KR100700197B1 - Process for Manufacturing Sintered Materials Containing Cobalt Component - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탈황용 코발트 성분을 함유하는 촉매 폐스크랩을 재활용하여 코발트 함유된 소결 합금 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a cobalt-containing sintered alloy by recycling a catalyst waste scrap containing a cobalt component for desulfurization.
본 발명은 탈황용 코발트 성분을 함유하는 유기물과 혼합된 고체 상태의 촉매 스크랩 덩어리를 재활용하여 코발트 함유된 소결합금을 제조하는 방법에 있어서, 촉매 스크랩 덩어리를 분쇄하는 단계; 분쇄된 촉매 스크랩 덩어리를 대기 분위기하에서 600℃내지 1000℃사이의 온도에서 열처리하여 코발트계 산화물을 제조하는 단계; 상기 코발트계 산화물 분말을 750℃내지 1000℃사이의 온도에서 환원성분위기하에서 열처리하여 코발트계 분말을 얻는 단계; 및 상기 코발트계 분말을 반드시 포함하여 Sn, Fe, Ni, Cu 중 1종 이상의 분말 95 중량% 내지 98 중량%와, 잔부인 다이아몬드 분말을 혼합하고 10 MPa이상 70 MPa이하의 압력을 가하여 800℃내지 1000℃사이의 온도에서 5분 동안 열간 가압 소결하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 이렇게 제조된 코발트를 함유된 다이아몬드 소결 합금은 기존의 방법으로 얻는 것보다 경제적이다. The present invention provides a method for producing a cobalt-containing small binder by recycling a catalyst scrap mass in a solid state mixed with an organic material containing a cobalt component for desulfurization, comprising the steps of: pulverizing the catalyst scrap mass; Thermally treating the pulverized catalyst scrap mass at a temperature between 600 ° C. and 1000 ° C. to produce a cobalt oxide; Obtaining the cobalt-based powder by heat treating the cobalt-based oxide powder at a temperature between 750 ° C. and 1000 ° C. under a reducing component crisis; And 95 wt% to 98 wt% of at least one powder among Sn, Fe, Ni, and Cu, including the cobalt-based powder, and the remaining diamond powder, and applying a pressure of 10 MPa or more and 70 MPa or less to 800 ° C. And hot press sintering for 5 minutes at a temperature between 1000 ° C. Cobalt-containing diamond sintered alloys thus produced are more economical than those obtained by conventional methods.
코발트 폐촉매, 코발트 분말, 다이아몬드 공구, 소결Cobalt Waste Catalyst, Cobalt Powder, Diamond Tools, Sintered
Description
표 1은 본 발명에 따라 제조된 코발트 함유된 초경 소결합금과 비교 예를 나타내는 합금의 밀도, 경도 및 마모량을 나타내는 표이다. Table 1 is a table showing the density, hardness and wear amount of the cobalt-containing cemented carbide prepared according to the present invention and the alloy showing a comparative example.
표 2는 본 발명에 따라 제조된 코발트 함유된 다아아몬드 소결합금과 비교 예를 나타내는 합금의 밀도, 경도 및 마모량을 나타내는 표이다. Table 2 is a table showing the density, hardness and wear amount of the alloy showing the comparative example with the cobalt-containing diamond small alloy prepared according to the present invention.
본 발명은 탈황용 코발트 성분을 함유하는 촉매 폐스크랩을 재활용하여 코발트 함유된 소결 합금 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 촉매 폐스크랩에서 코발트계 분말을 제조하고 이를 원료로 하여 코발트 함유된 다이아몬드 소결합금을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a cobalt-containing sintered alloy by recycling a catalyst waste scrap containing a cobalt component for desulfurization, and more particularly, to prepare a cobalt-based powder from a catalyst waste scrap and to cobalt-containing diamond sintering It relates to a method for producing an alloy.
정유 공장 등에서 탈황공정에서 코발트 성분을 함유하는 촉매를 사용하는데 사용된 폐스크랩은 다량의 유기물에 코발트 성분이 약 5내지 15중량%를 함유하고 있다. 이러한 스크랩은 매립되거나 폐기되고 있다. 따라서 이를 원료로 코발트 분 말을 제조하는 것은 경제적으로 매우 유용하다. The waste scrap used in the oil refining plant to use the catalyst containing the cobalt component in the desulfurization process contains about 5 to 15% by weight of the cobalt component in a large amount of organic matter. Such scrap is being landfilled or disposed of. Therefore, it is very economically useful to prepare cobalt powder as a raw material.
