CN103409634A - 一种废硬质合金的回收方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种回收利用废硬质合金的方法，它是将回收的废硬质合金在1600-2200℃的温度下高温处理2-5小时后，将高温处理后的废硬质合金破碎至细度为160-200目的合金粉，该合金粉用于制备粗晶粒硬质合金。与现有技术相比，本发明废硬质合金的回收方法工艺流程短，设备配套简单，操作简便易行，设备使用寿命长，能耗损失小，产能合适稳定，能够回收不同晶粒度大小的废硬质合金，应用范围广，废硬质合金的回收率高，通过该方法得到的合金粉制备得到的再生合金质量好，其性能和效果可达到甚至超过正常的粗晶粒硬质合金。本发明方法是一项有效简便易行的废硬质合金再生回收方法，极具市场价值和经济价值。

Description

一种废硬质合金的回收方法及应用
技术领域
本发明涉及一种回收废硬质合金制备再生粗晶粒硬质合金的方法，属于粉末冶金技术领域。 
背景技术
常用的硬质合金为钨钴硬质合金，它是一种以碳化钨作原料，金属钴作粘结剂而得到的复合材料，由于难熔金属钨和稀有金属钴都是世界上公认的极为重要的战略元素，价格较高，因此硬质合金的经济价值和制造成本均较高。钨钴硬质合金品种繁多，按其WC晶粒大小分为细晶粒、中晶粒和粗晶粒合金三种，其WC晶粒度分别为细晶粒硬质合金1.0μm以下，中晶粒硬质合金1.0～2.0μm，粗晶粒硬质合金2.0～4.0μm。 
随着经济的不断发展，报废的硬质合金的量在不断增加，回收报废的硬质合金将其重新利用是人们一直在研究的技术方向。现有的硬质合金的回收再利用方法主要有高温处理法、机械破碎法、锌熔法、电熔法等，各个方法各有其优缺点，都未得到有效深入的利用。机械破碎法易混入杂质，锌熔法不容易完全清除残留的锌，电熔法对废合金质量要求高，要求钴含量大于10%，但使用高温处理法就没有上述三种方法的缺点，它是将废硬质合金在高于合金烧结温度的温度范围下进行高温处理，从而使合金结构得以解体，经过破碎和研磨，就可以得到和正常合金相同结构的再生合金。但是对于高温处理回收硬质合金这一技术，技术人员并没有进行更加细致深入的研究，没有明确在高温处理过程中各个阶段的参数范围，导致得到的再生合金质量参差不齐，同时为了使合金结构能够得到完全有效的解体，技术人员一味的提高处理温度，不仅降低设备使用寿命，也降低了合金的回收利用率，加大了能耗损失。 
发明内容
本发明的目的就在于提供一种简单易操作、回收率高、应用范围广的回收利用废硬质合金的方法。 
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的： 
一种回收废硬质合金的方法，包括以下步骤：
（1）将回收的废硬质合金在1600-2200℃的温度下高温处理2-5小时；
（2）将高温处理后的废硬质合金破碎至细度为160-200目的合金粉。
优选的是，步骤（2）合金的破碎细度为180目。 
更进一步的，将回收的废硬质合金在中频炉或碳化炉中进行高温处理，其加热速度快，温度稳定，加热均匀，生产效率高。 
将废硬质合金进行高温处理，合金的体积发生膨胀，合金变形，其结构变成疏松多孔的蜂窝状，坚硬的合金就变得极易破碎加工。在高温处理过程中，废硬质合金中原先所含的微量其它金属和非金属杂质以及有害气体被清除出去，合金中出现大量的液相，原子的扩散加剧，WC的溶解-析出作用增强，WC晶粒明显长粗长大，晶粒结构上的缺陷得到消除，WC晶形结构更加完整，相应提高了后期再生合金的结构和性能。 
同时本发明明确了高温处理的温度范围在1600-2200℃之间，在此温度范围内，保证了合金结构能够得到有效的解体，WC晶粒度能够长大至2.0～4.0μm，保证再生粗晶粒硬质合金的质量，也使能耗控制在一定范围内，避免不必要的能量消耗。当高温处理温度低于1600℃时，作为粘结金属的钴液化沸腾不完全，合金变形不完全，WC结晶形态也不完整，低于1600℃处理的废硬质合金结构没有松散，不易破碎，不适宜制备再生硬质合金；而当高温处理温度高于2200℃时，虽然随着温度的升高WC晶粒不断长粗，但合金中的液相明显增多，Co相挥发增大，加大了粘结金属钴的损失，同时Co相挥发增大，WC骨架坍塌，合金与设备舟皿熔为一体，不仅难以清理，降低了合金的回收利用率，而且从舟皿中清理出来的合金制得的合金粉中混入了舟皿带入的石墨等杂质，继而影响后期再生硬质合金的质量。 
经过高温处理后的合金经球磨机等破碎设备破碎成细度为160-200目的合金粉便可用于制备再生合金。合金粉破碎细度在160-200目之间，不仅不会破坏合金中WC的晶粒度，在制备再生合金时，也能使合金粉与钴及成型剂进行充分的混合，便于最终产品成型。进一步的，合金破碎到180目，破碎设备的产出率和能耗比例处于最佳状态，该细度的合金粉制备再生合金，效果也最佳。 
同时，经过本发明方法回收废硬质合金制备得到的合金粉，其WC晶粒度符合粗晶粒硬质合金的晶粒度要求，制备得到的再生粗晶粒硬质合金的性能和效果都达到甚至超过正常的粗晶粒硬质合金，同时本发明方法得到的合金粉中含有一定量的钴，在制备再生合金时，减少了粘结剂钴的使用量，降低了生产成本。 
