專利名稱：：一種硬質(zhì)合金回收及再生的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：一種硬質(zhì)合金回收及再生的方法，屬于粉末冶金
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：硬質(zhì)合金是一種以碳化鎢和金屬鈷為原料的復(fù)合材料，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和制造成本均較高。難熔金屬鴒和稀有金屬鈷是世界上公認(rèn)的極為重要的戰(zhàn)略元素，與其它金屬元素相比市場價(jià)格較高，而且近年來一直呈上漲趨勢。鎢、鈷元素的回收再利用是多年來國際上備受關(guān)注的研究領(lǐng)域。在工業(yè)應(yīng)用極為廣泛的硬質(zhì)合金領(lǐng)域，從報(bào)廢的硬質(zhì)合金中回收鴒、鈷并進(jìn)行再利用，是一種具有突出的經(jīng)濟(jì)和社會效益的研究方向。已有的硬質(zhì)合金的回收再利用方法主要有高溫處理法、機(jī)械破碎法、鋅熔法等。其中，高溫處理法的缺點(diǎn)是能耗高，且高溫階段鈷易揮發(fā)造成損失；機(jī)械破碎法由于粉碎工具的金屬材質(zhì)碎屑帶入硬質(zhì)合金粉碎料中而經(jīng)常產(chǎn)生污染，而且，由于含鈷量較高的硬質(zhì)合金難以破碎，使得機(jī)械破碎法受到很大限制；鋅熔法容易導(dǎo)致混合料中有鋅的殘余，且整個(gè)工藝過程中耗電量很大，尤為嚴(yán)重的問題是在鋅熔和收鋅的過程中，氣態(tài)鋅的逸出對操作人員的身體健康產(chǎn)生有害影響，且對環(huán)境造成污染。因此，急待研發(fā)一種低成本、高純度、產(chǎn)率高且環(huán)境友好的硬質(zhì)合金回收再利用的新技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有的硬質(zhì)合金回收方法中存在的問題，提供一種能耗少、周期短、成本低、收益高的回收再利用的新方法。首先，在空氣中加熱處理報(bào)廢的硬質(zhì)合金，然后將其破碎；在一定溫度下，加入適量的炭黑，通過還原碳化反應(yīng)，制備再生的硬質(zhì)合金粉末。使用再生的硬質(zhì)合金粉末，應(yīng)用常規(guī)的燒結(jié)技術(shù)可制備出與原硬質(zhì)合金性能相當(dāng)?shù)脑偕操|(zhì)合金制品。本發(fā)明提供的一種硬質(zhì)合金回收及再生的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將不同Co含量的報(bào)廢硬質(zhì)合金清洗干凈，硬質(zhì)合金中Co的質(zhì)量百分比為n。/。，n=6~15;在空氣中加熱至850~1000°C，在此溫度下將硬質(zhì)合金在空氣中保持1~3小時(shí)；冷卻后將硬質(zhì)合金切削成碎片；(2)將硬質(zhì)合金碎片進(jìn)一步破碎成顆粒，研磨成粉末狀；根據(jù)原硬質(zhì)合金中的Co含量，向上述粉料中添加炭黑，對應(yīng)Co的質(zhì)量百分比n%,添加炭黑的質(zhì)量百分比為(22.0-0.5n)%;將混合粉料進(jìn)行球磨，球磨后混合粉末的平均粒徑達(dá)到200~300nrn;(3)將球磨后的混合粉末冷壓成坯塊，放入真空爐中進(jìn)行還原碳化反應(yīng)；真空爐內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于O.OlPa,升溫速率10-20°C/min，反應(yīng)溫度1080-1200°C，保溫13小時(shí)，制備得到再生的硬質(zhì)合金粉末。以再生的硬質(zhì)合金粉末為原料，經(jīng)過球磨、壓制成形后，進(jìn)行真空燒結(jié)或低壓燒結(jié)，可制備出與原硬質(zhì)合金性能相當(dāng)?shù)脑偕操|(zhì)合金制品。