코발트 함유된 소결 합금은 주로 코발트 함유된 초경합금과 코발트 함유된 다이아몬드소결 합금으로 구분할 수 있으며 가장 많이 사용되고 있다. 내마모용 금형, 다이, 펀치 등에 사용되는 코발트 함유된 초경 소결 합금은 주로 경질의 WC가 주성분이고 상황에 따라서 입성장 억제제로 0중량 %내지 약 1.5중량%의 크롬탄화물, 바나듐탄화물, 탄탈늄 카바이드 및 기지상의 역할을 하는 Co성분이 약 6중량%에서 30중량% 정도 첨가된 소결 합금이다. 절삭 공구에 사용되는 코발트 함유된 초경 소결합금은 WC-Co계에서 WC의 일부인 약 7중량 %내지 30중량%가 TiC, TaC, NbC 등 타탄화물로 대치되어 첨가되어 절삭 성능을 향상시킨 합금이다. Cobalt-containing sintered alloys are mainly classified into cobalt-containing cemented carbides and cobalt-containing diamond sintered alloys, and are most commonly used. Cobalt-containing carbide sintered alloys used in wear-resistant molds, dies, punches, etc. are mainly composed of hard WC and are grain growth inhibitors depending on the situation. And a sintered alloy in which about 6% by weight to 30% by weight of the Co component serving as a known phase is added. Cobalt-containing cemented carbide used in cutting tools is an alloy that improves cutting performance by adding about 7% to 30% by weight of a part of the WC in the WC-Co system by replacing other carbides such as TiC, TaC, and NbC.
일반적으로 코발트 함유된 초경 소결 합금의 제조공정은 주성분인 WC를 비롯한 탄화물계 분말과 코발트 분말을 볼밀링에 의하여 분쇄 및 혼합한 후, 성형 및 소결 공정을 통하여 제조된다. 여기에 첨가되는 코발트 분말은 고가의 전략 원소이고 국제 시장에서 가격 변동이 심하여 폭등하기도 하는 분말이다. 보다 경제적으로 초경합금을 제조하기 위하여 보다 저렴한 코발트의 사용이 필요하다. In general, the manufacturing process of the cobalt-containing cemented carbide sintered alloy is pulverized and mixed with a carbide powder and cobalt powder, including the main component WC by ball milling, and then produced through a molding and sintering process. Cobalt powder added thereto is an expensive strategic element and a powder that soared due to severe price fluctuations in the international market. The use of cheaper cobalt is necessary to produce cemented carbides more economically.
코발트 함유된 다이아몬드 소결 합금은 경질상인 다이아몬드 약 2중량%내지 5중량%, 기지상으로 Co, Cu, Sn, Fe, Ni 등의 성분이 약 95중량%내지 98중량%로 구성된 소결 합금이다. 이러한 다이아몬드 공구는 석재 절단, 도로 아스팔트 절단 및 콘크리트 절단에 사용되고 있다. 이러한 공구에서도 코발트 성분이 중요한 원료이고 제조 원가 절감을 위하여 저가의 코발트 원료를 사용하는 것이 필요하다.The cobalt-containing diamond sintered alloy is a sintered alloy composed of about 2% to 5% by weight of the hard phase diamond, and about 95% to 98% by weight of components such as Co, Cu, Sn, Fe, and Ni. These diamond tools are used for stone cutting, road asphalt cutting and concrete cutting. In such a tool, cobalt is an important raw material and it is necessary to use a low cost cobalt raw material to reduce manufacturing costs.
따라서 본 발명의 목적은 탈황용 코발트 성분을 함유하는 촉매 폐스크랩을 재활용하여 Co 분말을 제조하고 이러한 코발트계 분말과 탄화물 분말이나 다이아몬드 분말을 혼합하여 성형, 소결하여 보다 경제적으로 코발트 함유된 초경 소결 합금 이나 코발트 함유된 다이아몬드 소결합금을 제조하는 방법에 관한 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to produce a Co powder by recycling catalyst waste scrap containing a cobalt component for desulfurization, and cobalt-containing sintered alloy containing cobalt-based powder and carbide powder or diamond powder to form and sinter more economically. Or a method for producing a cobalt-containing diamond sintered alloy.
상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 코발트 함유된 다이아몬드 소결 합금의 제조 방법은, 5 내지 15중량%의 탈황용 코발트 성분과 잔부인 유기물이 혼합된 고체 상태의 촉매 스크랩 덩어리를 재활용하여 코발트 함유된 소결합금을 제조하는 방법에 있어서, 촉매 스크랩 덩어리를 분쇄하는 단계; 분쇄된 촉매 스크랩 덩어리를 대기 분위기하에서 600℃내지 1000℃사이의 온도에서 열처리하여 코발트계 산화물을 제조하는 단계; 상기 코발트계 산화물 분말을 750℃내지 1000℃사이의 온도에서 환원성분위기하에서 열처리하여 코발트계 분말을 얻는 단계; 및 상기 코발트계 분말을 반드시 포함하여 Sn, Fe, Ni, Cu 중 1종 이상의 분말 95 중량% 내지 98 중량%와, 잔부인 다이아몬드 분말을 혼합하고 10 MPa이상 70 MPa이하의 압력을 가하여 800℃내지 1000℃사이의 온도에서 5분 동안 열간 가압 소결하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. The method for producing a cobalt-containing diamond sintered alloy according to the present invention for achieving the above object is to recycle a cobalt-containing catalyst scrap lump in a solid state mixed with 5 to 15% by weight of a cobalt component for desulfurization and the remaining organic matter. CLAIMS 1. A method of making a small bond comprising the steps of: grinding a catalyst scrap mass; Thermally treating the pulverized catalyst scrap mass at a temperature between 600 ° C. and 1000 ° C. to produce a cobalt oxide; Obtaining the cobalt-based powder by heat treating the cobalt-based oxide powder at a temperature between 750 ° C. and 1000 ° C. under a reducing component crisis; And 95 wt% to 98 wt% of at least one powder among Sn, Fe, Ni, and Cu, including the cobalt-based powder, and the remaining diamond powder, and applying a pressure of 10 MPa or more and 70 MPa or less to 800 ° C. Hot press sintering for 5 minutes at a temperature between 1000 ℃; characterized in that comprises a.
