Способ регенерации карбидсодержащих отходов твердых сплавов

 

1. СПОСОБ РЕГЕНЕРАТОМ КАРБИДСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ, включающий их окисление кислородсодержап 1М газом, восстановление газообразным восстановителем, дошихтовку смеси восстановленных металлов сажистым углеродом и последующую карби- . дизацию, отличающийся тем, что, с целью повышения качества твёрдых с1тлавов и улучшения технологических показателей процесса, карбидизацию проводят при температуре 850-1395°С. 2. Способ по П.1, от л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью получения твердых сплавов, отличных по химическому составу от регенерируемых отходов, при дощихтрвке в смесь восстановленных металлов добавляют по крайней мере один мет,апл в виде порошка, выбранный из ряда: вольф о рам, молибден, титан, ниобий, тантал, сл никель, кобальт, железо.

А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„778285

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУД APCTBEHHblA КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 2333024/02 (22) 09.03.76 (46) 23.06.91. Бюл. № 23 (53) 621. 762.32 (088.8) (72) С. С. Дейнека, Е. Д. Доронькин, Е.N. Тараканов, В.Г. Трус ова и A. 3. Хазан (71) Институт металлургии им. A.À. Байкова AH СССР (56) Авторское свидетельство СССР № 524840, кл. С 22, В 7/00, 1974.

"НаспзЛс" Польша, 1965, № 6, с. 211-216. (54)(57) 1. СПОСОБ РЕГГНГРАЦИИ КАРБИДСОДЕРЖЛИ ИХ ОТХОДОВ ТВГРДНХ СПЛАВОВ, включающий их окисление кислородсодержащим газом, восстановление газообразным восстановител ем, дошихтовку

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам регенерации отходов спеченых твердых сплавов.

Известен способ переработки карбид содержащих отходов тугоплавких металлов, включающий окисление исходного материала кислородсодержащим газом при температурах 800-900 С, обработку полученного продукта газообразным аммиаком при температурах 600700 С и последующее хлорирование восстановленного материала при температурах 800-900 С, В результате образуется смесь высших бескислородных и

I безуглеродистых хлоридов металлов, которые направляют на дальнейшую переработку.

Однако для осуществления этого способа требуется специальное обору(51)5 С 22 В 7/00 В 22 F 1/00 смеси восстановленных металлов сажистым углеродом и последующую карбидиэацию, отличающийся тем, что, с целью повышения качества твердых cII$IBBoâ и улучшения технологических показателей процесса, карбидизацию проводят при температуре

850-1395 С.

2. Способ по п.1, о г л и ч а юшийся тем, что, с целью получения твердых сплавов, отличных по химическому составу от регенерируемых отходов, при дошихтовке в смесь восстановленных металлов добавляют

/ по крайней мере один металл в виде порошка, выбранный из ряда: воль4рам, молибден, титан, ниобий, тантал, никел ь, кобальт, жел е э о.! дование, стойкое в агрессивных средах при высоких температурах. В качестве конечного продукта получается смесь хлоридов, которые нуждаются в дальнейшей обработке при получении иэ них металлов или карбидов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению является способ регенерации отходов твердых сплавов, заключающийся в том, что отходы окисляют кислородсодержащим газом, восстанавливают газообразным восстановителем, дошихтовывают сажистым углеродом и двуокисью титана и подвергают карбидизации при температуре 1500-1900 С. На нижнем предео ле температур 1500 С карбидизацию ведут в вакууме. В невакуумном вариI. 778285

3 анте карбидизацию ведут в печи Тамо мана при температуре 1800-1900 С.

К недостаткам известного способа

"следует отнести высокую температуру карбидизации, при которой кобальт находится в жидком состоянии и обволакивает частицы шихты, ухудшая кон-, " такт С сажистым углеродом, что затормаживает выделение газообразных продуктов реакции . Кроме того, вве° дение двуокиси титана для вспучивания шихты нарушает первоначальный состав исходной шихты для полученйя сплавов по соответствующему ГОСТУ. Указанйые недостатки приводят к снижению качества твердых сплавов, а проведение .карбидизации в вакууме .ухудшает технбпогичйость процесса.

