DE2726817C2

DE2726817C2 - Verfahren zur Rückgewinnung von Ta(Nb)C-WC-TiC-Mischcarbiden aus Hartmetallschrott

Info

Publication number: DE2726817C2
Application number: DE19772726817
Authority: DE
Inventors: Horst 3380 Goslar Meyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-06-14
Filing date: 1977-06-14
Publication date: 1982-08-12
Also published as: DE2726817A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur wirtschaftlichen Aufarbeitung von Ta-W-Ti-Carbidhaltigem und/oder Nb-W-Ti-Carbid-haltigem Hartmetallschrott, wobei die besonders wertvollen, sogenannten »Triplecarbide« in reiner, wiederverwendbarer Form zurückgewonnen werden.

Hartmetallschrott fällt in Form unbrauchbar gewordener Werkzeugteile oder Werkzeuge aus Hartmetall und als Ausschußteile bei der Fertigung von Hartmetallformteilen an.

Diese Teile können in der einfachsten Form aus Wolframcarbid und Kobalt bestehen, meistens sind die Zusammensetzungen jedoch komplexer, da man nur durch Zugabe von anderen Carbiden, wie zum Beispiel TaC, TiC NbC und so weiter, Schneidwerkzeuge mit den geforderten Eigenschaften an Härte und Biegebruchfestigkeit herstellen kann. Für diese Werkzeuge können Carbide zwar als Einzelcarbide eingesetzt werden, meist jedoch geschieht der Einsatz in Form von Mischkristallen mehrerer Carbide, um weitere Eigenschaftsverbesserungen zu erzielen. Diese Mischkristalle sind wegen ihrer komplizierten Herstellung relativ teuer. Sie sind die im Hartmetall enthaltenen wertvollsten Hartstoffe. Ihre Gewinnung aus dem Hartmetallschrott ist daher von großer technischer Bedeutung.

Bisherige Verfahren zur Aufarbeitung von Hartmetallschrott beruhen entweder auf

a) der selektiven Auflösung des Bindeinetalles aus Hartmetallen durch schwache Säuren oder Ammoniaklösungen unter Anwendung von Oxidationsmitteln, wie sie z. B. in den US-Patenten 34 38 730, 36 35 674 und der DOS 19 06 790 genannt werden und

b) in der Zerstörung des Bindemetallgefüges durch Zinkschmelzen und anschließender Abdestillation des Zinks, wie im US-Patent Nr. 35 95 484 beschrieben, und

c) durch komplette chemische Verarbeitung des Hartmetalles entweder durch oxidierende Chlorierung nach dem Schweizer Patent Nr. 4 85 600 oder durch oxidierendes Rösten des Schrottes mit anschließender naß-chemischen Verarbeitung nach bekannten Verfahren, z.B. US-Patent Nr. 27 04 240.

Bei den Verfahren a) erhält man neben den Lösungen des Bindemetalles das Gemisch der im Schrott verbleibenden Carbide ohne eine Trennung nach Mono- und Mischcarbiden.

ίο Für das Verfahren b) gilt dasselbe, wobei noch zu bemerken ist, daß Verunreinigungen durch Lotmetalle ebenfalls in der Hartmetallbindemischung verbleiben. (Hartmetallplättchen werden häufig auf ihren Haltern mit Hartlot aufgelötet) Bei der Rückgewinnung der Hartmetallplättchen werden diese von den Haltern heruntergeschlagen, wobei Lot am Hartmetall haften bleibt

Die unter c) genannten Verfahren zerstören die Carbide durch Oxidation vollständig, gestatten jedoch

μ eine chemische Abtrennung von sämtlichen Verunreinigungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, die wertvollen Mischkristalle von Ta-W-Ti-Carbid und/oder Nb-W-Ti-Carbid(»Triplecarbide«) getrennt von den Monocarbiden, z. B. Wolframcarbid, als reine, wiederverwendbare Produkte zurückzugewinnen.

Überraschenderweise wurde nämlich gefunden, daß in (Ta-W-Ti)C- und/oder (Nb- W-Ti)C-haltigem Hartmetallschrott, das Bindemetall, ζ. B. Kobalt, ebenso wie das nicht als Mischkarbidphase gebundene Wolframcarbid von verdünnter, 10 bis 30%iger Salpetersäure oxidiert und/oder gelöst v/erden, während die interessanten Mischcarbidphasen wie Ta-W-Ti-Carbid und/oder Nb-W-Ti gar nicht oder nur in sehr geringem Maße angegriffen werden.