本方法以報(bào)廢的硬質(zhì)合金為原料，通過添加適量價(jià)格低廉的炭黑，利用還原碳化反應(yīng)制備獲得硬質(zhì)合金粉末。使用再生的硬質(zhì)合金粉末，應(yīng)用常規(guī)的燒結(jié)方法可制備出塊體硬質(zhì)合金制品。多次重復(fù)性實(shí)驗(yàn)表明，利用本發(fā)明制備得到的再生硬質(zhì)合金與原硬質(zhì)合金具有基本一致的綜合性能。與已有的硬質(zhì)合金的回收方法相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢(1)本方法無需重熔石更質(zhì)合金，只需在相對較低的溫度下在空氣中加熱而使報(bào)廢的硬質(zhì)合金易于破碎，以粉末顆粒的狀態(tài)可以更充分地進(jìn)行后續(xù)反應(yīng)而獲得再生的硬質(zhì)合金。此技術(shù)路線與已有的通過對報(bào)廢硬質(zhì)合金進(jìn)行高溫處理而實(shí)現(xiàn)破碎的方法相比，顯著降低了能耗和工藝成本。(2)制備過程中除了添加適量價(jià)格低廉的炭黑外，無需補(bǔ)充其它任何原料，較以往方法明顯降低了材料成本。而且，整個(gè)工藝路線流程短，均使用常規(guī)的設(shè)備，硬件成本低且易于操作。(3)本發(fā)明的工藝流程的各個(gè)環(huán)節(jié)對操作人員身體健康無不利影響，對周圍環(huán)境無污染，具有突出的環(huán)保特點(diǎn)。綜上，本發(fā)明較已有的硬質(zhì)合金的回收方法，具有硬件投資少、工藝流程簡單快捷、環(huán)境友好、節(jié)能減排等突出特點(diǎn)，本發(fā)明的技術(shù)特征適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。圖1:實(shí)施例1制備的WC-6wt。/。Co再生硬質(zhì)合金粉末的X射線衍射圖譜圖2:實(shí)施例2制備的WC-lOwt.%Co再生硬質(zhì)合金塊體材料斷口形貌的掃描電子顯微鏡照片圖3:實(shí)施例3制備的WC-12wt。/oCo再生硬質(zhì)合金塊體材料顯微組織的掃描電子顯微鏡照片圖4:實(shí)施例4制備的WC-15wt.。/。Co再生硬質(zhì)合金塊體材料顯微組織的掃描電子顯微鏡照片具體實(shí)施例方式例1:將報(bào)廢的WC-6wt.%Co硬質(zhì)合金用ES-345硬質(zhì)合金表面清洗劑和蒸餾水清洗干凈。在空氣中加熱至850。C,在此溫度下將硬質(zhì)合金在空氣中保持l小時(shí)，冷卻后將硬質(zhì)合金切削成碎片。將硬質(zhì)合金碎片進(jìn)一步破碎成顆粒，研磨成粉末狀。根據(jù)原WC-6wt。/。Co硬質(zhì)合金中的Co含量，向上述粉末中添加19.0wto/。的炭黑，將混合粉末進(jìn)行球磨，球磨后混合粉末的平均粒徑達(dá)到200nm。將球磨后的混合粉末冷壓成坯塊，放入真空爐中進(jìn)行還原碳化反應(yīng)。真空爐內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于0.01Pa,升溫速率1(TC/min,反應(yīng)溫度1080。C,保溫3小時(shí)，制備得到再生的硬質(zhì)合金粉末，所得硬質(zhì)合金粉末的X射線衍射圖譜如圖1所示。以再生的硬質(zhì)合金粉末為原料，進(jìn)行球磨，球料質(zhì)量比5:1,球磨機(jī)轉(zhuǎn)速200r/min，球磨時(shí)間24小時(shí)；將球磨后的硬質(zhì)合金粉末壓制成形后，在1410°C真空燒結(jié)l小時(shí)，制備得到WC-6wt。/。Co再生硬質(zhì)合金塊體材料，其性能參數(shù)與原硬質(zhì)合金的性能參數(shù)的比較見表l?？梢?，再生硬質(zhì)合金與原硬質(zhì)合金的性能相當(dāng)。