吉布斯生成 自 由能和温 度 的关系 ,数 据来源 于文献[】 7。
熔盐电脱氧法制备金属钛中TiO2电极孔隙率影响因素研究Ⅱ.烧结制度及造孔剂
对 TO i 电极 制备过程 中孔 隙率 的影 响。结 果表 明, 烧结温 度为 10 %、 温 6小时 、 00 保 炭粉含量 为 5 时制备 % TO i 电极具有 较好 的孔 隙率 。 关键词 : 二氧化钛 电极 ; 孔隙率 ; 造孔 剂 ; 烧结制度
中图 分 类 号 :F8 3 T 2 文献标识码 : A
在 TO i:电极 制 备 过 程 中烧 结 温 度 、 间 及 时 造孔 剂都对 电极 的孔 隙率 产 生影 响 , 中考察 了 文 烧结 制度及 造孔 剂对 电极 孔隙率 的影 响 。
2 1 烧 结制 度对 TO . i 电极 孔 隙率 的影 响
2 11 烧 结温 度对 TO . . i:电极孔 隙率 的影 响 图1 所示 为烧 结 温 度 与 TO i:电极 孔 隙 率 的
率 下 降速度较 快 。10 00~10  ̄ 间 , 隙率 下 10E之 孔 降速度 逐 渐 减 缓 。 当 烧 结 温 度 高 于 l0  ̄ , 10E时
TO i 电极孔 隙率 急速减 少 。
电极 机械强 度过 低 , 组装 及 电解过 程 中易发 生 在 碎 裂 , 能 满 足 实 验 要 求 。 当 烧 结 温 度 高 于 不
结 时间为 2 , h 观察烧 结后 电极 的宏 观尺 寸及形 貌
变 化 , 终 确 定 考 察 烧 结 温 度 区 间 为 90 ~ 最 0 10  ̄ , 30C时 烧结 温 度 对 TO i 电极 孔 隙率 的影 响 。 选取 不 同成 分 的 造 孔 剂 制 备 TO i 电极 , 比较 经 后确 定使用 炭粉 为较佳 造 孔 剂 , 考察 不 同的炭 粉 含 量做造 孔剂 时 TO i 电极孔 隙率 的变化 。 图 2所 示 为 未 烧 结 的 TO i 电极 坯 体 和 经
熔盐辅助碳诱导Ti_(3)AlC_(2)分解制备碳化钛纳米片
熔盐辅助碳诱导Ti 3AlC 2分解制备碳化钛纳米片张艳丽,代振,牛东明,梁宝岩(中原工学院材料与化工学院,河南郑州450007)摘要:二维过渡金属碳化物因其独特的性质而成为极具吸引力的纳米材料。
以炭黑和Ti 3AlC 2粉体为原料,以期通过在熔盐环境下实现碳还原Ti 3AlC 2合成碳化钛(TiC)纳米片。
研究结果表明,炭黑可以诱导Ti 3AlC 2分解,随着加热温度的升高,Ti 3AlC 2的分解程度逐渐加剧。
Ti 3AlC 2在低温(1000~1100℃)下可以严重分解为Al、Ti、Ti 2.9Al 2.1和TiC,Al 和Ti 可与微量氧反应生成少量的TiO 2和Al 2O 3,生成的TiC 为纳米颗粒,而引入熔盐是确保TiC 纳米片形成的必要条件。
通过优化制备工艺得到合成高含量TiC 纳米片的适宜条件:炭黑与Ti 3AlC 2物质的量比为1.05∶1,氯化钠与氯化钾的质量比为1∶1,盐的总质量与炭黑和Ti 3AlC 2混合物的质量比为2∶1;氩气保护,1000℃保温2h。
通过熔盐热处理得到以TiC 为主并含有少量Al 2O 3的试样。
产物中TiC 的形貌为细小的纳米片,厚度约为10nm、长度约为170nm。
关键词:纳米片;碳化钛;炭黑;熔盐合成中图分类号:TQ174.4文献标识码:A文章编号:1006-4990(2021)12-0095-05Preparation of TiC nanosheets by molten salt assisted carboninduced decomposition of Ti 3AlC 2ZHANG Yanli ,DAI Zhen ,NIU Dongming ,LIANG Baoyan(Materials and Chemical Engineering School ,Zhongyuan University of Technology ,Zhengzhou 450007,China )Abstract :2D transition metal carbides are very attractive nanomaterials due to their unique ing carbon black and Ti 3AlC 2powder as raw materials ,it was expected that Ti 3AlC 2can be reduced by carbon in a molten salt environment to syn⁃thesize titanium carbide (TiC )nanosheets.The results showed that carbon black may induce the decomposition of Ti 3AlC 2to syn⁃thesize TiC nanocrystals at low temperature.As the heating temperature increased ,the degree of decomposition of Ti 3AlC 2was gradually intensified.Ti 3AlC 2could be seriously decomposed into Al ,Ti ,Ti 2.9Al 2.1and TiC at low temperature (1000~1100℃).Al and Ti could react with trace oxygen to produce a small amount of TiO 2and Al 2O 3.The generated TiC was nano⁃particle.The introduction of molten salt was a necessary condition to ensure the formation of TiC nanosheets.By