CN109536719A - 一种再生wc的后处理方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于硬质合金生产技术领域，公开了一种再生WC的后处理方法及其应用。本发明的后处理方法是将再生WC按特定升温曲线进行高温煅烧处理，冷却后，将煅烧处理的料块进行高能球磨处理，过筛，即得；所述高温煅烧在真空状态和惰性气体保护下进行。本发明通过对再生WC进行高温碳化还原处理，排除再生WC中残留的杂质，提高再生WC的纯度，降低氧含量和残留的游离碳，通过高能球磨处理使其混合更均匀保证组织结构的均匀性达到硬质合金的质量要求。

Description

一种再生WC的后处理方法及其应用
技术领域
本发明属于硬质合金生产技术领域，更具体地，涉及一种再生WC的后处理方法及其应用。
背景技术
随着工业技术的快速发展，硬质合金工具材料快速深入到工业生产的方方面面，逐步替代了原始的高速钢材料，并表现出了无可比拟的优异性能。硬质合金主要成分是碳化钨(WC)，随着钨资源的减少，钨产品价格的日益上涨，而且随着硬质合金行业的产能不断增加，所以对钨的需求量也在增加。硬质合金行业中使用的WC是从钨精矿中经过湿法和火法冶金过程提炼而成，称为原生WC。
此外，工业上已经使用过的废硬质合金，采用电解法、锌熔法和破碎法等方式从废合金中回收WC，称为再生WC。由于再生WC中存在较多低熔点杂质，使得其技术指标达不到原生WC的标准，尤其是氧含量、游离碳含量偏高，导致采用再生WC生产的硬质合金抗弯强度过低，在使用中容易发生碎裂。因此，硬质合金的生产仍然以原生WC作为主要原料。
对回收钨制品提取钨金属制备成WC是一个很重要的环节，但又随着质量要求的提高使用回收钨制品制备的再生WC需要达到高质量是一个关键的技术课题。回收钨制品多种多样，不同的钨制品成份也不一样，表面污染、氧化的情况比较严重，在采用这些方法处理时，是无法做到区分和去除污渍的。虽然在处理过程中有一定温度和保护装置，但因设备原因无法达到原生料的水平，所制得的WC质量就得不到保证，也就无法生产出高质量的硬质合金。因此，基于上述原因对再生WC的后续处理至关重要。
发明内容
针对现有技术中硬质合金生产技术的不足，本发明的目的在于提供一种再生WC的后处理方法。本发明通过对再生WC进行高温碳化还原处理，配合高能球磨，有效解决再生WC的氧含量和游离碳含量高的问题。
本发明的另一目的在于提供一种上述再生WC的后处理方法得到的再生WC在制备高性能硬质合金中的应用。采用上述再生WC为原料制备的硬质合金的矫顽力、钴磁和密度等性能指标均能达到原生WC的技术标准。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种再生WC的后处理方法，将再生WC按特定升温曲线进行高温煅烧处理，冷却后，将煅烧处理的料块进行高能球磨处理，过筛，即得；所述高温煅烧在真空状态和惰性气体保护下进行。
本发明是通过高温还原碳化配合高能预磨使再生WC中的低熔点杂质进一步挥发干净，使再生WC中的氧含量、游离碳含量降低，将再生WC通过高温将低熔点物质硫、锌、钾、钠等脱除，氧和游离碳通过氢的还原作用在真空状态下进一步脱除，再经过高能搅拌球磨使其更均匀更稳定。
进一步地，所述再生WC为回收钨制品经过电解法、锌熔法和破碎法制备得到。
进一步地，所述再生WC的后处理方法，包括以下步骤：
S1.将定量的再生WC粉末装入舟皿中；
S2.将载有再生WC粉末的舟皿置于真空烧结一体炉中，抽真空，然后通入氢气，按特定升温曲线进行高温煅烧处理，快速冷却后出料；
S3.将步骤S2处理后的料块投入到球磨机中进行高能球磨处理，过筛320目，即得。
进一步地，步骤S1中，每个舟皿装料厚度为2cm，使物料均匀、平整的覆盖在舟皿中。
进一步地，步骤S2中，烧结时，每炉装量不超过200kg；所述真空度为8～15Pa。
进一步地，步骤S2中，所述高温煅烧包括六个阶段升温处理，然后快速冷却至20℃，出料。
更进一步地，步骤S2中，所述升温曲线如下：第一阶段：温度为20～300℃，升温时间为60min，保温时间为30min；第二阶段：温度为300～450℃，升温时间为50min，保温时间为30min；第三阶段：温度为450～600℃，升温时间为50min，保温时间为40min；第四阶段：温度为600～800℃，升温时间为60min，保温时间为30min；第五阶段：温度为800～1150℃，升温时间为70min，保温时间为40min；第六阶段：温度为1150～1500℃，升温时间为110min，保温时间为20min。