상기 코발트계 분말은 34.5 중량%가 포함됨을 특징으로 한다. The cobalt-based powder is characterized in that 34.5% by weight is included.
상기 촉매 스크랩덩어리를 분쇄하는 단계에서, 상기 촉매 스크랩덩어리는 직경이 70㎜이하로 분쇄됨을 특징으로 한다. In the step of crushing the catalyst scrap mass, the catalyst scrap mass is characterized in that the diameter is crushed to 70mm or less.
상기 코발트계 산화물 분말을 2시간 동안 열처리함을 특징으로 한다.
상기 열간 가압 소결 단계는 방전 플라즈마를 이용하여 진행됨을 특징으로 한다. The cobalt oxide powder is heat-treated for 2 hours.
The hot pressure sintering step is characterized in that the progress using the discharge plasma.
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이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.
먼저, 5 내지 15중량%의 탈황용 코발트 성분과 잔부인 유기물이 혼합된 고체 상태의 촉매 스크랩 덩어리를 가급적 적게 분쇄하여 장입 원료와 공기와 접촉을 활발히 해주는 것이 바람직하다. 직경이나 두께가 약 70 mm 이상이면 하소 시간이 너무 오래 걸려 비경제적이므로 70 mm 이하로 하는 것이 바람직하다. First, it is preferable to grind as little as possible the solid catalyst scrap mass in which the cobalt component for desulfurization and the remainder of the organic substance are mixed to make contact with the charging raw material and the air. If the diameter or the thickness is about 70 mm or more, the calcination time is too long and it is uneconomical.
분쇄된 촉매 스크랩 덩어리는 유기물이 약 85 중량% 정도 함유하고 있으므로 대기 분위기중 열처리하여 유기물을 제거하고 코발트 산화물을 얻는 것이 필요하다. 상기 하소 열처리는 600℃내지 1000℃사이의 온도에서 열처리하는 것이 바람직하다. 상기 하소 열처리 온도가 600℃보다 낮으면, 유기물을 제거하는 데 시간이 너무 소요되어 비경제적이고 1000℃ 이상의 온도에서 하소하면 얻어지는 코발트계 산화물 입자들이 너무 성장하여 수 마이크론급 크기의 분말을 얻을 수가 없다. Since the pulverized catalyst scrap lump contains about 85% by weight of organic matter, it is necessary to heat-treat it in an atmospheric atmosphere to remove the organic matter and obtain cobalt oxide. The calcination heat treatment is preferably a heat treatment at a temperature of 600 ℃ to 1000 ℃. If the calcination heat treatment temperature is lower than 600 ℃, it takes too long to remove the organic material is uneconomical, if the calcined at a temperature of 1000 ℃ or more cobalt-based oxide particles are grown too much to obtain a powder of several microns.
상기에서 제조된 코발트계 산화물 분말을 환원하여 코발트계 분말을 제조하는 열처리는 750℃내지 1000℃사이의 온도에서 환원성 분위기중 하는 것이 바람직하다. 환원 온도가 750℃ 이하이면, 환원 처리 시간이 길어지거나 환원이 제대로 이루어지지 않으며, 1000℃ 이상에서는 코발트 입자들이 성장하여 수 마이크론급 크기의 입자를 얻을 수 없다. The heat treatment for producing the cobalt-based powder by reducing the cobalt-based oxide powder prepared above is preferably in a reducing atmosphere at a temperature of 750 ℃ to 1000 ℃. If the reduction temperature is 750 ° C. or less, the reduction treatment time is long or the reduction is not performed properly, and the cobalt particles grow at 1000 ° C. or more to obtain particles having a size of several microns.
