RU2323065C2 - Hard-alloy articles production method of lumpy waste of cobalt-containing hard alloys - Google Patents

Hard-alloy articles production method of lumpy waste of cobalt-containing hard alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2323065C2
RU2323065C2 RU2006117896/02A RU2006117896A RU2323065C2 RU 2323065 C2 RU2323065 C2 RU 2323065C2 RU 2006117896/02 A RU2006117896/02 A RU 2006117896/02A RU 2006117896 A RU2006117896 A RU 2006117896A RU 2323065 C2 RU2323065 C2 RU 2323065C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cobalt
hard
mass
waste
alloy
Prior art date
Application number
RU2006117896/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006117896A (en
Inventor
н Сук с Семенович Ордань (RU)
Сукяс Семенович Орданьян
Владимир Леонидович Гиршов (RU)
Владимир Леонидович Гиршов
Игорь Борисович Пантелеев (RU)
Игорь Борисович Пантелеев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)"
Priority to RU2006117896/02A priority Critical patent/RU2323065C2/en
Publication of RU2006117896A publication Critical patent/RU2006117896A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2323065C2 publication Critical patent/RU2323065C2/en

Links

Abstract

FIELD: powder metallurgy, namely production of hard alloys, possibly manufacture of wear resistant hard-alloy articles of waste material of hard alloys.
SUBSTANCE: method comprises steps of preparing charge by breaking lumpy waste material containing 4, 6, 8 or 10 mass % of cobalt; screening it for separating fraction with size 60- 120 micrometers and subjecting to electromagnetic concentration; adding to concentrated powder 20 - 30 mass% of hard-alloy charge with the same content of cobalt as waste material or adding 20 -30 mass % of hard-alloy charge having cobalt content exceeding by 2 mass% or 4 mass% cobalt content of waste material while adding the same content of cobalt to concentrated powder. Fine grinding is realized in vibration grinding mill till mean size of particles 3 - 4 micrometers. The blanks are pressed, dried and sintered in vacuum at temperature 1390 - 1420°C.
EFFECT: high hardness, improved bending strength, decreased cost price of produced hard alloy article.
1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к производству твердых сплавов и может быть использовано преимущественно для повторного получения износостойких твердосплавных изделий из отходов твердых сплавов.The invention relates to the production of hard alloys and can be used mainly for re-production of wear-resistant carbide products from solid alloy waste.

Известен ряд способов переработки отходов твердых сплавов, основным из которых является метод химической регенерации. Предварительной стадией его является обогащение отходов [Сбор и переработка отходов твердых сплавов / Н.А.Кудря, Г.В.Линдо, Ю.Н.Юркевич и др. - М.: Минцветмет. - 1977. - 44 с]. Обогащенная механическим способом смесь содержит значительное количество железа, которое удаляют обработкой в серной кислоте, переводя его в раствор. Полученный вольфрамовый концентрат содержит до 60% вольфрама и далее подвергается термической обработке - окислению концентрата на воздухе при 800-900°С, восстановлению окисленного продукта водородом при 700-1100°С с получением металлического вольфрама и кобальта, карбидизации восстановленного продукта с получением смеси WC-Со [Тараканов Б.М., Балакир Е.А., Денисов Н.Б. Окисление дробленых отходов твердых сплавов в условиях кипящего (фильтрующего) слоя // Сб. трудов ВНИИТС. - М. - 1991. - С.92-97].There are a number of methods for processing solid alloy waste, the main of which is the method of chemical regeneration. Its preliminary stage is the enrichment of waste [Collection and processing of solid alloy waste / N.A. Kudrya, G.V. Lindo, Yu.N. Yurkevich et al. - M .: Mintsvetmet. - 1977. - 44 s]. The mixture enriched mechanically contains a significant amount of iron, which is removed by treatment in sulfuric acid, converting it into a solution. The obtained tungsten concentrate contains up to 60% tungsten and is then subjected to heat treatment - oxidation of the concentrate in air at 800-900 ° С, reduction of the oxidized product with hydrogen at 700-1100 ° С to obtain metallic tungsten and cobalt, carbidization of the reduced product to obtain a WC- mixture So [Tarakanov B.M., Balakir E.A., Denisov NB Oxidation of crushed solid alloy wastes in a fluidized (filtering) layer // Sat. Proceedings of VNIITS. - M. - 1991. - S. 92-97].

