PL241474B1

PL241474B1 - Sposób recyklingu wiórów tytanowych

Info

Publication number: PL241474B1
Application number: PL417659A
Authority: PL
Inventors: Tomasz Dudziak; Piotr DUDEK; Piotr Dudek; Krzysztof Jaśkowiec; Adam Bitka; Edward CZEKAJ; Edward Czekaj
Original assignee: Inst Odlewnictwa
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2022-10-10
Also published as: PL417659A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób recyklingu wiórów tytanowych z czystego tytanu lub stopów: Ti6Al4V, Ti10V2Fe3Al, który polega na tym, że wióry o grubości od 5 mm do 20 mm moczy się w rozpuszczalniku organicznym o temperaturze od 40 do 50 stopni C w czasie od 20 do 40 minut. Następnie suszy się je w piecu komorowym w temperaturze od 100 do 150 stopni C, po czym czyszczone wióry tytanowe prasuje się w folii miedzianej o wysokiej czystości i grubości od 0,2 do 1 mm. W międzyczasie pozyskane odpady z czystej miedzi lub stopów miedzi o udziale ponad 95% Cu, oczyszczone uprzednio przez zamoczenie w organicznym rozpuszczalniku i osuszone, topi się w piecu indukcyjnym w temperaturze od 1100 do 1300 stopni C, a następnie do przetopionych odpadów miedzianych dodaje się zafoliowane wióry tytanowe w proporcji od 5 do 60% wagowych i pozostawia do całkowitego przetopienia. Uzyskany stop odlewa się do formy odlewniczej i pozostawia się do ostygnięcia, a po ostygnięciu poddaje się procesowi śrutowania za pomocą śrutownicy oraz szlifowania na tarczach szlifierskich w celu usunięcia warstwy tlenkowej.

Description

PL 241 474 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób recyclingu wiórów tytanowych z wytworzeniem niezwykle twardych odlewanych stopów na bazie miedzi.

Obróbka ubytkowa różnego rodzaju materiałów miedzi czy też stopów tytanu nieodzownie wiąże się z powstawaniem dużej ilości odpadów poprodukcyjnych w postaci wiórów czy też drobnych elementów o różnych kształtach. Odpady na bazie miedzi są łatwe do ponownego przetworzenia, natomiast istnieją duże problemy z recyklingiem wiórów tytanowych pochodzących czy to z czystego tytanu czy też z jego stopów: TisALV, TiioV2Fe3AI. Dlatego wióry powstałe w czasie procesu m.in. obróbki skrawaniem stopów czy też czystego tytanu, bardzo często niepoddawane są żadnemu procesowi recyklingu, co stanowi zarówno problem ekologiczny jak i ekonomiczny, zwłaszcza, że tytan jest materiałem drogim. Ponowna obróbka wiórów tytanowych stanowi poważny problem ze względu na ich rozwiniętą powierzchnię jak i na szybką reakcję z powietrzem atmosferycznym, która powoduje zapłon w wysokich temperaturach w różnych atmosferach.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu utylizacji wiórów z czystego tytanu lub trzech wybranych stopów tytanu: TisAkV, TiioV2Fe3AI.

Z japońskiego zgłoszenia patentowego JP2004299998 znany jest sposób recyklingu wiórów tytanowych, polegający na działaniu na nie amoniakiem, wodnym roztworem nadtlenku wodoru i ewentualnie kwasem. Według tego sposobu można otrzymać folię ochronną, ciekłą powłokę z tlenku tytanu, bądź nieorganiczne spoiwo.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że wióry z czystego tytanu lub stopów: TisALV, TiioV2Fe3AI o grubości od 5 mm do 20 mm pozyskane odpady z czystej miedzi lub stopów miedzi o udziale ponad 95% Cu moczy się w rozpuszczalniku organicznym o temperaturze od 40 do 50°C w czasie od 20 do 40 minut, a następnie suszy się w piecu komorowym w temperaturze od 100 do 150°C. Oczyszczone wióry tytanowe prasuje się za pomocą prasy o nacisku od i00 do i50 ton, a następnie zawija się w folię miedzianą o wysokiej czystości i grubości od 0,2 do 1 mm. W międzyczasie oczyszczone i osuszone odpady miedziane topi się w piecu indukcyjnym temperaturze od 1100 do 1300°C. Do przetopionych odpadów miedzianych dodaje się zafoliowane wióry tytanowe w proporcji od 5 do 60 % wagowych i pozostawia do całkowitego przetopienia. Następnie uzyskany stop odlewa się do formy odlewniczej i pozostawia się do ostygnięcia, a po ostygnięciu usuwa się warstwę tlenkową w procesie śrutowania za pomocą śrutownicy oraz szlifowania na tarczach szlifierskich.

Korzystnie oczyszczone wióry tytanowe i odpady miedziane przetrzymuje się w piecu komorowym od 4 do 10 godzin.

Korzystnie przetapianie odpadów miedzianych i zafoliowanych wiórów tytanowych odbywa się w atmosferze powietrza.

Korzystnie uzyskany stop odlewa się do formy odlewniczej po co najmniej 2 godzinach od zakończenia procesu topienia.

Korzystnie uzyskane odlewy śrutuje się za pomocą śrutownicy o średnicy śrutu od 2,00 do 2,40 mm przez okres co najmniej 20 minut.

Korzystnie uzyskane odlewy po zakończeniu śrutowania szlifuje się na tarczach szlifierskich o gradacji od 50 do 2500.

