Μηχανικό κράμα
Η μηχανική κράμα είναι μια διαδικασία παρασκευής σκόνης κατά την οποία η σκόνη μετάλλου ή κράματος παράγεται επανειλημμένα με ψυχρή συγκόλληση και θραύση σωματιδίων σκόνης μέσω μακροχρόνιας έντονης κρούσης και σύγκρουσης μεταξύ σωματιδίων σκόνης και άλεσης σφαίρας σε μύλο υψηλής ενέργειας με σφαιρίδια, που οδηγεί στη διάχυση ατόμων σκόνης, έτσι ώστε να ληφθεί σκόνη. Το μηχανικό κράμα για την παρασκευή σκόνης τιτανίου και κράματος τιτανίου είναι η φόρτωση ένωσης τιτανίου ή μικτής σκόνης και μέσου ανάπτυξης (συνήθως χρειάζεται να προστεθεί μια μικρή ποσότητα παράγοντα ελέγχου διεργασίας) σε μύλο υψηλής ενέργειας με σφαιρίδια (προστασία αερίου αργού) για άλεση. Στη διαδικασία λείανσης, τα σωματίδια σκόνης αλέθονται συνεχώς και αναμειγνύονται σταδιακά μέσω της συνεχούς διαδικασίας επαναλαμβανόμενης συγκόλλησης - θραύσης - συγκόλλησης, έτσι ώστε να παραχθεί πολύ λεπτό μέγεθος σωματιδίων σκόνης. Το πλεονέκτημα αυτής της διαδικασίας είναι ότι τα υλικά λείανσης μπορούν να συνδυαστούν σε οποιαδήποτε αναλογία, η οποία μπορεί να παρασκευάσει υλικό κράματος ή μονή σκόνη μετάλλου.
Μέθοδος αφυδρογόνωσης υδρογόνωσης (HDH)
Το HDH είναι μια διαδικασία παρασκευής σκόνης τιτανίου χρησιμοποιώντας τις αναστρέψιμες ιδιότητες του τιτανίου και του υδρογόνου. Μετά την απορρόφηση του υδρογόνου, το τιτάνιο θα παράγει ευθραυστότητα, η οποία θα διασπαστεί μηχανικά σε σκόνη υδριδίου του τιτανίου και στη συνέχεια θα αφυδρογονωθεί για να παραχθεί σκόνη τιτανίου υπό συνθήκες κενού σε υψηλή θερμοκρασία. Η σκόνη τιτανίου που παράγεται με αυτή τη διαδικασία έχει ένα ευρύ φάσμα μεγέθους σωματιδίων, χαμηλό κόστος και χαμηλή απαίτηση για πρώτες ύλες, επομένως έχει γίνει η κύρια μέθοδος παραγωγής σκόνης τιτανίου στο εσωτερικό και στο εξωτερικό, αλλά η σκόνη τιτανίου που παρασκευάζεται με αυτή τη μέθοδο έχει υψηλή περιεκτικότητα σε Ο και Ν. Τα τελευταία χρόνια, η έρευνα για την παρασκευή σκόνης τιτανίου χαμηλού κόστους και χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο είναι ολοένα και πιο ενεργή στο εσωτερικό και στο εξωτερικό.
Μέθοδος ψεκασμού
Η μέθοδος ψεκασμού είναι μια μέθοδος διάσπασης της ροής υγρού μετάλλου ή κράματος σε μικροσκοπικά σταγονίδια και στη συνέχεια ψύξης και στερεοποίησης στο περιβάλλον για τη λήψη μεταλλικής σκόνης. Επί του παρόντος, η σκόνη τιτανίου μπορεί να παρασκευαστεί με τη μέθοδο ψεκασμού κυρίως με τη μέθοδο ψεκασμού αερίου και τη μέθοδο φυγοκεντρικής ψεκασμού.
Μέθοδος ψεκασμού αερίου
Η μέθοδος ψεκασμού αερίου χρησιμοποιείται γενικά για την τήξη των πρώτων υλών σε ένα χωνευτήριο, μέσω του ακροφυσίου στον πυθμένα του χωνευτηρίου με αέριο υψηλής ταχύτητας για την παραγωγή λιωμένου μετάλλου ψεκασμού σε σπρέι, συμπυκνωμένο σε μεταλλική σκόνη.