Цель изобретения — йовышение качества твердых сплавов и улучшение технологических показателей процесса.

Для достижения поставленйой цели предложен способ регенерации карбидсодержащих отходов твердых сплавов, 25 включающий окисление кислородсбдержащим газом, восстановленйе газообразнйм восстановителем, дошихтовку смеси восстановленнйх металлов сажистым углеродом и последующую карби. дизацию, который отличается" от известного тем что карбидизацйю проводят

Э ь прй температуре 850-1395 C....

При этом с целью получения твердых сплавов отличных по химическому сос35 тану от регенерируемых отходоЪ, при

1 дошихтовке в смесь восстановлейных металлов добавляют по крайней мере одйн металл в виде порошка, выбранный из группы: вольфрам,. молибден, 40 тйтан, ниобий; тантал, "никель, кобальт, железо.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

Исходный, материал (отходы твердосплавного производства в виде брака компактных изделий или изделий, отсЛуживших свой срок) подвергают окис"лению сухим или влажным кислородом кои KHcJiîðîäñîäåðæàùèìè газами (воз50 дух обогащенный кислородом воздух, У вуокись углерода, водянои пар) при температурах 500-1000 С (предпочти° ° ,тельно 800 С). При этом происходит выгорание углерода, сопровождающееся

55 разруШением компактных изделий и зна,, чительным увеличением объема (a 7-10 раз) .и удельной поверхности (в тысячи раз) загрузки, что облегчает взаимодействйе ее с вбсстановительными газами в дальнейшем и смешение с углеродом; В зависимости от режимов остаточное содержание углерода в окислах не превышает 0,001-0,01%. Окисл.ен-. ный материал подвергают вбсстановлению одним из следую1пих газов или их смесями. водород, .аммиак, окись углерода и продукты их конверсии при температурах 500-1200 С (предпочтитель-. но 600-900 С);" в результате чего получают рыхлую смесь металлических порошков, входящих в состав твердых сплавов. Этот-продукт механически настолько непрочен, что при смешении с сажистым углеродом в шаровой мельнице дробится до частиц крупностью

0,3-0,5. микрона. В этом процессе достигают повторного перемешивания исходного материала и равномерного взаимного распределенйя компонентов шихты, которую направляют на карбндизацию в токе водорода.

Примерм бсуществления предложенного способа.

Пример 1. 89,8 г твердого сплава марки ВК15, содержащего карбид вольфрама и 15% кобальта, обработали кислородом при температуре 800 С, в результате чего получили продукт с. удельной поверхностью 0,15 м /г (при.исходной - 0,26 10 м /г). После восстановления окислов водородом при

900 С и смешения с сажистым углеродом продукт имел крупность 0,5 мкм.

В результате карбидизацни в течение

3- х- часов в токе водорода при 1050С получили 89,76 r омеси, содержащей карбид вольфрама и кобальт (крупность частиц 1 мкм) и соответствующей Исходному составу сплава ВК15. Сте,пень превращения на всех стадиях превысила 99,95Х.

Пример 2. 1500 r смеси отходов твердйх сплавов, состоящий из 20% .

ВК6, 40Х ВК8 и 40% ВК15, подвергали окислению влажным воздухом при 800 C о и восстановлению газообразным аммиаком при 800 С. В полученный продукт подшихтовали ламповую сажу и 81,2 r металлического кобальта (порошка), в результате чего после трехчасовой карбидйзации смеси в токе водорода при 1050 С получили 158 1 r исходной шихты 79йгпроизводстйа твердого сплава марки ВК15.