Główną zaletą przedstawionego rozwiązania jest możliwość wtórnego wykorzystania złomu metalicznego na bazie tytanu i miedzi. Sposób jest więc rozwiązaniem wspierającym ekologię, a przy tym tanim i nieskomplikowanym. W wyniku zastosowania przedmiotowego rozwiązania uzyskuje się stop o wysokich parametrach wytrzymałościowych na bazie Cu-Ti, który może być wykorzystywany na potrzeby łączenia stopów na bazie niklu.

Rozwiązanie według wynalazku zostało zilustrowane przykładami wykonania.

P r z y k ł a d I

Pozyskane elementy miedziane, na przykład czystą miedź transformatorową, oraz wióry o grubości od 5 mm do 20 mm na bazie stopu TisAkV czyści się przez zanurzenie w rozpuszczalniku organicznym przez okres 30 minut w temperaturze 45°C. Oczyszczone wióry i elementy miedziane suszy się w piecu komorowym w temperaturze 125°C przez okres 6 godzin. Następnie wysuszone wióry Ti, prasuje się za pomocą prasy o nacisku 125 ton i zawija się w folię miedzianą o wysokiej czystości i grubości 0,5 mm. Równocześnie czystą miedź transformatorową przetapia się w temperaturze 1200°C, po czym do stopionej miedzi dodaje się sprasowane zafoliowane wióry tytanowe. Proces

Claims

PL 241 474 B1 topienia zafoliowanych wiórów tytanowych prowadzi się w piecu indukcyjnym w atmosferze powietrza przez okres 1 godziny do całkowitego rozpuszczenia stopu na bazie Ti. Dodatek wagowy wiórów tytanowych do stopionej miedzi wynosi 30% wag. Uzyskany stop po okresie 2 godzin odlewa się do formy ceramicznej o żądanym kształcie. Odlany stop wystudzony materiał poddaje się procesowi śrutowania za pomocą śrutownicy o średnicy śrutu 2,00 mm przez okres 30 minut oraz szlifowania na tarczach szlifierskich o gradacji od 50, przez 200, 500 1200 i 2500 w celu usunięcia warstwy tlenkowej.

P r z y k ł a d II

Pozyskane elementy miedziane, na przykład czystą miedź transformatorową, oraz wióry o grubości od 5 mm do 20 mm na bazie stopu Ti10V2Fe3AI czyści się przez zanurzenie w rozpuszczalniku organicznym przez okres 40 minut w temperaturze 45°C.

Oczyszczone wióry i elementy miedziane suszy się w piecu komorowym w temperaturze 150°C przez okres 10 godzin. Następnie wysuszone wióry Ti, prasuje się za pomocą prasy o nacisku 140 ton i zawija się w folę miedzianą o wysokiej czystości i grubości 0,5 mm. Równocześnie czystą miedź transformatorową przetapia się w temperaturze 1200°C, po czym do stopionej miedzi dodaje się sprasowane zafoliowane wióry tytanowe. Proces topienia zafoliowanych wiórów tytanowych prowadzi się w piecu indukcyjnym w atmosferze powietrza przez okres 1,5 godziny do całkowitego rozpuszczenia stopu na bazie Ti.

Dodatek wagowy wiórów tytanowych do stopionej miedzi wynosi 30% wag. Uzyskany stop po okresie 2 godzin odlewa się do formy ceramicznej o żądanym kształcie. Odlany wystudzony stop poddaje się procesowi śrutowania za pomocą śrutownicy o średnicy śrutu 2,00 mm przez okres 20 minut oraz szlifowania na tarczach szlifierskich o gradacji od 50, przez 200, 500 1200 i 2500 w celu usunięcia warstwy tlenkowej.

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób recyklingu wiórów tytanowych z czystego tytanu lub stopów: Ti6AkV,

Ti10V2Fe3AI, znamienny tym, że wióry o grubości od 5 mm do 20 mm oraz pozyskane odpady z czystej miedzi lub stopów miedzi o udziale ponad 95% Cu moczy się w rozpuszczalniku organicznym o temperaturze od 40 do 50°C w czasie od 20 do 40 minut, a następnie suszy się w piecu komorowym w temperaturze od 100 do 150°C, po czym oczyszczone wióry tytanowe prasuje się za pomocą prasy o nacisku od 100 do 150 ton, a następnie zawija się w folię miedzianą o wysokiej czystości i grubości od 0,2 do 1 mm, natomiast w międzyczasie oczyszczone uprzednio i osuszone odpady miedziane topi się w piecu indukcyjnym w temperaturze od 1100 do 1300°C, a następnie do przetopionych odpadów miedzianych dodaje się zafoliowane wióry tytanowe w proporcji od 5 do 60% wagowych i pozostawia do całkowitego przetopienia, po czym uzyskany stop odlewa się do formy odlewniczej i pozostawia się do ostygnięcia, a po ostygnięciu usuwa się warstwę tlenkową w procesie śrutowania za pomocą śrutownicy oraz szlifowania na tarczach szlifierskich.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że oczyszczone wióry tytanowe i odpady miedziane przetrzymuje się w piecu komorowym od 4 do 10 godzin.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przetapianie odpadów miedzianych i zafoliowanych wiórów tytanowych odbywa się w atmosferze powietrza.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że uzyskany stop odlewa się do formy odlewniczej po co najmniej 2 godzinach od zakończenia procesu topienia.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że uzyskane odlewy śrutuje się za pomocą śrutownicy o średnicy śrutu od 2,00 do 2,40 mm przez okres co najmniej 20 minut.
6. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że uzyskane odlewy po zakończeniu śrutowania szlifuje się na tarczach szlifierskich o gradacji od 50 do 2500.