[發(fā)明專利]一種廢舊硬質(zhì)合金回收制備超細(xì)WC-Co復(fù)合粉方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610870255.2
• 申請(qǐng)日: 2016-10-06
• 公開（公告）號(hào): CN106944628B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉柏雄;張麗娜;楊斌;石安紅;蘇琪;楊高玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F9/22
• 分類號(hào): B22F9/22;C22B7/00;C22C29/08
• 代理公司: 西安知誠思邁知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61237
• 代理人: 麥春明

本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地講公開了一種廢舊硬質(zhì)合金回收制備超細(xì)WC?Co復(fù)合粉的方法。它是將廢舊硬質(zhì)合金塊體置于回轉(zhuǎn)爐中氧化得到松散的鎢鈷氧化物，然后在還原氣氛的回轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行輕度還原，最后在氣態(tài)碳?xì)夥障?，碳化還原制得超細(xì)WC?Co復(fù)合粉。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單易行、流程短、能耗低、回收率高，通過該方法得到的再生WC?Co復(fù)合粉末質(zhì)量好。本發(fā)明提供了一種廢舊硬質(zhì)合金回收制備超細(xì)WC?Co復(fù)合粉的方法，極具市場(chǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，具有良好的工業(yè)前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種廢舊硬質(zhì)合金回收制備復(fù)合粉的方法，尤其涉及超細(xì)WC-Co復(fù)合粉制備技術(shù)。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)械制造、地質(zhì)礦山、建筑、電子等行業(yè)對(duì)硬質(zhì)合金和鎢原料的需求量越來越大，而構(gòu)成硬質(zhì)合金材料主要元素鎢和鈷都是世界上公認(rèn)的極為重要戰(zhàn)略稀缺資源，同時(shí)原生鎢的資源日益匱乏，且鈷資源在我國(guó)儲(chǔ)量極少。因此，對(duì)廢舊硬質(zhì)合金的再生利用越來越受到重視。

由于硬質(zhì)合金的硬度非常大，很難在常溫下被一些無機(jī)酸堿所溶解，因此在如何回收廢舊硬質(zhì)合金出現(xiàn)了許多技術(shù)難題。目前，國(guó)內(nèi)外用于回收硬質(zhì)合金的方法有高溫處理法、機(jī)械破碎法、鋅熔法等。這些方法已顯現(xiàn)出的主要缺點(diǎn)是制備的再生WC-Co粉末純度低，粒度分布不均勻，團(tuán)聚嚴(yán)重，回收能耗高，且對(duì)環(huán)境有危害，燒結(jié)獲得的再生硬質(zhì)合金材料較原生硬質(zhì)合金的性能大幅度降低。因此，硬質(zhì)合金工業(yè)急需研發(fā)一種工藝簡(jiǎn)便、環(huán)境友好且再生WC-Co粉末純度高、粒度細(xì)小均勻且分布較窄，以之制備的再生硬質(zhì)合金性能優(yōu)良的回收新技術(shù)。

對(duì)于傳統(tǒng)的粗晶硬質(zhì)合金材料，其硬度和韌性一直是一對(duì)相互制約的矛盾。近年研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)晶粒尺度減小到0.5μm以下時(shí)，硬質(zhì)合金材料的硬度、抗彎強(qiáng)度和韌性都能保持高的數(shù)值，即超細(xì)硬質(zhì)合金材料具有優(yōu)良的綜合性能。工藝簡(jiǎn)單、流程短、能耗低的氧化還原碳化法成為了當(dāng)前硬質(zhì)合金回收再利用工藝的首選，特別是將廢舊硬質(zhì)合金氧化后進(jìn)行后續(xù)處理的回收方法備受關(guān)注，其制備超細(xì)WC-Co復(fù)合粉的關(guān)鍵技術(shù)在于如何降低碳化溫度和碳化時(shí)間。傳統(tǒng)WC粉的制備是以碳黑作為碳源，接觸面積小，擴(kuò)散速度慢，其碳化溫度高達(dá)1400 ^oC,不可避免的導(dǎo)致晶粒長(zhǎng)大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)廢舊硬質(zhì)合金回收再生過程中破碎難、耗時(shí)長(zhǎng)、再生復(fù)合粉質(zhì)量差等難題，提供一種操作簡(jiǎn)便易行、能耗小、回收率高、回收粉末質(zhì)量高、應(yīng)用范圍廣的廢舊硬質(zhì)合金回收方法。該方法是將廢舊WC-Co硬質(zhì)合金塊體置于回轉(zhuǎn)爐中，經(jīng)氧化后得到松散的鎢鈷氧化物粉料，然后在還原氣氛的回轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行輕度還原，最后在氣態(tài)碳?xì)夥障?，碳化還原制得超細(xì)WC-Co復(fù)合粉。

輕度還原氣氛為H₂氣氛，氣體流速為5~1000 ml/min，氣體流速過小，反應(yīng)速度慢效率低，氣體流速過大，反應(yīng)速度過快不易得到純凈的紫鎢相，合理的氣體流速將迅速帶走反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水蒸氣，減少鎢氧化物的揮發(fā)而削弱了化學(xué)氣相沉積作用，有利于得到粒徑較小的產(chǎn)物。

輕度還原溫度為600~900 ^oC，根據(jù)氧化鎢還原熱力學(xué)平衡圖，當(dāng)溫度低于600 ^oC時(shí)，無法生成目標(biāo)產(chǎn)物，溫度過高易使產(chǎn)物晶粒粗大，且容易導(dǎo)致還原過度，得不到純的中間氧化物。還原時(shí)間為10~180 min，當(dāng)還原時(shí)間過低不能得到成分單一的目標(biāo)產(chǎn)物，還原時(shí)間過長(zhǎng)在高溫下易使晶粒粗大且增加了能耗。

輕度還原旋轉(zhuǎn)速度為10~55 r/min，適宜的轉(zhuǎn)動(dòng)速度有利氧化粉末各部分受熱均勻且粉末在翻轉(zhuǎn)過程中能與H₂充分接觸，使得反應(yīng)更加充分，反應(yīng)產(chǎn)物粒徑更加均勻。

輕度還原得到的產(chǎn)物為紫鎢和鎢酸鈷，紫鎢具有最大程度的氧缺陷結(jié)構(gòu)，與黃鎢、藍(lán)鎢相比，紫鎢有著特殊的表面結(jié)構(gòu)、化學(xué)活性最高，能夠低溫短時(shí)制備目標(biāo)產(chǎn)物，適宜用于超細(xì)顆粒鎢粉以及各類納米級(jí)鎢化合物的生產(chǎn)。