그 다음, 상기 코발트계 분말 6 중량%내지 30 중량%와 WC를 주성분으로 포함하여 Cr3C2, VC, TiC, TaC, NbC 등 탄화물 분말 1종 이상의 분말을 60 중량%내지 94중량%를 정량하여 볼밀링으로 혼합하고 원하는 금형에 분말을 투입하여 성형한 후 1320℃내지 1470℃사이의 온도에서 진공 소결하는 WC-Co계 초경합금을 제조할 수 있다. 여기서, 소결온도가 1320℃이하이면 Co-C계 기지상이 고상이므로 액상소결에 의하여 치밀화시키기가 어렵고 1470℃이상의 온도에서 WC입자가 너무 성장하거나 시편 형상이 균일하게 유지되지 않아 좋지 않다. Then, 6 wt% to 30 wt% of the cobalt-based powder and WC as a main component to determine the weight of 60 wt% to 94 wt% of one or more powders of carbide powder such as Cr 3 C 2 , VC, TiC, TaC, NbC After mixing by ball milling and molding the powder into a desired mold, it is possible to produce a WC-Co-based cemented carbide is vacuum sintered at a temperature of 1320 ℃ to 1470 ℃. Here, if the sintering temperature is less than 1320 ℃ Co-C-based matrix is a solid phase, it is difficult to densify by liquid phase sintering and WC particles do not grow too much or the specimen shape is not maintained uniform at a temperature of 1470 ℃ or more is not good.
한편, 코발트 결합제를 갖는 다이아몬드 소재 제조 방법에서는 폐촉매를 하소 및 환원에 의하여 코발트계 분말을 반드시 포함하여 Sn, Fe, Ni, Cu 등 1종 이상의 분말 95 중량% 내지 98 중량%와 다이아몬드 분말 및 기타 불가피한 불순물 2 중량% 내지 5 중량%를 혼합하고 다이에 장입한 후 10 MPa이상 70 MPa이하의 압력을 가하여 800℃내지 1000℃사이의 온도에서 소결하여 코발트 결합제를 갖는 다이아몬드 공구 소재를 제조할 수 있다. On the other hand, in the method of producing a diamond material having a cobalt binder, 95 wt% to 98 wt% of one or more powders such as Sn, Fe, Ni, Cu, including diamond powders, and the like must be included by calcination and reduction of the waste catalyst. 2 to 5 wt% of unavoidable impurities may be mixed and charged into a die, and then sintered at a temperature between 800 ° C and 1000 ° C by applying a pressure of 10 MPa or more and 70 MPa or less to prepare a diamond tool material having a cobalt binder. .
여기서, 압력이 10 MPa으로 너무 낮으면 소결중 기공이 없어지기가 어렵고 70 MPa이상이면 흑연 다이 재료가 파손되기 쉬우므로 10 MPa이상 70 MPa이하의 압력을 가하는 것이 바람직하다. 또한, 소결온도가 800℃이하이면 치밀화가 어렵고 1000℃이상에서는 다이아몬드상이 열화되므로 800℃내지 1000℃사이의 온도에서 소결하는 것이 바람직하다. Here, if the pressure is too low at 10 MPa, it is difficult to eliminate pores during sintering, and if it is 70 MPa or more, the graphite die material is easily broken, so it is preferable to apply a pressure of 10 MPa or more and 70 MPa or less. In addition, when the sintering temperature is 800 ° C. or less, densification is difficult, and since the diamond phase deteriorates at 1000 ° C. or more, it is preferable to sinter at a temperature between 800 ° C. and 1000 ° C.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 1 을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
비교 예1Comparative Example 1
유기물이 함유된 코발트 촉매 스크랩 덩어리를 두께가 약 40 mm이하로 분쇄하였다. 분쇄된 유기물이 함유된 코발트 촉매 스크랩을 대기분위기에서 400℃에서 2시간 동안 유지하는 하소 열처리를 행하였다. 하소된 코발트 산화물을 수소 분위기로 장입하여 800℃에서 2시간 동안 유지하였다. 이렇게 얻은 코발트 분말 12 중량%, WC 분말 87 중량%, 크롬탄화물 및 바나듐 탄화물 분말 1 중량%를 24시간 동안 볼밀링에 의하여 혼합하였고 직경 15 mm의 다이에 분말 3.5 g을 충진한 후 1500 kg/cm2의 압력으로 성형한 후 진공 소결로에 장입하여 진공분위기에서 1400℃에서 30분 동안 소결하였다. 소결 밀도 및 Rockwell 경도(HRA, 60kg 하중)를 측정하였고 알루미나를 상대재로 30N의 하중 하에서 400 rpm으로 1시간 회전하여 마모된 초경시편의 높이를 측정하였다. Cobalt catalyst scrap lumps containing organic matter were ground to a thickness of about 40 mm or less. The cobalt catalyst scrap containing the pulverized organic material was subjected to calcination heat treatment for 2 hours at 400 ° C. in an air atmosphere. The calcined cobalt oxide was charged into a hydrogen atmosphere and kept at 800 ° C. for 2 hours. 12% by weight of cobalt powder, 87% by weight of WC powder, 1% by weight of chromium carbide and vanadium carbide powder were mixed by ball milling for 24 hours, and then filled with a die having a diameter of 15 mm, 3.5 g of powder, and 1500 kg / cm. After molding at a pressure of 2 , charged into a vacuum sintering furnace and sintered at 1400 ° C. for 30 minutes in a vacuum atmosphere. The sintered density and Rockwell hardness (HRA, 60kg load) were measured, and the height of the worn cemented carbide specimens was measured by rotating alumina at 400 rpm for 1 hour under the load of 30N.