optimizing the preparation process ,the most suitable conditions for the synthesis of high content TiC nanosheets were obtained.The molar ra⁃tio of carbon black to Ti 3AlC 2was 1.05∶1,and the mass ratio of NaCl to KCl was 1∶1.The mass ratio of the total salt to the mix⁃ture of carbon black and Ti 3AlC 2was 2∶1.The mixed powders were put into the tubular furnace under the protection of Ar.After holding at 1000℃for 2h ,the samples with TiC as the main component were obtained by molten salt heat treatment.The morphology of TiC was fine nanosheets with thickness of about 10nm and length of about 170nm.Key words :nanosheets ;TiC ;carbon black ;molten salt synthesisTiC 是一种典型的过渡金属碳化物,因其高熔点、高硬度、高化学稳定性和高导电性等优点,不仅受到广泛关注[1-2],而且被应用于许多工业领域,如刀具、抛光膏等[3-4]。
硫酸高铁铵滴定法测定制备金属钛的电解质熔盐中Ti2和Ti3_
硫酸高铁铵滴定法测定制备金属钛的电解质熔盐中Ti2+和Ti3+郑小敏,汪雪梅,杨平,苏洋(攀钢集团研究院有限公司,四川成都611731)摘要:利用TaσakoBa(硫酸高铁铵滴定法)的基本原理,在CO2保护气氛下,分两步测定出金属钛电解质中的Ti2+、Ti3+,以及低价钛的合量(Ti2++Ti3+)。
文中采用HCl-HF溶解试样,用H+氧化Ti2+为Ti3+,用硫酸高铁铵氧化Ti2+和Ti3+为Ti4+,用三氯化钛标准滴定溶液滴定过量的Fe3+。
文中对影响测定结果的关键因素,如硫酸高铁铵加入量、反应酸、标准滴定溶液、氧气干扰等进行了试验,确定最佳反应条件。
在优化的条件下,测定了两个金属钛电解质中的低价钛,结果的相对标准偏差(RSD,n=8)均小于10%。
纯物质Ti2O3和TiO的加标回收率在97%以上,满足分析要求。
关键词:金属钛电解质;低价钛;硫酸高铁铵滴定法;三氯化中图分类号:O655.2文献标识码:A金属钛电解质为KCl—NaCl系熔盐,在此熔盐中存在K2TiCl6、K3TiCl6、KTiCl4、Na3TiCl6、Na2TiCl4、NaTiCl4、K3TiCl5等化合物形式,如果加以简化,可用低价钛(Ti3+和Ti2+)进行表示。
研究低价氯化钛在电解质熔盐中的相图及歧化反应时,常需测定熔体中的低价钛,它是控制反应程度的一个重要指标。
目前,金属钛制备电解质中低价钛(Ti3+和Ti2+)的测定方法未见公开报道,而用于其它化合物中低价钛的测定方法通常采用TaσakoBa高价铁盐法原理[1-11]和BeЛoв量氢法原理[12-13]。
其中,BeЛoв量氢法原理只适用于Ti2+测定,无法测定Ti3+。
TaσakoBa高价铁盐法原理应用较为广泛,可以对低价钛的合量及分量进行联测,但干扰因素较多,在应用时要结合样品种类设计出方法流程及干扰元素的消除方法。
目前,高钛渣、高炉渣、熔分渣等中的低价钛测定均采用TaσakoBa高价铁盐法原理[1-11]。
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ELECTROCHEMICAL STUDIES OF TITANIUM IN FLUORIDE-CHLORIDE MOLTEN SALTS
200
81
(I)
2~176 I
(
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JOURNAL OF APPLIED ELECTROCHEMISTRY 18 (1988) 80-85
Electrochemical studies of titanium in fluoride-chloride molten salts
CHEN GUANG-SEN, MASAZUMI OKIDO, TAKEO OKI
Department of Metallurgy and Iron and Steel Engineering, Faculty of Engineering, Nagoya University, Nagoya, Japan
Received 6 May 1987; revised 7 July 1987
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Fig. 2. Effects of K F concentration on the weight changes of Ti specimens immersed in K C I - N a C I - K F melts (30g) with K2TiF6: (5) 3 wt %; (2) 10 wt % for 3 h. The dotted lines present the theoretical Ti weight changes deduced from reactions: Ti 4+ + Ti = 2Ti 2+ [(3) 3 w t % K2TiF6]; 3Ti4+ + Ti = 4Ti 3+ [(I) 10wt% K2TiF6; (4)3 wt % K2TiF6].