进一步地，步骤S3中，所述高能球磨处理的工艺参数为：时间为10～24h，转速为140～200r/min，球料比为4～10:1，球磨介质为酒精，液固比为0.6～1：1。
更进一步地，所述高能球磨处理的工艺参数为：时间为12～20h，转速为140～180r/min，球料比为4～6:1，球磨介质为酒精，液固比为0.6～0.9：1。
一种利用上述再生WC的后处理方法得到的再生WC在制备高性能硬质合金中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过对再生WC的后续加工，排除再生WC中残留的杂质，提高再生WC的纯度，降低氧含量和残留的游离碳，并使其混合更均匀保证组织结构的均匀性达到硬质合金的质量要求。
将本发明的处理方法得到的再生WC应用于制备硬质合金，能够有效解决硬质合金在生产过程的出现HC、COM和密度波动以及金相组织的均匀性，使硬质合金的各项性能指标达到原生WC的指标要求。
采用本发明的处理方法对再生WC进行处理，能够很好的解决钨资源利用问题，有效提高硬质合金的使用寿命，尤其在耐磨零件、薄壁套筒等硬质合金领域有很大优势。
说明书附图
图1是以未处理的再生WC为原料制备得到的YG8试样组织金相图；
图2为实施例4处理得到的再生WC为原料制备得到的YG8试样组织金相图；
图3是以未处理的再生WC为原料制备得到的YG12C试样组织金相图；
图4为实施例4处理得到的再生WC为原料制备得到的YG12C试样组织金相图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1
本实施例提供一种再生WC的后处理方法，包括以下步骤：
S1.将再生WC粉末装入舟皿中，每个舟皿装料厚度为2cm，使物料均匀、平整的覆盖在舟皿中；再生WC为回收钨制品经过电解法制备得到；
S2.将载有再生WC粉末的舟皿置于真空烧结一体炉中，抽真空至真空度为8Pa，然后通入氢气，按特定升温曲线进行高温煅烧处理，快速冷却至20℃后出料；
其中，高温煅烧包括六个阶段升温处理，具体的升温曲线如下：
第一阶段：温度为20～300℃，升温时间为60min，保温时间为30min；
第二阶段：温度为300～450℃，升温时间为50min，保温时间为30min；
第三阶段：温度为450～600℃，升温时间为50min，保温时间为40min；
第四阶段：温度为600～800℃，升温时间为60min，保温时间为30min；
第五阶段：温度为800～1150℃，升温时间为70min，保温时间为40min；
第六阶段：温度为1150～1500℃，升温时间为110min，保温时间为20min；
S3.将步骤S2处理后的料块投入到球磨机中进行高能球磨处理24h，转速为140r/min，球料比为4：1，球磨介质为酒精，液固比为0.6:1，过筛320目，即得。
实施例2
本实施例提供一种再生WC的后处理方法，参照实施例1的操作步骤，主要区别在于：步骤S2中，所述真空度为15Pa；步骤S3中，所述高能球磨处理的工艺参数为：时间为10h，转速为200r/min，球料比为10:1，液固比为1：1。
实施例3
本实施例提供一种再生WC的后处理方法，参照实施例1的操作步骤，主要区别在于：步骤S2中，所述真空度为10Pa；步骤S3中，所述高能球磨处理工艺参数为：时间为20h，转速为160r/min，球料比为8:1，液固比为0.8：1。
实施例4
本实施例提供一种再生WC的后处理方法，参照实施例1的操作步骤，主要区别在于：步骤S2中，所述真空度为12Pa；步骤S3中，所述高能球磨处理工艺参数为：时间为12h，转速为180r/min，球料比为6:1，液固比为0.9：1。
对比例1
本对比例提供一种再生WC的后处理方法，参照实施例4的操作步骤，主要区别在于，步骤S2中，所述真空度为6Pa。
对比例2
本对比例提供一种再生WC的后处理方法，参照实施例4的操作步骤，主要区别在于，步骤S2中，所述真空度为16Pa。
对比例3
本对比例提供一种再生WC的后处理方法，参照实施例4的操作步骤，主要区别在于，步骤S2中，高温煅烧处理过程中的第六阶段，最高温度为1600℃。
对比例4
本对比例提供一种再生WC的后处理方法，参照实施例4的操作步骤，主要区别在于，步骤S3中，所述高能球磨处理工艺参数为：时间为8h，转速为120r/min，球料比为12:1，液固比为1.2：1。
对比例5