Die Reinigung der ungelösten Triplecarbid-Mischkristalle vom Bindemetall erfolgt durch Auslaugen der nun als Nitratsalz vorliegenden Metallverbindungen mit Wasser oder verdünnter Salpetersäure. Die in Wasser oder Salpetersäure schwer lösliche, durch Einwirkung der Salpetersäure aus Wolframcarbid entstandene Wolframhydratsäure wird anschließend durch Auslaugen mit alkalischen Medien wie Ammoniaklösung von den Mischcarbid-Kristallen abgetrennt, so daß am Ende des Prozesses als Filterrückstand die Mischkarbide anfallen.

Die Weiterverarbeitung der Mischkarbidphase mit dem Zweck einer Nachreinigung und Entfernung von geringen Mengen bei der Salpetersäurobehandlung

so entstandener, noch anhaftender Oxide ist nach zwei Verfahrensvarianten möglich:

a) Die Mischkarbide werden mit verdünnter Flußsäure nachgewaschen, wodurch die anhaftenden Tantal-, Titan- und/oder Nioboxide entfernt werden.

b) Die durch Oxid-Sauerstoff verunreinigte Mischkarbidphase wird einer Nachkarburierung mit Kohlenstoff (Ruß, Graphit) unterworfen, um das ursprüngliehe Metall/Kohlenstoffverhältnis wieder herzustellen.

Im Zuge dieser Nachkarburierung ist es zusätzlich möglich, eine Korrektur in der Zusammensetzung durch Zugabe einer oder mehrerer Carbid-Komponenten vorzunehmen.

Die Kosten für den beschriebenen Prozeß sind im Vergleich zur Herstellung von Mischkarbiden aus

reinen Komponenten ungewöhnlich nisdrig. Das nach dem beschriebenen Verfahren hergestellte Mischkarbid ist von einem Originalprodukt nicht zu unterscheiden. Es zeigt außerdem keine qualitätsmindernden Eigenschaften für daraus hergestellte Hartmetallkörper.

Beispiel

1000 g pulverisierter Ta-, Nb- und Ti-haltiger Hartmetallschrott der Zusammensetzung

68,1 W	8,1% Co
63% Ta	0,8% Fe
73% Ti	6,1% C
2.0% Nb

wurden in sieben Liter 25%iger Salpetersäure unter Rühren bei 80° Celsius sechs Stunden hng behandelt Die Lösung wurde vom Rückstand getrennt, sie enthielt nahezu das gesamte Kobalt, das mit dem Hartmetallschrott eingebracht wurde.

Der Rückstand wurde mit vier Liter Ammoniakwasser aufgerührt, wobei das Wolframoxidhydrat gelöst wurde, das sich durch die Salpetersäurebehandlung aus dem mischkristallfreiem Wolframcarbid gebildet hatte. Nach dem Trocknen blieb ein Rückstand von 404 g.

Analyse:

49.6Ψ0 W
18,40/0 Ti
16.70/0 Ta

5,0% Nb
2,6% O
8,05% C Die Rückstand wurde halbiert und nach getrennten Methoden weiterverarbeitet:

Die erste Hälfte wurde sechs Stunden lang mit einem Liter 5%iger Flußsäure gerührt. Es resultierten nach dem Trocknen 178 g Mischcarbid mit folgender Analyse:

55,6% W	0,03% Fe
16,2% Ti	0,04% Co /
14,6% Ta	0,08% ChL-R.
4,1% Nb	0,01% H
9,l%ges.C	0,05% N
0,09% fr. C	0,09% O

Mittlere Korngröße: 13 μπι(FSSS)

Der zweiten Hälfte wurden 2,0% Ruß zugemischt; sie wurde bei 1700° Celsius im Vakuum nachcarburiert Nach dem Aufmahlen enthielt dieses Produkt:

50,05% W	0,05% Fe
183% Ti	0,06% Co
16,9% Ta	0,002% H
5,1% Nb	0.04% N
9,18% ges. C	0,10% O
O,12O/o fr. C	0,05% ChL-R

Mittlere Korngröße: 2,5 μιπ (FSSS)

Die Strukturuntersuchung ergab, daß eine reine Mischkristallphase vorliegt

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufarbeitung von TaWTi-Carbid und/oder NbWTi-C u-bid-haltigeni Hartmetallschrott, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemetall Kobalt oder Nickel bei erhöhter Temperatur mit 10 bis 30%iger Salpetersäure herausgelöst wird, wobei das nicht als Mischkristall gebundene Wolframcarbid in Wolframoxidhydrat umgewandelt und mit alkalischen Medien gelöst wird und anschließend die TaWTi-Carbid-und/oder NbWTi-Carbidmischkristalle nach einer zusätzlichen Behandlung in 5 bis 10%iger Flußsäure in reiner Form erhalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Flußsäure-Behandlung eine Nachcarburierung der Carbidmischkristalle im Vakuum bei 1500 bis 2000° Calsius vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur, bei der mit Salpetersäure behandelt wird, 60-90" C beträgt