因此，与现有技术相比，本发明废硬质合金的回收方法工艺流程短，设备配套简单，操作简便易行，设备使用寿命长，能耗损失小，产能合适稳定，能够回收不同晶粒度大小的废硬质合金，应用范围广，废硬质合金的回收率高，通过该方法得到的合金粉制备得到的再生合金质量好，其性能和效果可达到甚至超过正常的粗晶粒硬质合金。本发明方法是一项有效简便易行的废硬质合金再生回收方法，极具市场价值和经济价值。 
具体实施方式
为了更加清楚地理解本发明的目的、技术方案及有益效果，下面对本发明做进一步的说明，但并不将本发明的保护范围限定在以下实施例中。 
本发明方法可以单独处理某一类型的废硬质合金，也可以将不同类型的废硬质合金混合在一起处理，处理过后得到合金粉的晶粒度都在2.0～4.0μm之间，适于制备再生粗晶粒硬质合金。 
下面具体实施例所用到的废硬质合金的种类为下表1所述： 
表1
Figure DEST_PATH_624355DEST_PATH_IMAGE001
对比实验：
将序号1的废硬质合金放入中频炉中进行高温处理，处理温度分别为1500℃、1600℃、1700℃、1800℃、1900℃、2000℃、2100℃、2200℃、2300℃，处理时间分别为1h、2h、3h、4h、5h、6h。
经过高温处理后的硬质合金质量分析见下表2所示： 
表2.废硬质合金在不同处理温度、保温时间下得到的合金粉的质量分析
从上表数据可以分析得出，当处理温度低于1600℃时，WC晶粒几乎不长大，废硬质合金的回收利用率为0，而当处理温度高于2200℃时，WC晶粒虽然在长粗，但钴含量急剧损失，废硬质合金由于与舟皿熔融，其回收利用率也在不断下降。
当处理温度一定时，高温处理时间低于2小时，WC晶粒不能长大到所需晶粒范围，废硬质合金不能回收利用，回收利用率为0。而当高温处理时间高于5小时后，处理时间的延长对WC晶粒度的增大作用不明显，反而能耗随时间的延长在不断增加。当高温处理一段时间后，WC晶粒度增大到一定范围，时间的延长不再促进WC晶粒的增长。 
因此，从上表可以看出，当处理温度在1600-2200℃，处理时间在2-5h时，高温处理得到的废硬质合金质量最好，其质量与能耗处于最佳正态关系。 
实施例1： 
将序号1、2、3的硬质合金按照5∶4∶1的质量比混合得到混合废硬质合金，放入中频炉中，在1600℃的高温下处理4小时，经检测处理后合金的WC平均晶粒度为3.26μm，钴含量12.75%。
实施例2： 
将序号1的废硬质合金放入中频炉中，在2200℃的高温下处理2小时，经检测处理后合金的WC平均晶粒度为2.63μm，钴含量7.5%。
实施例3： 
将序号2的废硬质合金放入碳化炉中，在2200℃的高温下处理5小时，经检测处理后合金的WC平均晶粒度为3.05μm，钴含量18%。
实施例4： 
将序号3的废硬质合金放入中频炉中，在1800℃的高温下处理3小时，经检测处理后合金的WC平均晶粒度为3.42μm，钴含量18%。
以上实施例证明将废硬质合金在1600-2200℃的温度下高温处理2-5小时后，WC晶粒都有明显长粗，而钴含量没有损失。 
取实施例1高温处理后的硬质合金放入球磨机中破碎10-12小时，得到细度为160-180目的合金粉，将其用于制备再生粗晶粒硬质合金YG8HT； 
取实施例3高温处理后的硬质合金放入球磨机中破碎14-20小时，得到细度为180-200目的合金粉，将其用于制备再生粗晶粒硬质合金YG20HT；
将YG8HT和YG20HT与正常的YG8C和YG20C合金进行性能和使用效果的对比，结果见表3和表4。
表3、再生合金与正常合金的性能比较 
Figure DEST_PATH_383550DEST_PATH_IMAGE003
注：合金牌号代号说明：
Y-硬质合金；G-钴，数字表示合金中的含钴量；C-粗晶粒硬质合金；HT-再生粗晶粒硬质合金。
表4、再生合金与正常合金使用效果比较 
Figure DEST_PATH_778759DEST_PATH_IMAGE004
从表中结果可见，以高温处理得到的合金粉制备的再生合金，其性能完全达到正常合金的性能要求，其使用效果甚至优于正常合金。 

Claims (4)

1.一种废硬质合金的回收方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将回收的废硬质合金在1600-2200℃的温度下高温处理2-5小时；
（2）将高温处理后的废硬质合金破碎至细度为160-200目的合金粉。
2.根据权利要求1所述的一种废硬质合金的回收方法，其特征在于：所述步骤（2）合金粉的破碎细度为180目。
3.根据权利要求1或2所述的一种废硬质合金的回收方法，其特征在于：所述步骤（1）中将回收的废硬质合金在中频炉或碳化炉中进行高温处理。
4.将权利要求1-3中任一项所述的回收废硬质合金得到的合金粉在制备粗晶粒硬质合金中的应用。
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