本对比例提供一种再生WC的后处理方法，参照实施例4的操作步骤，主要区别在于，步骤S3中，所述高能球磨处理工艺参数为：时间为25h，转速为240r/min，球料比为3:1，液固比为0.5：1。
分别对经过实施例1～4及对比例1～4的方法处理前后的再生WC进行氧含量、游离碳含量检测，具体检测结果见表1。
表1
对经过实施例4的方法处理前后的再生WC中硫(S)、锌(Zn)、钾(K)、钠(Na)等元素含量进行检测，具体检测结果见表2。
表2
本发明通过高温还原碳化配合高能预磨使再生WC中的低熔点杂质进一步挥发干净，使再生WC中的氧含量、游离碳含量降低，将再生WC通过高温将低熔点物质硫、锌、钾、钠等脱除，氧和游离碳通过氢的还原作用在真空状态下进一步脱除，再经过高能搅拌球磨使其更均匀更稳定。
应用例
将未处理的再生WC和经过实施例4处理得到的再生WC分别应用于制备YG8和YG12C两个牌号的混合料，所采用的工艺一样，均按照硬质合金生产工艺规程进行湿磨、压制、烧结等获得相同条件下的硬质合金试样件，并将制作的试样块进行性能对比分析，包括对矫顽力、钴磁、密度、洛氏硬度和抗弯强度等性能进行对比分析，具体检测分析结果见表3；其中，采用未处理的再生WC制备的硬质合金为a样，采用经过实施例4处理得到的再生WC制备的硬质合金为b样。
表3
分别对采用未处理再生WC和经过实施例4处理得到的再生WC为原料制备得到的YG8和YG12C两种硬质合金进行金相组织观察，具体观察结果见图1～4。
由图1～4可以看出，本发明将再生WC依次经过高温还原碳化和高能球磨后，可以排除再生WC中残留的杂质，提高再生WC的纯度，降低氧含量和残留的游离碳，并使其混合更均匀保证组织结构的均匀性达到硬质合金的质量要求，将处理后得到的再生WC制备的硬质合金金相组织结构更好、晶粒更加均匀。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种再生WC的后处理方法，其特征在于，将再生WC按特定升温曲线进行高温煅烧处理，冷却后，将煅烧处理的料块进行高能球磨处理，过筛，即得；所述高温煅烧在真空状态和惰性气体保护下进行。
2.根据权利要求1所述再生WC的后处理方法，其特征在于，所述再生WC为回收钨制品经过电解法、锌熔法和破碎法制备得到。
3.根据权利要求1或2所述再生WC的后处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将定量的再生WC粉末装入舟皿中；
S2.将载有再生WC粉末的舟皿置于真空烧结一体炉中，抽真空，然后通入氢气，按特定升温曲线进行高温煅烧处理，快速冷却后出料；
S3.将步骤S2处理后的料块投入到球磨机中进行高能球磨处理，过筛320目，即得。
4. 根据权利要求3所述再生WC的后处理方法，其特征在于，步骤S1中，每个舟皿装料厚度为2 cm，使物料均匀、平整的覆盖在舟皿中。
5. 根据权利要求3所述再生WC的后处理方法，其特征在于，步骤S2中，烧结时，每炉装量不超过200kg；所述真空度为8~15 Pa。
6.根据权利要求3所述再生WC的后处理方法，其特征在于，步骤S2中，所述高温煅烧包括六个阶段升温处理，然后快速冷却至20℃，出料。
7. 根据权利要求6所述再生WC的后处理方法，其特征在于，步骤S2中，所述升温曲线如下：第一阶段：温度为20~300℃，升温时间为60 min，保温时间为30min；第二阶段：温度为300~450℃，升温时间为50min，保温时间为30min；第三阶段：温度为450~600℃，升温时间为50min，保温时间为40 min；第四阶段：温度为600~800℃，升温时间为60min，保温时间为30min；第五阶段：温度为800~1150℃，升温时间为70min，保温时间为40min；第六阶段：温度为1150~1500℃，升温时间为110min，保温时间为20min。
8. 根据权利要求3所述再生WC的后处理方法，其特征在于，步骤S3中，所述高能球磨处理的工艺参数为：时间为10~24 h，转速为 140~200 r/min，球料比为4~10:1，球磨介质为酒精，液固比为0.6~1：1。
9. 根据权利要求8所述再生WC的后处理方法，其特征在于，所述高能球磨处理的工艺参数为：时间为12~20 h，转速为 140~180 r/min，球料比为4~6:1，球磨介质为酒精，液固比为0.6~0.9：1。
10.一种利用权利要求1~9任一项所述再生WC的后处理方法得到的再生WC在制备高性能硬质合金中的应用。
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