소결된 시편의 상대 밀도는 92%로 낮았고 폐촉매의 하소 후에도 유기물들이 잔존하므로 소결시 과잉의 탄소 등이 잔존하여 소결중 기공이 형성되기 때문이다. This is because the relative density of the sintered specimens was low as 92%, and organic matter remained after calcination of the spent catalyst, so that excess carbon and the like remained during sintering to form pores during sintering.
비교 예2Comparative Example 2
분쇄된 유기물이 함유된 코발트 촉매 스크랩을 대기분위기에서 500℃에서 2시간동안 유지하는 하소 열처리를 행하였다. 이후의 분말 혼합, 성형 및 소결 조건, 및 시험 평가 조건은 비교 예1과 같았다. The cobalt catalyst scrap containing the pulverized organic material was subjected to calcination heat treatment at 500 ° C. for 2 hours in an air atmosphere. Subsequent powder mixing, molding and sintering conditions, and test evaluation conditions were the same as in Comparative Example 1.
소결된 시편의 상대 밀도는 93%로 낮았고 폐촉매의 하소 후에도 유기물들이 잔존하므로 소결시 과잉의 탄소 등이 잔존하여 소결중 기공이 형성되기 때문이다. This is because the relative density of the sintered specimens was low as 93%, and organic matter remained after calcination of the spent catalyst, so that excess carbon and the like remained during sintering and pores were formed during sintering.
실시 예1Example 1
분쇄된 유기물이 함유된 코발트 촉매 스크랩을 대기분위기에서 800℃에서 2시간동안 유지하는 하소 열처리를 행하였다. 이후의 분말 혼합, 성형 및 소결 조건, 및 시험 평가 조건은 비교 예1과 같았다. The cobalt catalyst scrap containing the pulverized organic material was subjected to calcination heat treatment at 800 ° C. for 2 hours in an air atmosphere. Subsequent powder mixing, molding and sintering conditions, and test evaluation conditions were the same as in Comparative Example 1.
소결된 시편의 상대 밀도는 99.4%로 높았고 경도도 비교 예 1 및 2의 시편보다 보다 높았고 마모도 비교 예 1 및 2의 시편보다 작아서 내마모성이 우수하였다. The relative density of the sintered specimens was high as 99.4%, the hardness was higher than the specimens of Comparative Examples 1 and 2, and the abrasion resistance was smaller than that of the Comparative Examples 1 and 2, resulting in excellent wear resistance.
실시 예2Example 2
분쇄된 유기물이 함유된 코발트 촉매 스크랩을 대기분위기에서 900℃에서 2시간동안 유지하는 하소 열처리를 행하였다. 이후의 분말 혼합, 성형 및 소결 조건, 및 시험 평가 조건은 비교 예 1과 같았다. The cobalt catalyst scrap containing the pulverized organic material was subjected to calcination heat treatment at 900 ° C. for 2 hours in an air atmosphere. Subsequent powder mixing, molding and sintering conditions, and test evaluation conditions were the same as in Comparative Example 1.
소결된 시편의 상대 밀도는 99.5%로 높았고 경도도 비교 예 1 및 2의 시편보다 보다 높았고 마모도 비교 예 1 및 2의 시편보다 작아서 내마모성이 우수하였다. The relative density of the sintered specimen was 99.5%, the hardness was higher than that of Comparative Examples 1 and 2, and the abrasion resistance was smaller than that of Comparative Examples 1 and 2.
비교 예3Comparative Example 3
분쇄된 유기물이 함유된 코발트 촉매 스크랩을 대기분위기에서 900℃에서 2시간동안 유지하는 하소 열처리를 행하였다. 하소된 코발트산화물을 수소분위기로 장입하여 700℃에서 2시간 동안 유지하였다. 이후의 분말 혼합, 성형 및 소결 조건, 및 시험 평가 조건은 비교 예1과 같았다. The cobalt catalyst scrap containing the pulverized organic material was subjected to calcination heat treatment at 900 ° C. for 2 hours in an air atmosphere. The calcined cobalt oxide was charged into a hydrogen atmosphere and maintained at 700 ° C. for 2 hours. Subsequent powder mixing, molding and sintering conditions, and test evaluation conditions were the same as in Comparative Example 1.
소결된 시편의 상대 밀도는 94%로 낮았고 폐촉매의 하소 후에도 유기물들이 잔존하므로 소결시 과잉의 탄소 등이 잔존하여 소결중 기공이 형성되기 때문이다. This is because the relative density of the sintered specimens was low as 94%, and organic matter remained after calcination of the spent catalyst, so that excess carbon and the like remained during sintering to form pores during sintering.
비교 예4Comparative Example 4
비교 예3과 다른 조건은 동일하며 환원온도만 1100℃로 변경된 경우이다. The conditions different from Comparative Example 3 are the same and only the reduction temperature is changed to 1100 ° C.