Известен способ [Зеликман А.Н., Каспарова Т.В., Биндер С.И. Получение твердых сплавов из регенерированных смесей WC-Co, полученных из кусковых отходов «цинковым методом» // Цв. металлы. - 1993, №1. - С.47-49], по которому кусковые отходы (отработанные валки, штампы, матрицы) предлагается перерабатывать т.н. цинковым методом, основанном на разрушении твердого сплава и экстракции кобальта в расплав цинка с его последующей дистилляцией.The known method [Zelikman A.N., Kasparova T.V., Binder S.I. Preparation of hard alloys from regenerated WC-Co mixtures obtained from lumpy wastes using the “zinc method” // Tsv. metals. - 1993, No. 1. - S.47-49], according to which lump waste (waste rolls, dies, dies) is proposed to recycle the so-called the zinc method, based on the destruction of the hard alloy and the extraction of cobalt into a zinc melt with its subsequent distillation.

В патенте России №2157741 предлагается проводить отжиг при температуре свыше 2000°С твердосплавного лома в защитной атмосфере или вакууме, дробление, размол до фракции ≤40 мкм, причем температуру отжига определяют в зависимости от содержания кобальта. Способ обеспечивает получение товарных смесей, пригодных для изготовления высококачественных твердосплавных изделий.In Russian patent No. 2157741, it is proposed to anneal carbide scrap in a protective atmosphere or vacuum at a temperature above 2000 ° C, crush it, grind it to a fraction of ≤40 μm, and the annealing temperature is determined depending on the cobalt content. The method provides for obtaining commodity mixtures suitable for the manufacture of high-quality carbide products.

Для извлечения вольфрама и кобальта из отходов твердых сплавов в виде лома, а также порошкообразных и пылевидных отходов (патент России №2190678) производят обработку исходного сырья раствором гипохлорита натрия в щелочной среде с последующим их разделением в растворе (фильтрате) и твердом осадке. Такое техническое решение позволяет избежать энергетических, ресурсных и временных затрат, связанных с их измельчением или разделением на фракции.To extract tungsten and cobalt from solid alloy waste in the form of scrap, as well as powdery and dusty waste (Russian patent No. 2190678), the feedstock is treated with a solution of sodium hypochlorite in an alkaline medium, followed by their separation in a solution (filtrate) and solid sediment. This technical solution avoids energy, resource and time costs associated with their grinding or separation into fractions.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ, предложенный в патенте России №2170646, опубликованный 20.07.2001 (прототип). Способ включает в себя термическую обработку кусковых отходов твердых сплавов путем нагрева и охлаждения в водном растворе хлористого натрия с последующим механическим измельчением в щековой дробилке или в конусно-инерционной дробилке. Способ позволяет получать порошки различного фракционного состава и спеченные твердые сплавы из них по традиционной технологии, включающей прессование заготовок, их сушку и спекание при 1390-1420°С.The closest in technical essence to the claimed invention is the method proposed in the patent of Russia No. 2170646, published July 20, 2001 (prototype). The method includes heat treatment of lumpy waste of hard alloys by heating and cooling in an aqueous solution of sodium chloride, followed by mechanical grinding in a jaw crusher or in an inertial cone crusher. The method allows to obtain powders of various fractional composition and sintered hard alloys from them according to traditional technology, including pressing the blanks, their drying and sintering at 1390-1420 ° C.

К недостаткам известного способа относится необходимость предварительной термообработки, что увеличивает себестоимость и может привести к окислению порошков.The disadvantages of this method include the need for preliminary heat treatment, which increases the cost and can lead to the oxidation of powders.

Задачей предлагаемого технического решения является снижение себестоимости твердосплавных изделий при сохранении высокого уровня физико-механических свойств и повышение экологической безопасности.The objective of the proposed technical solution is to reduce the cost of carbide products while maintaining a high level of physical and mechanical properties and improving environmental safety.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе изготовления твердосплавных изделий из кусковых отходов твердых сплавов, содержащих кобальт, включающем подготовку шихты дроблением кусковых отходов на конусно-инерционной дробилке, последующий тонкий помол, прессование заготовок, их сушку и спекание при 1390-1420°С, согласно изобретению используют кусковые отходы, содержащие 4, 6, 8 или 10 мас.% кобальта, после дробления отходы подвергают рассеву, выделяя фракцию с диаметром частиц 60-120 мкм, и электромагнитному обогащению, затем осуществляют тонкий помол обогащенного порошка в вибромельнице до среднего размера частиц 3-4 мкм, предварительно введя в него 20-30 мас.% шихты твердого сплава с тем же содержанием кобальта, что и в отходе, или 20-30 мас.% шихты твердого сплава с содержанием кобальта, на 2 или 4 мас.% превышающим его содержание в отходе, при этом в обогащенный порошок добавляют такое же количество кобальта, а спекание проводят в вакууме.The solution to this problem is provided by the fact that in the method of manufacturing carbide products from lumpy waste of hard alloys containing cobalt, including the preparation of a mixture by crushing lump waste on a cone-inertia crusher, subsequent fine grinding, pressing of the blanks, drying and sintering at 1390-1420 ° С , according to the invention, lumpy waste containing 4, 6, 8 or 10 wt.% cobalt is used, after crushing, the waste is screened, isolating a fraction with a particle diameter of 60-120 μm, and electromagnetic enrichment, then wasp The enriched powder is finely milled in a vibratory mill to an average particle size of 3-4 microns, after having previously introduced 20-30 wt.% of the alloy mixture with the same cobalt content as in the waste, or 20-30 wt.% of the alloy mixture with a cobalt content of 2 or 4 wt.% higher than its content in the waste, while the same amount of cobalt is added to the enriched powder, and sintering is carried out in vacuum.

