Способ получения порошковых тугоплавких композиций на основе карбида вольфрама
Использование: в области порошковой металлургии, для получения карбидов и композиций на их основе из отходов. Сущность изобретения: отходы тяжелых и твердых сплавов окисляют на воздухе при 900-1000oC до получения рыхлого оксидного продукта. Оксиды помещают, например, в муфельную шахматную печь и после герметизации и набора температуры 850-950oC в печное пространство подают эндотермическую газовую атмосферу, содержащую 5-8% метана по объему, и осуществляют процесс восстановления и карбидизации. Корректировку содержания углерода осуществляют при 850-900oC, но вместо метана подают 3-5% углекислого газа. В результате получают однородные по химическому и гранулометрическому составу порошки твердосплавных композиций 4 з.п.ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к способам получения карбидов и композиций на их основе для получения твердых сплавов как из традиционного сырья, так и отходов.
Промышленное получение твердосплавных композиций предусматривает раздельное получение карбида вольфрама и кобальта, их смешение и размол. При этом, как правило, карбид вольфрама получают карбидизацией порошка металлического вольфрама сажей в угольных трубчатых печах [1] Однако, такая технология является многооперационной, причем продолжительность карбидизации и, особенно, размола исчисляется десятками часов. Применение данного способа в переработке вторичного сырья (технологический брак, использованный твердосплавный инструмент и т.д.) возможно только при полной очистке и разделении металлических составляющих отходов. Учитывая, что в твердосплавных отходах вольфрама и кобальт присутствуют одновременно, более приемлемой представляется технология газотермического синтеза твердосплавных композиций из оксидного сырья. Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту является способ получения твердосплавных композиций, включающий прокалку оксидов вольфрама и кобальта, восстановление их в водороде, карбидизацию в метаносодержащей газовой атмосфере при температуре 900 1000oC и корректировку содержания углерода при температуре 800 850oC (Исследование условий карбидизации вольфрама смесью H2 CH4 в присутствии кобальта [2] Преимуществом этого метода является сокращение технологической цепочки получения твердого сплава и возможность снижения (за счет применения газовых атмосфер) температуры карбидизации. При применении этого способа в переработке твердых сплавов достаточно отходы перевести в оксиды, что может быть легко достигнуто известным технологическим приемом: окисление куковых отходов при температуре 900 1000oC в кислороде или на воздухе. Однако, существенным недостатком известного способа является то, что в получаемых твердосплавных композициях порошки неоднородны по гранулометрическому и химическому составу. Это связано с ростом отдельных карбидных зерен из-за блокировки в начале процесса поверхности реагирующих частиц избыточной сажей, выделяемой в результате конверсии метана, что приводит к переходу реакции в твердую фазу. Кроме того, применение на стадии корректировки свободного углерода метаносодержащей атмосферы, не позволяет строго контролировать количество активного углерода в реакционной зоне, а также предотвратить взаимодействие с фазовыми составляющими получаемого продукта, что приводит к неоднородности химического состава порошков. Целью настоящего изобретения является повышение однородности гранулометрического и химического состава порошков твердосплавных композиций. Постановленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем отжиг исходных компонентов в окислительной газовой среде, восстановление в водородсодержащей газовой среде, карбидизацию в водородсодержащей газовой среде с добавкой углеродсодержащих компонентов и корректировку содержания углерода в газовой углеродсодержащей среде, восстановление и карбидизацию проводят одновременно менно в эндотермической газовой атмосфере (20% окиси углерода, 40% водорода, до 1% в сумме двуокиси и влаги, остальное азот) с добавкой углеродсодержащего компонента, например, метана, в количестве 5 8% при температуре 850 950oC, а корректировку содержания углерода проводят при температуре 850 900oC в эндотермической атмосфере, содержащей 3 5% углекислого газа. Способ осуществляется следующим образом. Отходы тяжелых и твердых сплавов окисляют на воздухе при температуре 900 1000oC до получения рыхлого оксидного продукта. Оксиды помещают, например, в муфельную шахтную печь и после герметизации и набора температуры 850 950oC в печное пространство подают эндотермическую газовую атмосферу, содержащую 5 8% метана по объему, и осуществляют процесс восстановления и карбидизации. Корректировку содержания углерода осуществляют в этой же печи при температуре 850 900oC, но вместо метана подают 3 5% углекислого газа. Затем муфель извлекают из печи и охлаждают в среде инертного газа. Предлагаемый режим карбидизации оксидов при температуре 850 950oC и содержании метана 5 8% а также корректировка содержания свободного углерода при температуре 850 900oC и введении 3 5% углекислого газа предусмотрены для получения однородных по химическому и гранулометрическому составу порошков твердосплавных композиций. Использование эндотермической газовой атмосферы обусловлено наличием в этой атмосфере наряду с водородом окиси углерода, являющейся одновременно и восстановителем и компонентом-карбидизатором. Как известно, реакция Белла-Будуара: 2CO_![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8594.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8594.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8594.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8594.gif)
Формула изобретения
1. Способ получения порошковых тугоплавких композиций на основе карбида вольфрама из вторичного сырья тяжелых и твердых сплавов, включающий отжиг исходных компонентов в окислительной газовой среде, восстановление в водородсодержащей газовой среде, карбидизацию в водородсодержащей газовой среде с добавками углеродсодержащих компонентов и корректировку содержания свободного углерода в газовой углеродсодержащей среде, отличающийся тем, что восстановление и карбидизацию проводят одновременно в эндотермической газовой атмосфере, содержащей 20% окиси углерода, 40% водорода, до 1% в сумме двуокиси углерода и влаги, остальное азот с добавками углеродсодержащего компонента, а корректировку ведут в газовой среде, содержащей углекислый газ. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановление и карбидизацию проводят одностадийно при содержании метана 5 8% 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановление и карбидизацию проводят при 850 950oС. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что корректировку содержания углерода проводят в эндотермической газовой атмосфере с добавками углекислого газа 3 5% 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что корректировку содержания углерода ведут при 850 900oС.РИСУНКИ
Рисунок 1