소결된 시편의 상대 밀도는 94%로 낮았고 환원후 분말이 크므로 환원중 분말의 합체가 심하여 성형, 소결후 응집체간에 기공들이 잔류하여 상대밀도가 낮았다. The relative density of the sintered specimens was low as 94% and the powder was large after reduction, so the coalescence of the powder was severe during reduction, and the relative density was low because pores remained between the aggregates after molding and sintering.
실시 예3Example 3
비교 예3과 다른 조건은 동일하며 환원온도만 800℃로 변경된 경우이다.The conditions different from Comparative Example 3 were the same, and only the reduction temperature was changed to 800 ° C.
소결된 시편의 상대 밀도는 99.6%로 높았다. The relative density of the sintered specimens was as high as 99.6%.
비교 예5Comparative Example 5
실시 예3과 다른 조건은 동일하며 소결 온도만 1300℃로 변경된 경우이다. 소결된 시편의 상대 밀도는 92%로 낮았다. The conditions different from Example 3 are the same, and only the sintering temperature is changed to 1300 ° C. The relative density of the sintered specimens was as low as 92%.
비교 예6Comparative Example 6
실시 예3과 다른 조건은 동일하며 소결 온도만 1530℃로 변경된 경우이다. 소결된 시편후 제형상을 유지하기가 어려웠다. The condition different from Example 3 is the same and only the sintering temperature is changed to 1530 degreeC. It was difficult to maintain the formulation phase after sintered specimens.
실시 예4Example 4
비교 예5와 다른 조건은 동일하며 소결 온도만 1350℃로 변경된 경우이다. Conditions different from those of Comparative Example 5 were the same, and only the sintering temperature was changed to 1350 ° C.
소결된 시편의 상대 밀도는 99.0%로 높았다. The relative density of the sintered specimens was as high as 99.0%.
실시 예5Example 5
비교 예5와 다른 조건은 동일하며 소결 온도만 1450℃로 변경된 경우이다. Conditions different from those of Comparative Example 5 were the same, and only the sintering temperature was changed to 1450 ° C.
소결된 시편의 상대 밀도는 99.6%로 높았다. The relative density of the sintered specimens was as high as 99.6%.
실시 예 1, 2, 3, 4, 5 조건이 비교 예 1, 2, 3, 4, 5, 6에 비하여 소결 밀도 및 경도 높았고 마모량는 작아 내마모성이 우수하였다. Examples 1, 2, 3, 4, and 5 conditions were higher in sinter density and hardness than in Comparative Examples 1, 2, 3, 4, 5, and 6, and the wear amount was small, and thus the wear resistance was excellent.
이하, 본 발명의 바람직한 다른 실시 예를 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, another preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.
비교 예7Comparative Example 7
유기물이 함유된 코발트 촉매 스크랩 덩어리를 두께가 약 40 mm이하로 분쇄하였다. 분쇄된 유기물이 함유된 코발트 촉매 스크랩를 대기분위기에서 400℃에서 2시간동안 유지하는 하소 열처리를 행하였다. 하소된 코발트 산화물을 수소분위기로 장입하여 800℃에서 2시간 동안 유지하였다. 이렇게 얻은 코발트 분말 34.5 중량%, 다이야몬드 분말 2 중량%, Fe 분말 25 중량%, Ni 분말 10중량%, Cu 분말 20 중량 % 및 Sn 분말 3.5 중량 %를 혼합하였고 직경 15 mm의 다이에 분말을 충진한 후 500 kg/cm2의 압력으로 900℃에서 5분 동안 방전 플라즈마 열간 가압 소결을 하였다. 소결 밀도 및 경도(HRB, 100 kg 하중)를 측정하였고 알루미나를 상대재로 30N의 하중 하에서 400 rpm으로 1시간동안 회전하여 마모된 다이아몬드-코발트계 시편의 높이를 측정하였다. Cobalt catalyst scrap lumps containing organic matter were ground to a thickness of about 40 mm or less. The cobalt catalyst scrap containing the pulverized organic material was subjected to calcination heat treatment for 2 hours at 400 ° C. in an air atmosphere. The calcined cobalt oxide was charged into a hydrogen atmosphere and maintained at 800 ° C. for 2 hours. 34.5% by weight of cobalt powder, 2% by weight of diamond powder, 25% by weight of Fe powder, 10% by weight of Ni powder, 20% by weight of Cu powder and 3.5% by weight of Sn powder were mixed and the powder was filled into a die having a diameter of 15 mm. After that, discharge plasma hot press sintering was performed at 900 ° C. for 5 minutes at a pressure of 500 kg / cm 2 . The sintered density and hardness (HRB, 100 kg load) were measured and the height of the worn diamond-cobalt specimens was measured by rotating alumina at 400 rpm for 1 hour under a load of 30 N.
소결된 시편의 상대 밀도는 87%로 낮았고 폐촉매의 하소 후에도 유기물들이 잔존하므로 소결시 과잉의 탄소 등이 잔존하여 소결중 기공이 형성되기 때문이다. This is because the relative density of the sintered specimen was low as 87%, and organic matter remained after calcination of the spent catalyst, so that excess carbon and the like remained during sintering to form pores during sintering.