Заявляемый способ позволяет получать твердосплавные изделия низкой себестоимости с высокой твердостью и прочностью при изгибе из отходов твердых сплавов, без использования кислот и других химических соединений, что повышает экологичность технологии.The inventive method allows to obtain carbide products of low cost with high hardness and strength in bending from waste solid alloys, without the use of acids and other chemical compounds, which increases the environmental friendliness of the technology.

При исследовании известного уровня техники не было выявлено аналогичных технических решений, которые характеризовались бы идентичной совокупностью существенных признаков с достижением такого же технического результата, какой получен в предлагаемом техническом решении, что позволяет сделать вывод о его соответствии критериям «новизна» и «изобретательский уровень». Заявляемый способ может быть реализован в промышленности с целью изготовления твердосплавных изделий из отработанных твердых сплавов с применением известных материалов и технических средств, что говорит о соответствии предлагаемого технического решения критерию «промышленная применимость».In the study of the prior art, no similar technical solutions were identified that would have been characterized by an identical set of essential features with the achievement of the same technical result as obtained in the proposed technical solution, which allows us to conclude that it meets the criteria of "novelty" and "inventive step". The inventive method can be implemented in industry with the aim of manufacturing carbide products from spent hard alloys using known materials and technical means, which indicates the compliance of the proposed technical solution with the criterion of "industrial applicability".

Примеры осуществления предлагаемого способаExamples of the proposed method

Пример 1.Example 1

Кусковые отходы твердого сплава марки ВК4 (96% WC+4% Со) дробят на конусно-инерционной дробилке с последующим рассевом и выделением фракции с диаметром частиц 60-120 мкм. Отобранную фракцию подвергают электромагнитному обогащению с целью удаления примесей железа. Обогащенный порошок подвергают тонкому помолу в вибромельнице до среднего размера частиц 3-4 мкм, при этом в шихту вводят 20 мас.% шихты твердого сплава ВК4 и 4 мас.% кобальта (ГОСТ 9721-79). Из высушенной и пластифицированной смеси прессуют заготовки изделий, которые спекают в вакууме при 1420°С. Полученный твердосплавной материал обладает прочностью при изгибе 1600 МПа и твердостью по Виккерсу 16 ГПа.Lumpy wastes of VK4 grade hard alloy (96% WC + 4% Co) are crushed using an inertial cone crusher, followed by sieving and separation of a fraction with a particle diameter of 60-120 microns. The selected fraction is subjected to electromagnetic enrichment in order to remove iron impurities. The enriched powder is subjected to fine grinding in a vibratory mill to an average particle size of 3-4 microns, while 20 wt.% Of the VK4 solid alloy charge and 4 wt.% Cobalt are introduced into the charge (GOST 9721-79). From the dried and plasticized mixture, blanks of articles are pressed that are sintered in vacuum at 1420 ° C. The obtained carbide material has a bending strength of 1600 MPa and a Vickers hardness of 16 GPa.

Остальные примеры осуществлялись аналогично примеру 1 и приведены в таблице.The remaining examples were carried out analogously to example 1 and are shown in the table.

В результате осуществления способа получен твердосплавной материал с высокой твердостью (до 17 ГПа) и прочностью при изгибе 1600-1900 МПа.As a result of the method, a carbide material with high hardness (up to 17 GPa) and a flexural strength of 1600-1900 MPa was obtained.