П р.и м е р 3 ° К 100 г полупродук-. та состава,%: Со 6,05; M 93,4 1;

5 778285 6

С 0,01; О 0,05, полученного окислением, размолом и восстановлением отхо 1 ч, после чего лодочки передвигали

,в холодную зону. Остывшие лодочки выдо в твердых спл авов типа ВК, добавля- нимали из печи, их содержимое р а змалы s 6,12 r сажи и совместно размалы- вали. Химический и спектральный ана5 вали в шаровой мельнице 12 часов. лиз; 5,78 . Со; 5,81% связанного уг-

Полученную. смесь загружали с утрам- лерода;.0,02% свободного углерода, бовкой в графитовые лодочки и помеща- остальное вольфрам H малые примеси. ли в трубчатую нагретую до 900 С печ „Средняя крупность отдельных частиц

Выдерживали в токе водорода в тече- . 10 после размола 0,5 мкм. Продукт отвение 1,5 ч. После карбидизации прово- чает исходной шихте для получения дили мокрый размол и получали продукт, мелкозернистого твердого сплава. содержащий 5,73 Со; 5,8% связанного Коэффициент стойкости стандартного углерода; 0,03% свободного .углерода, сплава ВК6-ОМ равен 1,2, "регенериро- остальное вольфрам и малые примеси, 15 ванного из сплава ВК6, полученного

Средняя крупность отдельных частиц по предложенному способу — 1,42.

0,3-0,5 мкм. Продукт отвечает требо- . Пример 6. 100 г исходной смеваниям для изготовления изделий твер- . - си полученной после окисления при о дьм сплавов. : 700 С отходов твердьм сплавов (брака) П р и м .е р 4. В 100 г. вопьфрам-" кобальтовой смеси, полученной из отходов твердых сплавов ВК8 путем их окисления, размола и восстановления марки Т5К10, последующего его восстановления водородом при 1200 С, раэмалывали 12 ч в шаровой мельнице с 9,25 г сажистого углерода. Смесью

Составитель Л. Иванова

Редактор Е. Гиринская Техред М.Моргентал

Корректор Н. Ревская

Заказ 2568 Тираж 403 Подписное

ВНКЯ1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент"., r.Óæãîðîä., ул. Гагарина,101 вводили 6 r сажи. Содержимое размалывали в течение 12 ч. Смесь с утрамбов-. 25 кой засыпали в графитовые лодочки и помещали в трубчатую графитовую печь, Нагревали в течение часа при 1350 С в атмосфере водорода. Полученный брикет, после мокрого. размола, являлся 30 исходным материалом для формирования: изделий твердых сплавов, содержащий

7,42% Со; 5,68 связанного углерода;

О, 01 свободного углерода, остальное вольфрам и малые примеси. Крупность отдельного зерна О, 7-1, О мкм.

Пример 5. К 100 r вольфрамкобальтовой смеси,. полученной из от: ходов твердых сплавов ВК6, добавляли

6,11 г сажи и подвергали в течение 40

12 ч размол.у в шаровой мельнице. Полу- ченная смесь набивалась в графито- . вые лодочки, которые помещали в во-. дородную трубчатую печь. Печь имела максимальную температурную зонУ 45

1200 С. Лодочки после выдержки в зоне с температурой около 100 С продолжительностью 20 мин передвигали в зону с температурой 1200 С и выдерживали засыпали графитовые лодочки с уплотнением. Лодочку помещали в трубчатую . графитовую печь, продуваемую водоро дом. Включали нагрев. По истечении !

30 мин лодочку передвигали в зону с температурой 1200 С, выдерживали

0,5 ч, а затем передвигали в зону

I с температурой 13950С и выдерживали

2 ч. Вылвигали лодочку в холодную зону. Охлажденные брикеты легко раэма-. лывались. Их химический состав, %:

I . Со — 8,95; Ti — 4,78; W — 79,5;

СсВ%9 — 6,44; Сс Вой - О, 1, Π— О) 2.

Пбсле размола средняя крупность от-дельных частиц была 0,8-1 мкм. Продукт отвечал составу, пригодному для получения твердого сплава марки

Т5К10. Коэффициент стойкости регенерируемого сплава по сравнению с контрольным образцом стандартного сплава, принятого за единицу, составил 1,2.

Таким образом, предложенный способ позволил повысить качество твердых сплавов.и улучшить технологическйе" показатели процесса, снизив температуру карбидизации.