비교 예8Comparative Example 8
분쇄된 유기물이 함유된 코발트 촉매 스크랩을 대기분위기에서 500℃에서 2 시간동안 유지하는 하소 열처리를 행하였다. 이후의 분말 환원, 분말혼합, 성형 및 소결 조건, 및 시험 평가 조건은 비교 예7과 같았다. The cobalt catalyst scrap containing the pulverized organic material was subjected to calcination heat treatment for 2 hours at 500 ° C. in an air atmosphere. Subsequent powder reduction, powder mixing, molding and sintering conditions, and test evaluation conditions were the same as in Comparative Example 7.
소결된 시편의 상대 밀도는 88%로 낮았고 폐촉매의 하소 후에도 유기물들이 잔존하므로 소결시 과잉의 탄소 등이 잔존하여 소결중 기공이 형성되기 때문이다. This is because the relative density of the sintered specimens was low as 88%, and organic matter remained after calcination of the spent catalyst, so that excess carbon and the like remained during sintering to form pores during sintering.
실시 예6Example 6
분쇄된 유기물이 함유된 코발트 촉매 스크랩을 대기분위기에서 800℃에서 2시간 동안 유지하는 하소 열처리를 행하였다. 하소된 코발트산화물을 수소분위기로 장입하여 800℃에서 2시간 동안 유지하였다. 이후의 분말 혼합, 성형 및 소결 조건, 및 시험 평가 조건은 비교 예7과 같았다. The cobalt catalyst scrap containing the pulverized organic material was subjected to calcination heat treatment at 800 ° C. for 2 hours in an air atmosphere. The calcined cobalt oxide was charged into a hydrogen atmosphere and maintained at 800 ° C. for 2 hours. Subsequent powder mixing, molding and sintering conditions, and test evaluation conditions were the same as in Comparative Example 7.
소결된 시편의 상대 밀도는 96 %로 높았고 경도값도 비교 예 7, 8괴 비교하여 높은 값을 나타내였고 마모 높이도 비교 예 7, 8괴 비교하여 낮은 값을 나타내여 내마모성이 우수함을 알 수 있다. The relative density of the sintered specimens was high as 96%, and the hardness value was higher than that of Comparative Example 7, 8 masses, and the wear height was also lower than that of Comparative Example 7, 8 masses. .
실시 예7Example 7
분쇄된 유기물이 함유된 코발트 촉매 스크랩을 대기분위기에서 900℃에서 2시간동안 유지하는 하소 열처리를 행하였다. 하소된 코발트 산화물을 수소분위기로 장입하여 900℃에서 2시간 동안 유지하였다. 이후의 분말 혼합, 성형 및 소결 조건, 및 시험 평가 조건은 비교 예7과 같았다. 소결된 시편의 상대 밀도는 96 %로 높았고 경도값도 비교 예 7, 8괴 비교하여 높은 값을 나타내였고 마모 높이도 비교 예 7, 8괴 비교하여 낮은 값을 나타내어 내마모성이 우수함을 알 수 있다. The cobalt catalyst scrap containing the pulverized organic material was subjected to calcination heat treatment at 900 ° C. for 2 hours in an air atmosphere. The calcined cobalt oxide was charged into a hydrogen atmosphere and maintained at 900 ° C. for 2 hours. Subsequent powder mixing, molding and sintering conditions, and test evaluation conditions were the same as in Comparative Example 7. The relative density of the sintered specimens was high as 96%, and the hardness value was higher than that of Comparative Example 7, 8, and the wear height was also lower than that of Comparative Example 7, 8.
비교 예9Comparative Example 9
분쇄된 유기물이 함유된 코발트 촉매 스크랩을 대기분위기에서 900℃에서 2시간동안 유지하는 하소 열처리를 행하였다. 하소된 코발트 산화물을 수소분위기로 장입하여 700℃에서 2시간 동안 유지하였다. 이후의 분말 혼합, 성형 및 소결 조건, 및 시험 평가 조건은 비교 예7과 같았다. The cobalt catalyst scrap containing the pulverized organic material was subjected to calcination heat treatment at 900 ° C. for 2 hours in an air atmosphere. The calcined cobalt oxide was charged into a hydrogen atmosphere and maintained at 700 ° C. for 2 hours. Subsequent powder mixing, molding and sintering conditions, and test evaluation conditions were the same as in Comparative Example 7.
비교 예10Comparative Example 10
분쇄된 유기물이 함유된 코발트 촉매 스크랩을 대기분위기에서 900℃에서 2시간동안 유지하는 하소 열처리를 행하였다. 하소된 코발트산화물을 수소분위기로 장입하여 1100℃에서 2시간 동안 유지하였다. 이후의 분말 혼합, 성형 및 소결 조건, 및 시험 평가 조건은 비교 예7과 같았다. The cobalt catalyst scrap containing the pulverized organic material was subjected to calcination heat treatment at 900 ° C. for 2 hours in an air atmosphere. The calcined cobalt oxide was charged into a hydrogen atmosphere and maintained at 1100 ° C. for 2 hours. Subsequent powder mixing, molding and sintering conditions, and test evaluation conditions were the same as in Comparative Example 7.
