[發明專利]一種回收廢舊WC-Co硬質合金及再生的工業化方法

有效

• 申請號: 201210148978.3
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN102808085A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 宋曉艷;魏崇斌;劉雪梅;聶祚仁;王瑤;付軍
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22C29/08;C22C1/04
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明涉及一種回收再利用廢舊WC-Co硬質合金的工業化方法，屬于硬質合金回收利用技術領域。

背景技術

硬質合金是一種以難熔金屬鎢和金屬鈷為主要原料的復合材料，其經濟價值和制造成本均較高。作為稀貴金屬的鎢和稀有金屬鈷是世界上公認的極為重要的戰略元素，與其它金屬元素相比市場價格高，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注的研究領域。

廢舊硬質合金中含有大量的鎢而被看作寶貴的第二資源，其回收再利用不僅具有非常高的經濟效益，而且對充分和有效利用礦產資源、發展循環經濟具有十分重要的意義。在工業應用極為廣泛的硬質合金領域，從廢舊的硬質合金中回收鎢、鈷并進行再利用，是一種具有突出的經濟效益和社會效益的研發方向。已有的硬質合金回收再利用的方法主要有高溫處理法、機械破碎法、鋅熔法等。這些方法已顯現出的主要缺點是制備的再生硬質合金粉末純度低，回收過程能耗高，且一些方法如鋅熔法等對操作工人及環境均有危害。尤為嚴重的問題是，由這些方法制備的再生粉末進行燒結獲得的再生硬質合金塊體材料的性能較原生硬質合金的性能大幅度降低。即使對這些方法制備的再生硬質合金粉末添加一定量的原生硬質合金粉末，再制備獲得的再生硬質合金塊體材料的性能也遠不理想。特別是對回收來的廢舊硬質合金按照鈷含量等分類進行分揀是非常困難的工作，很大程度上限制廢舊硬質合金的回收再利用。因此，目前硬質合金工業領域急待研發一種工藝方便、環境友好且再生硬質合金粉末純度高、以之制備的再生硬質合金性能優良的廢舊硬質合金回收再利用的新技術。

發明內容

本發明針對現有的硬質合金回收方法中存在的困難，提供一種回收廢舊WC-Co硬質合金及再生的工業化方法，本發明方法是無論廢舊硬質合金中的成分如何，均可采用本發明的方法回收得到性能優良的再生WC-Co硬質合金，也就是利用廢舊WC-Co硬質合金制備高品質的再生的WC-Co復合粉，然后制備性能優良的硬質合金塊體材料，從而使廢舊WC-Co硬質合金得到回收再生的工業化方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下，包括以下步驟：

步驟1）廢舊硬質合金清洗干凈，在空氣中加熱處理廢舊硬質合金，加熱氧化成松散的硬質合金氧化產物鎢鈷氧化物粉料，隨后將其破碎細化；

步驟2）測定步驟1）中廢舊硬質合金氧化后鎢鈷氧化物粉料中三氧化鎢和鎢酸鈷的含量，并向其中添加炭黑進行球磨混合、或向其中添加鎢氧化物或者鈷氧化物與炭黑進行球磨混合；

步驟3）對步驟2）得到的混合物進行原位還原碳化反應，得到再生的WC-Co復合粉，球磨細化后，對再生的WC-Co粉末進行熱處理，在Ar氣保護下，升溫至850～1000℃，并在相應溫度下保溫30～60min；

步驟4）對熱處理后的再生WC-Co復合粉末加入成型劑（如石蠟，PEG等），混合后將粉末進行模壓成型；采用真空燒結，溫度為1380～1450℃，時間為0.5～1.0小時，或者采用低壓燒結，升溫至1380～1450℃，在燒結溫度下保溫30min后，充入2～10MPa氬氣，保溫保壓30～40min；最后隨爐冷卻至室溫，得到再生硬質合金塊體材料。

上述步驟2）中鎢氧化物為藍鎢或黃鎢，鈷氧化物為四氧化三鈷或三氧化二鈷；廢舊硬質合金氧化后鎢鈷氧化物粉料和炭黑的用量關系為使最終制備的再生硬質合金WC-Co中Co的質量百分比為3wt.%～30wt.%的理論值。即,若廢舊硬質合金氧化后鎢鈷氧化物粉料還原碳化后制備的WC-Co粉料中Co含量等于最終產品再生WC-Co硬質合金的Co含量，則添加炭黑；若廢舊硬質合金氧化后鎢鈷氧化物粉料還原碳化后制備的WC-Co粉料中Co含量小于最終產品再生WC-Co硬質合金中Co含量的要求，則添加炭黑和鈷氧化物；若廢舊硬質合金氧化后鎢鈷氧化物粉料還原碳化后制備的WC-Co粉料中Co含量超過最終產品再生WC-Co硬質合金中Co含量的要求，則添加炭黑和鎢氧化物。

進一步，步驟2）的優選具體步驟如下：

測定步驟1）得到的細化粉料中三氧化鎢和鎢酸鈷的含量,其中鎢酸鈷的質量百分比記為x?wt.%，由此粉料還原碳化后制備的WC-Co粉料中Co所占質量百分比為m?wt.%，m=0.225x/(1-0.01x)，最終制備的再生硬質合金中Co的質量百分比為n?wt.%，n=3～30。

(1)當m=n時，向上述粉料中添加占步驟2）最終得到的混合物質量百分比為(21-0.12x)wt.%的炭黑；