Μέθοδος φυγοκεντρικής ψεκασμού
Η μέθοδος φυγόκεντρου ψεκασμού χρησιμοποιείται για την παραγωγή σκόνης τιτανίου μέσω της φυγόκεντρης δύναμης που δημιουργείται από την περιστροφή, το μέταλλο σπάει και εκτοξεύεται με τη μορφή σταγονιδίων ομίχλης και στη συνέχεια στερεοποιείται η σφαιρική σκόνη τιτανίου υψηλής καθαρότητας. Προς το παρόν, οι μέθοδοι φυγόκεντρου ψεκασμού περιλαμβάνουν κυρίως τη μέθοδο περιστρεφόμενου ηλεκτροδίου (REP), τη μέθοδο περιστρεφόμενου ηλεκτροδίου πλάσματος και τη μέθοδο περιστρεφόμενου δίσκου δέσμης ηλεκτρονίων (EBRD).
Η σκόνη τιτανίου που λαμβάνεται με φυγόκεντρο ψεκασμό είναι σφαιρική με λεία επιφάνεια, σχετικά πυκνή, καλή ρευστότητα, στενή κατανομή μεγέθους σωματιδίων και το μέγεθος σωματιδίων μπορεί να ρυθμιστεί με την ταχύτητα περιστροφής του ηλεκτροδίου. Σε σύγκριση με τη σκόνη που παρασκευάζεται με ψεκασμό αερίου, η σκόνη που παρασκευάζεται με τη διαδικασία περιστρεφόμενου ηλεκτροδίου δεν έχει την κοινή σχετική φάση στην ψεκασμένη σφαιρική σκόνη τιτανίου και το μέγεθος σωματιδίων σκόνης είναι πιο ομοιόμορφο. Ωστόσο, η σκόνη τιτανίου που παράγεται με αυτή τη μέθοδο έχει υψηλό κόστος και χρησιμοποιείται γενικά στον τομέα της αεροδιαστημικής.
Θερμική αναγωγή μετάλλου
Οι παραδοσιακές μέθοδοι θερμικής αναγωγής μετάλλων για την παρασκευή σκόνης τιτανίου περιλαμβάνουν κυρίως τη μέθοδο θερμικής αναγωγής ασβεστίου TiO2 και τη μέθοδο θερμικής αναγωγής μετάλλου TiCl4. Η μέθοδος θερμικής αναγωγής ασβεστίου TiO2 είναι η παρασκευή σκόνης τιτανίου με αναγωγή του TiO2 με μεταλλικό ασβέστιο σε υψηλή θερμοκρασία. Οι μέθοδοι αναγωγής μετάλλου TiCl4 περιλαμβάνουν τη μέθοδο αναγωγής μαγνησίου (μέθοδος Kroll) και τη μέθοδο αναγωγής νατρίου (μέθοδος Hunter). Η σκόνη τιτανίου που παρασκευάζεται με τη μέθοδο αναγωγής μαγνησίου είναι κυρίως η ισοεξωτερική σκόνη τιτανίου που παράγεται στη διαδικασία παρασκευής σπόγγου τιτανίου. Λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε ακαθαρσίες, χρησιμοποιείται σπάνια στην παραγωγή σκόνης τιτανίου. Η σκόνη τιτανίου που παρασκευάζεται με τη μέθοδο αναγωγής νατρίου έχει υψηλή καθαρότητα, ιδιαίτερα χαμηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο, άζωτο, ακαθαρσίες σιδήρου και άνθρακα και καλή ρευστότητα. Είναι μια από τις πολλά υποσχόμενες μεθόδους για την παραγωγή σκόνης τιτανίου.
Μέθοδος ηλεκτρόλυσης λιωμένου άλατος
Παρόμοια με άλλα ενεργά μέταλλα, η παρασκευή σκόνης τιτανίου με ηλεκτρόλυση πρέπει να πραγματοποιείται σε λιωμένο αλάτι. Η παραδοσιακή μέθοδος ηλεκτρόλυσης τετηγμένου αλατιού είναι η διάλυση του άλατος τιτανίου σε τηγμένο αλάτι. Η Dow-Howmet και η Timet των Ηνωμένων Πολιτειών κατασκεύασαν δύο ηλεκτρολυτικές γραμμές παραγωγής αντίστοιχα, αλλά τερματίστηκαν επειδή δεν μπορούσαν να ελέγξουν την αντίστροφη αντίδραση τιτανίου και χλωρίου. Επί του παρόντος, η εταιρεία Ginatta στην Ιταλία έχει κατασκευάσει ένα μεγάλο εργοστάσιο δοκιμών στην πόλη του Τορίνο για να συνεχίσει την έρευνα αυτής της διαδικασίας και να προωθήσει την ηλεκτροχλωρίωση και φθορίωση χωρίς διάφραγμα.