例2:將報(bào)廢的WC-10wt.%Co硬質(zhì)合金用ES-345硬質(zhì)合金表面清洗劑和蒸餾水清洗干凈。在空氣中加熱至90(TC，在此溫度下將硬質(zhì)合金在空氣中保持1.5小時(shí)。冷卻后將硬質(zhì)合金切削成碎片。將硬質(zhì)合金碎片進(jìn)一步破碎成顆粒，研磨成粉末狀。根據(jù)原WC-10wt。/。Co硬質(zhì)合金中的Co含量，向上述粉末中添加17.0wt。/。的炭黑，將混合粉末進(jìn)行球磨，球磨后混合粉末的平均粒徑達(dá)到240nm。將球磨后的混合粉末冷壓成坯塊，放入真空爐中進(jìn)行還原碳化反應(yīng)。真空爐內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于0.001Pa，升溫速率15°C/min，反應(yīng)溫度IIO(TC，保溫1.5小時(shí)，制備得到再生的硬質(zhì)合金粉末。以再生的硬質(zhì)合金粉末為原料，進(jìn)行球磨，球料質(zhì)量比3:1,球磨機(jī)轉(zhuǎn)速200r/min，球磨時(shí)間24小時(shí)；將球磨后的硬質(zhì)合金粉末壓制成形后，采用低壓燒結(jié)的方法進(jìn)行燒結(jié)，即在1450。C，充入5MPa氬氣，保溫保壓45分鐘，制備得到WC-10wt。/。Co再生硬質(zhì)合金塊體材料，其顯微組織形貌如圖2所示，其性能參數(shù)與原硬質(zhì)合金的性能參數(shù)的比較見表l?？梢?，再生硬質(zhì)合金與原硬質(zhì)合金的性能相當(dāng)。例3:將報(bào)廢的WC-12wt。/。Co硬質(zhì)合金用ES-345硬質(zhì)合金表面清洗劑和蒸餾水清洗干凈。在空氣中加熱至95(TC，在此溫度下將硬質(zhì)合金在空氣中保持2小時(shí)，冷卻后將硬質(zhì)合金切削成碎片。將硬質(zhì)合金碎片進(jìn)一步破碎成顆粒，研磨成粉末狀。根據(jù)原WC-12wt。/。Co硬質(zhì)合金中的Co含量，向上述粉末中添加16.0wt。/。的炭黑，將混合粉末進(jìn)行球磨，球磨后混合粉末的平均粒徑達(dá)到280nm。將^求磨后的混合粉末冷壓成坯塊，》文入真空爐中進(jìn)行還原-炭化反應(yīng)。真空爐內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于0.001Pa，升溫速率15°C/min，反應(yīng)溫度1150°C，保溫2小時(shí)，制備得到再生的硬質(zhì)合金粉末。以再生的硬質(zhì)合金粉末為原料，進(jìn)行球磨，球料質(zhì)量比2:1，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速250r/min，球磨時(shí)間30小時(shí)；將球磨后的硬質(zhì)合金粉末壓制成形后，采用低壓燒結(jié)的方法進(jìn)行燒結(jié)，即在1450。C，充入5MPa氬氣，保溫保壓45分鐘，制備得到WC-12wt。/。Co再生硬質(zhì)合金塊體材料，其顯微組織形貌如圖3所示，其性能參數(shù)與原硬質(zhì)合金的性能參數(shù)的比較見表l?？梢?，再生硬質(zhì)合金與原硬質(zhì)合金的性能相當(dāng)。例4:將才良廢的WC-15wt。/。Co硬質(zhì)合金用ES-345石更質(zhì)合金表面清洗劑和蒸餾水清洗干凈。在空氣中加熱至IOO(TC，在此溫度下將硬質(zhì)合金在空氣中保持3小時(shí)。冷卻后將硬質(zhì)合金切削成碎片。將硬質(zhì)合金碎片進(jìn)一步破碎成顆粒，研磨成粉末狀。根據(jù)原WC-15wt。/。Co硬質(zhì)合金中的Co含量，向上述粉末中添加14.5wt。/。的炭黑，將混合粉末進(jìn)行球磨，球磨后混合粉末的平均粒徑達(dá)到300nm。將球磨后的混合粉末冷壓成坯塊，放入真空爐中進(jìn)行還原碳化反應(yīng)。