电解铜箔与钛阴极辊.doc

电解铜箔与钛阴极辊的化学性质张华(江西九江 邮箱： )摘要：该论文是在制造电解铜箔过程中，钛阴极辊在镀液中随着时间的变化，以及镀液中的各种杂质对阴极辊的化学腐蚀关键词：电解铜箔、电解镀液、有害杂质、钛阴极辊 钛的物化性质 钛位于元素周期表中B族，原子序数为22，原子核由22个质子和20-32个中子组成，核外电子结构排列为1S22S22P63S23D24S2。原子核半径5x10-13厘米。物理性质钛的密度为4.506-4.516克/立方厘米（20），熔点16684，熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子，沸点326020，汽化潜热102.5-112.5千卡/克原子，临界温度4350，临界压力1130大气压。钛的导热性和导电性能较差，近似或略低于不锈钢，钛具有超导性，纯钛的超导临界温度为 0.38-0.4K。在25时，钛的热容为0.126卡/克原子度，热焓1149卡/克原子，熵为7.33卡/克原子度，金属钛是顺磁性物质，导磁率为1.00004。 钛具有可塑性，高纯钛的延伸率可达50-60%，断面收缩率可达70-80%，但强度低，不宜作结构材料。钛中杂质的存在，对其机械性能影响极大，特别是间隙杂质（氧、氮、碳）可大大提高钛的强度，显著降低其塑性。钛作为结构材料所具有的良好机械性能，就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。化学性质 钛在较高的温度下，可与许多元素和化合物发生反应。各种元素，按其与钛发生不同反应可分为四类： 第一类：卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化合物； 第二类：过渡元素、氢、铍、硼族、碳族和氮族元素与钛生成金属间化物和有限固溶体； 第三类：锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体； 第四类：惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素（除钪外），锕、钍等不与钛发生反应或基本上不发生反应。与化合物的反应： HF和氟化物 氟化氢气体在加热时与钛发生反应生成TiF4， 反应式为（1）；不含水的氟化氢液体可在钛表面上生成一层致密的四氟化钛膜，可防止HF浸入钛的内部。氢氟酸是钛的最强熔剂。即使是浓度为1%的氢氟酸，也能与钛发生激烈反应，见式（2）；无水的氟化物及其水溶液在低温下不与钛发生反应，仅在高温下熔融的氟化物与钛发生显著反应。Ti4HFTiF42H2135.0千卡 （1）2Ti6HF2TiF43H2 （2） HCl和氯化物 氯化氢气体能腐蚀金属钛，干燥的氯化氢在300时与钛反应生成TiCl4，见 式(3);浓度5%的盐酸 在室温下不与钛反应，20%的盐酸在常温下与钛发生瓜在生成紫色的TiCl3，见式(4);当温度长高时，即使稀盐酸也会腐蚀钛。各种无水的氯化物，如镁、锰、铁、镍、铜、锌、汞、锡、钙、钠、钡和NH4离子及其水溶液，都不与钛发生反应，钛在这些氯化物中具有很好的稳定性。Ti4HClTiCl42H294.75千卡 (3)2Ti6HClTiCl33H2 (4) 硫酸和硫化氢 钛与5%的硫酸与钛有明显的反应，在常温下，约40%的硫酸对钛的腐蚀速度最快，当浓度大于40%，达到60%时腐蚀速度反而变慢，80%又达到最快。加热的稀酸或50%的浓硫酸可与钛反应生成硫酸钛，见式（5）,（6），加热的浓硫酸可被钛还原，生成SO2，见式（7）。常温下钛与硫化氢反应，在其表面生成一层保护膜，可阻止硫化氢与钛的进一步反应。但在高温下，硫化氢与钛反应析出氢，见式（8），粉末钛在600开始与硫化氢反应生成钛的硫化物，在900时反应产物主要为TiS，1200时为Ti2S3。TiH2SO4TiSO4H2 (5) 2Ti3H2SO4Ti2(SO4)3H2 (6)2Ti6H2SO4Ti2(SO4)33SO26H2O202千卡 (7)TiH2STiSH270千卡(8) 硝酸和王水致密的表面光滑的钛对硝酸具有很好的稳定性，这是由于硝酸能快速在钛表面生成一层牢固的氧化膜，但是表面粗糙，特别是海绵钛或粉末钛，可与次、热稀硝酸发生反应，见式（9）、（10），高于70的浓硝酸也可与钛发生反应，见式（11）；常温下，钛不与王水反应。温度高时，钛可与王水反应生成TiCl2。3Ti4HNO34H2O3H4TiO44NO (9)3Ti4HNO3H2O3H2TiO34NO (10)Ti8HNO3Ti(NO3)44NO24H2O (11)综上所述，钛的性质与温度及其存在形态、纯度有着极其密切的关系。致密的金属钛在自然界中是相当稳定的，但是，粉末钛在空气中可引起自燃。