1. Introduction The electroreduction mechanism of Ti 3+ ions in molten alkali chlorides has previously been studied by several workers [1-6]. Two reduction steps, i.e. Ti 3+ + e = Ti 2+ and Ti 2+ + 2e = Ti, have been observed. The behaviour of Ti4+(K2TiF6) in fluoride or chloride-fluoride molten salts has also been investigated in the literature [7-11]. It has been proposed that the reduction of Ti 4+ ions in the molten salts proceeded in a two step process: i.e. TP + + e = Ti 3+ , Ti 3+ + 3e = Ti. No existence of the intermediate reaction involving Ti 2+ was observed. In our previous paper [12], the reaction between titanium metal and Ti ions in equimolar KC1-NaC1 melts with TiCI3 or K2TiF6 at 973 K was investigated. It was found that the reaction in the molten melts with TiC13 proceeded according to 2Ti 3+ + Ti = 3Ti 2+. However, the reaction was more complex in the bath with K2TiF6 than that in the case of TIC13. The reaction was Ti 4+ § Ti = 2Ti 2+, in KC1-NaC1 melts with the concentration of less than 3 wt % K2TiF6 and 3Ti4+ § Ti = 4Ti 3+ in the case of the concentration being higher than 9wt %. The reaction of Ti in chloride-fluoride melts was affected by fluoride ions. In this paper, we describe the effects of fluoride ions on the reaction of Ti and the electroreduction behaviour of Ti 4+ (K2TiF6) with addition of K F to KC1-NaC13 wt % or 10 wt % KzTiF6 melts by means of electrochemical and physical measurements. 2. Experimental details The same experimental cell as in our previous paper 80
3.1. The 77 weight changes associated with reaction between Ti and Ti 4+ ions in the molten salts
Fig. 1 presents the time dependence of the weight changes of Ti plates in KC1-NaC1-3wt% (0.9g) K2TiF6 molten salts with K F (0 or 23.3 wt %) at 973 K in an Ar protective atmosphere. The dashed lines represented the theoretical Ti weight changes according to various possible reactions. From this figure, it can be seen that the Ti weight changes increased with time initially. After about 3h, a steady state was
[12] was used. All experiments were performed in a protective purified Ar atmosphere at 973 K. The cathode used in these experiments was a Ti or a Pt electrode with a diameter of 1.6mm or 0.5mm. The counter electrode was a Pt wire with a much larger surface area. The reference electrode was Ag/AgCI(0.1 N) in an equimolar KC1-NaC1 melt which was placed in a very thin mullite tube (~4 ram). This kind of reference electrode gave good stability and reproducible behaviour. The Ti plates of dimensions 10 x 10 x 2 m m were immersed in the molten salts for Ti weight change measurements. An equimolar KC1-NaC1 mixture was heated to its melting point, then cooled under a highly pure argon atmosphere to eliminate the moisture. The equimolar KC1-NaC1 salt prepared in this way was chosen as the solvent. High purity K2TiF6 was used for the solute. K F was added to the bath to study the effects of fluoride ions on the reaction between Ti metal and Ti 4+ (K2TiF6) and the electroreduction mechanism of Ti 4+ in the molten salts. 3. Results and discussion
T h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n t i t a n i u m a n d Ti 4+ ions (K2TiF6), the e l e c t r o r e d u c t i o n r e a c t i o n o f Ti 4+ ions a n d the a n o d i c r e a c t i o n o f Ti in K C 1 - N a C 1 - K F melts with K2TiF6 at 973 K were studied b y m e a n s o f e l e c t r o c h e m i c a l a n d physical m e a s u r e m e n t s . It was f o u n d t h a t the fluoride ions p l a y e d a very i m p o r t a n t role in these r e a c t i o n s In K C 1 - N a C 1 - 3 wt % K2TiF6 m o l t e n salts with less t h a n 3 wt % K F , the i n t e r a c t i o n r e a c t i o n was c o n s i d e r e d to p r o c e e d as Ti 4+ + Ti = 2Ti 2+. I f the b a t h c o n t a i n e d m o r e t h a n 1 0 w t % K F , the r e a c t i o n 3Ti 4+ + Ti -- 4Ti 3+ o c c u r r e d . T h e e l e c t r o c h e m i c a l r e d u c t i o n o f Ti 4+ (KzTiF6) ions in the m o l t e n salts with tess fluoride ions was o b s e r v e d to p r o c e e d a c c o r d i n g to three r e a c t i o n steps, i.e. Ti 4+ + e = Ti 3+, Ti 3+ + e = Ti 2+, Ti 2+ § 2e = Ti. In the case o f the fluoride ion c o n c e n t r a t i o n being higher, two r e d u c t i o n steps, i.e. Ti 4+ + e = Ti 3+, Ti 3+ + 3e = Ti were suggested.