실시 예8Example 8
분쇄된 유기물이 함유된 코발트 촉매 스크랩을 대기분위기에서 900℃에서 2시간동안 유지하는 하소 열처리를 행하였다. 하소된 코발트산화물을 수소분위기로 장입하여 800℃에서 2시간 동안 유지하였다. 이후의 분말 혼합, 성형 및 소결 조건, 및 시험 평가 조건은 비교 예7과 같았다. The cobalt catalyst scrap containing the pulverized organic material was subjected to calcination heat treatment at 900 ° C. for 2 hours in an air atmosphere. The calcined cobalt oxide was charged into a hydrogen atmosphere and maintained at 800 ° C. for 2 hours. Subsequent powder mixing, molding and sintering conditions, and test evaluation conditions were the same as in Comparative Example 7.
비교 예11Comparative Example 11
실시 예8과 다른 조건은 동일하며 단지, 분말 성형 압력이 5MPa이였다. The conditions different from those of Example 8 were the same, except that the powder molding pressure was 5 MPa.
비교 예12Comparative Example 12
실시 예8과 다른 조건은 동일하며 단지, 분말 성형 압력이 90MPa이였다. The conditions different from those of Example 8 were the same, except that the powder molding pressure was 90 MPa.
비교 예 13Comparative Example 13
실시 예8과 다른 조건은 동일하며 단지, 소결 온도가 700℃이였다.The conditions different from Example 8 were the same, but the sintering temperature was 700 degreeC.
비교 예 14Comparative Example 14
실시 예8과 다른 조건은 동일하며 단지, 소결 온도가 1100℃이였다.The conditions different from Example 8 were the same, but the sintering temperature was 1100 degreeC.
실시 예 9Example 9
실시 예8과 다른 조건은 동일하며 단지, 소결 온도가 850℃이였다.The conditions different from those of Example 8 were the same, except that the sintering temperature was 850 ° C.
소결된 시편의 상대 밀도는 97 %로 높았고 경도값도 비교 예 13, 14과 비교하여 높은 값을 나타내었고 마모 높이도 비교 예 13, 14와 비교하여 낮은 값을 나타내어 내마모성이 우수함을 알 수 있다. The relative density of the sintered specimens was high as 97%, the hardness value was also high compared to Comparative Examples 13 and 14, and the wear height was also low compared to Comparative Examples 13 and 14, indicating excellent wear resistance.
실시 예 10Example 10
실시 예8과 다른 조건은 동일하며 단지, 소결 온도가 950℃이였다.The conditions different from those of Example 8 were the same, except that the sintering temperature was 950 ° C.
소결된 시편의 상대 밀도는 97.5 %로 높았고 경도값도 비교 예 13, 14과 비교하여 높은 값을 나타내었고 마모 높이도 비교 예 13, 14와 비교하여 낮은 값을 나타내어 내마모성이 우수함을 알 수 있다. The relative density of the sintered specimen was 97.5%, and the hardness value was also high compared to Comparative Examples 13 and 14, and the wear height was also low compared to Comparative Examples 13 and 14, indicating excellent wear resistance.
실시 예 6,7, 8, 9, 10조건이 비교 예 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14에 비하여 소결 밀도 및 경도 높았고 마모량은 작아 내마모성이 좋았다. Examples 6,7, 8, 9, and 10 conditions were higher in sinter density and hardness than in Comparative Examples 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, and 14, and the wear amount was small and the wear resistance was good.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 근거하여 서술되었지만, 본 발명의 기술사상의 범주 내에서 다양한 변형 및 개량이 이루어질 수 있으며, 이러한 변형 및 개량도 본 발명에 속한다는 것을 이 분야에 종사하는 당업자라면 인지할 수 있을 것이다. Although described above based on the preferred embodiment of the present invention, various modifications and improvements can be made within the scope of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art that such modifications and improvements also belong to the present invention You will notice.
상술한 바와 같이, 본 발명은 탈황용 코발트 성분을 함유하는 고체 상태의 촉매 스크랩 덩어리를 분쇄하고 대기 분위기하에서 열처리하여 코발트계 산화물을 제조하고 환원성 분위기중 열처리하여 코발트계 분말을 얻고 코발트계 분말과 탄화물 분말이나 다이아몬드 분말을 혼합하여 성형, 소결함으로써 보다 경제적으로 코발트 함유된 초경 소결 합금 이나 코발트 함유된 다이아몬드 소결합금을 제조하는 방법을 제공하는 효과가 있다.As described above, the present invention provides a cobalt oxide powder by pulverizing a solid catalyst scrap agglomerate containing the cobalt component for desulfurization and heat treatment in an atmospheric atmosphere and heat treatment in a reducing atmosphere to obtain a cobalt powder and a cobalt powder and carbide It is effective to provide a method of manufacturing cobalt-containing cemented carbide sintered alloy or cobalt-containing diamond small alloy by economically forming and sintering by mixing powder or diamond powder.
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