钛中杂质的存在，显著的影响钛的物理化学性能、机械性能和耐腐蚀性能。特别是一些间隙杂质，它们可以使钛晶格发生畸变，而影响钛的的各种性能。常温下钛的化学活性很小，能与氢氟酸等少数几种物质发生反应，但温度增加时钛的活性迅速增加，特别是在高温下钛可与许多物质发生剧烈反应。钛的冶炼过程一般都在800以上的高温下进行，因此必须在真空中或在惰性气氛保护下操作_TiCl4四氯化钛(TiCl4)是Ti的最常见的氯化物之一.常温下TiCl4是无色透明液体,在空气中冒白雾,具有强烈的刺激性气体(这是因为TiCl4极易水解，TiCl4 + 2H2O = TiO2 + 4HCl，产生的HCl气体和水蒸气作用产生酸雾).TiCl4分子是正四面体结构,钛原子采用d3s杂化,位于正四面体的中心,顶端为氯原子.Ti-Cl间距为0.219nm,Cl-Cl间距为0.358nm.TiCl4呈单分子存在,偶极距为0,不导电.TiCl4不能离解为Ti4+离子,在含有Cl-离子的溶液中可形成TiCl62-络阴离子.TiCl4是共价化合物。TiCl4固体是白色晶体,属于单斜晶系.其主要物理参数为: 晶格参数 a=0.97nm,b=0.648nm,c=0.975nm,=102度40分； 熔点 -23.2, 沸点 135.9； 液体蒸发热 (KJ/mol)=54.5-0.048T； 临界温度 365 ,临界压力 4.57MPa； 临界密度 0.565g/cm3； 液体密度1726gcm3； 固体密度 2.06g/cm3 ；（194K）； 膨胀系数 9.5 X 10-4K-1 (273K)； 导热系数 0.085(293K) 磁化率 -2.87 X 10-7 折射指数 1.61(293K) 介电常数 0 2.83(273K); 2.73(297K) 应用领域：TiCl4是制取海绵钛和钛白粉的主要原料。用作媒染剂、烟幕剂、生产聚乙烯等的催化剂。用于制备颜料和绝缘漆(如正钛酸丁醋等)。也是一种良好溶剂，可溶解多种有机物，如合成树脂、橡胶和塑料等TiCl3第一步 TiCl3 + 3H2OTi(OH)3 +3HCl这个过程可能有结晶水，所以第二步应该是水合氢氧化物脱水。 加热第三步 2Ti(OH)3Ti2O3 + 3H20 Ti3+半径小、电荷高，所以正电场比较强，易吸引负离子，所以会夺取水中的氧而释放出2个质子：Ti3+H2O-TiO+2H+深紫色结晶，易潮解。加热至熔点以上分解。不稳定，易自燃。用作还原剂以及偶氮分析。由四氯化钛用氢气还原制得。钛的其他含氢化合物有TiHCl3灰黑色类似于金属的粉末,冶炼钛的中间产物之一,在冶金等化工行业有广泛的用途. 中文名： 氢化钛 化学式： TiH2 相对分子质量： 49.22化学品类别： 无机物-氢化物 管制类型： 不管制 储存： 阴凉干燥通风保存 物理性质外观与性状：暗灰色粉末或结晶。 熔点()：400(分解) 相对密度（水=1）：3.76 溶解性：不溶于水。 化学性质于400缓慢分解，真空中在600800完全脱氢。化学稳定性较高，不和空气及水作用，但易和强氧化剂作用。商品经筛分以不同的粒度供应。 作用与用途 在电真空工艺中作吸气剂，在制造泡沫金属时用作氢源，并可作为高纯氢的供源，还可用于金属-陶瓷封接和粉末冶金中向合金粉末供给钛。 使用注意事项 危险性概述健康危害：吸入、摄入有害。动物实验表明，长期接触可能发生肺纤维化，影响肺功能。 燃爆危险：有毒。 急救措施皮肤接触：脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗。眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。食入：饮足量温水，催吐。就医。 消防措施危险特性：遇明火、高热易燃。与氧化剂能发生强烈反应。粉体与空气可形成爆炸性混合物。受热或与潮气、酸类接触即放出热量与氢气而引起燃烧和爆炸。有害燃烧产物：氧化钛、氢气、钛、水。灭火方法：消防人员须佩戴防毒面具、穿全身消防服，在上风向灭火。灭火剂：干粉、二氧化碳、砂土。禁止用水和泡沫灭火。 泄漏应急处理应急处理：隔离泄漏污染区，限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴防尘口罩，穿防静电工作服。不要直接接触泄漏物。小量泄漏：避免扬尘，用洁净的铲子收集于密闭容器中。大量泄漏：收集回收或运至废物处理场所处置。 操作处置与储存操作注意事项：密闭操作，局部排风。防止粉尘释放到车间空气中。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴乳胶手套。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。避免产生粉尘。避