真空爐內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于0.0001Pa，升溫速率20°C/min,反應(yīng)溫度1200°C,保溫l小時(shí)，制備得到再生的硬質(zhì)合金粉末。以再生的硬質(zhì)合金粉末為原料，進(jìn)行球磨，球料質(zhì)量比l:1，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速300r/min,球磨時(shí)間20小時(shí)；將球磨后的硬質(zhì)合金粉末壓制成形后，在1450°C真空燒結(jié)l小時(shí)，制備得到WC-15wt。/。Co再生硬質(zhì)合金塊體材料，其顯微組織形貌如圖4所示，其性能參數(shù)與原硬質(zhì)合金的性能參數(shù)的比較見表1?？梢?再生硬質(zhì)合金與原硬質(zhì)合金的性能相當(dāng)。表1實(shí)施例1-4制備的再生硬質(zhì)合金與原硬質(zhì)合金性能參數(shù)的比較<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1.一種硬質(zhì)合金回收及再生的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將不同Co含量的報(bào)廢硬質(zhì)合金清洗干凈，其中硬質(zhì)合金中Co的質(zhì)量百分比為n％，n＝6～15；在空氣中加熱至850～1000℃，在此溫度下將硬質(zhì)合金在空氣中保持1～3小時(shí)；冷卻后將硬質(zhì)合金切削成碎片；(2)將硬質(zhì)合金碎片進(jìn)一步破碎成顆粒，研磨成粉末狀；根據(jù)原硬質(zhì)合金中的Co含量，向上述粉料中添加炭黑，對應(yīng)Co的質(zhì)量百分比n％，添加炭黑的質(zhì)量百分比為(22.0-0.5n)％；將混合粉料進(jìn)行球磨，球磨后混合粉末的平均粒徑達(dá)到200～300nm；(3)將球磨后的混合粉末冷壓成坯塊，放入真空爐中進(jìn)行還原碳化反應(yīng)；真空爐內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于0.01Pa，升溫速率10～20℃/min，反應(yīng)溫度1080～1200℃，保溫1～3小時(shí)，制備得到再生的硬質(zhì)合金粉末。全文摘要一種硬質(zhì)合金回收及再生的方法，屬于粉末冶金
技術(shù)領(lǐng)域：
。本發(fā)明步驟將報(bào)廢硬質(zhì)合金清洗干凈，硬質(zhì)合金中Co的質(zhì)量百分比為n％，n＝6～15；在空氣中加熱至850～1000℃，保持1～3小時(shí)；冷卻后將硬質(zhì)合金切削成碎片；后破碎、研磨成粉末狀；添加炭黑，對應(yīng)Co的質(zhì)量百分比n％，添加炭黑的質(zhì)量百分比為(22.0-0.5n)％；將混合粉料進(jìn)行球磨，球磨后混合粉末的平均粒徑達(dá)到200～300nm；冷壓成坯塊，放入真空爐中進(jìn)行還原碳化反應(yīng)；真空爐內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于0.01Pa，升溫速率10～20℃/min，反應(yīng)溫度1080～1200℃，保溫1～3小時(shí)，制備得到再生的硬質(zhì)合金粉末。本方法無需重熔硬質(zhì)合金，除添加炭黑外無需補(bǔ)充其它任何原料，使用常規(guī)的設(shè)備，成本低且易于操作。對周圍環(huán)境無污染。文檔編號B22F9/20GK101658940SQ20091009365公開日2010年3月3日申請日期2009年9月25日優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日發(fā)明者劉雪梅,宋曉艷,趙世賢,魏崇斌申請人:北京工業(yè)大學(xué)