Заявляемый способ позволяет получать регенерированный из отходов твердый сплав, по прочности и твердости сравнимый со стандартным твердым сплавом ВК8, предназначенный для изготовления штампов (вырубных и гибочных), фильер и волок, шипов противоскольжения зимних автопокрышек. Перспективным следует считать изготовление по такой технологии вставок камер высокого давления для синтеза алмазов и кубического нитрида бора.The inventive method allows to obtain a hard alloy recovered from waste, comparable in strength and hardness to a standard hard alloy VK8, intended for the manufacture of dies (die-cutting and bending), dies and dies, anti-skid studs for winter tires. It should be considered promising to manufacture, according to this technology, inserts of high-pressure chambers for the synthesis of diamonds and cubic boron nitride.

№ примераExample No. Марка отходовWaste mark Добавка кобальта, мас.%The addition of cobalt, wt.% Добавка шихты твердого сплаваCarbide charge additive Температура спекания твердого сплава, °СHard alloy sintering temperature, ° С Предел прочности при изгибе, МПаBending Strength, MPa Твердость по Виккерсу, ГПаVickers hardness, GPa маркаmark кол-во, мас.%amount, wt.% 1one ВК4VK4 4four ВК4VK4 20twenty 14201420 16001600 1616 22 -- ВК8VK8 20twenty 14201420 16501650 1717 33 -- 2525 14201420 16501650 1717 4four -- 30thirty 14201420 16501650 1717 55 4four 20twenty 14201420 16501650 1717 66 4four 2525 14201420 16501650 1717 77 4four 30thirty 14201420 17001700 1616 88 ВК6VK6 22 ВК6VK6 20twenty 14201420 16501650 1717 99 -- ВК8VK8 20twenty 14201420 17001700 1717 1010 -- 2525 14201420 17001700 1717 11eleven -- 30thirty 14201420 17001700 1717 1212 22 20twenty 14101410 17001700 1717 1313 22 2525 14101410 17501750 1717 14fourteen 22 30thirty 14101410 17501750 1717 15fifteen ВК8VK8 22 ВК8VK8 20twenty 14101410 17501750 1616 1616 -- ВК10VK10 20twenty 14101410 18001800 1616 1717 -- 2525 14101410 18001800 1616 18eighteen -- 30thirty 14101410 18001800 1616 1919 22 20twenty 14001400 18001800 15fifteen 20twenty 22 2525 14001400 18501850 1616 2121 22 30thirty 14001400 18501850 1616 2222 ВК10VK10 22 ВК10VK10 20twenty 14001400 18001800 1616 2323 -- ВК12VK12 20twenty 14001400 18501850 15fifteen 2424 -- 2525 14001400 18501850 15fifteen 2525 -- 30thirty 14001400 18501850 15fifteen 2626 22 20twenty 13901390 18501850 15fifteen 2727 22 2525 13901390 19001900 15fifteen 2828 22 30thirty 13901390 19001900 15fifteen ПрототипPrototype ВК8VK8 -- -- -- 14001400 18001800 1616

Claims (1)

Способ изготовления твердосплавных изделий из кусковых отходов твердых сплавов, содержащих кобальт, включающий подготовку шихты дроблением кусковых отходов на конусно-инерционной дробилке, последующий тонкий помол, прессование заготовок, их сушку и спекание при 1390-1420°С, отличающийся тем, что используют кусковые отходы, содержащие 4, 6, 8 или 10 мас.% кобальта, после дробления отходы подвергают рассеву, выделяя фракцию с диаметром частиц 60-120 мкм, и электромагнитному обогащению, затем осуществляют тонкий помол обогащенного порошка в вибромельнице до среднего размера частиц 3-4 мкм, предварительно введя в него 20-30 мас.% шихты твердого сплава с тем же содержанием кобальта, что и в отходе, или 20-30 мас.% шихты твердого сплава с содержанием кобальта, на 2 или 4 мас.% превышающим его содержание в отходе, при этом в обогащенный порошок добавляют такое же количество кобальта, а спекание проводят в вакууме.A method of manufacturing carbide products from lumpy wastes of hard alloys containing cobalt, including preparing the mixture by crushing lumpy wastes on a cone-inertia crusher, subsequent fine grinding, pressing the blanks, drying and sintering at 1390-1420 ° C, characterized in that they use lumpy wastes containing 4, 6, 8 or 10 wt.% cobalt, after crushing, the waste is screened, isolating a fraction with a particle diameter of 60-120 microns, and electromagnetic enrichment, then a fine grinding of the enriched powder into vibromel is carried out down to an average particle size of 3-4 microns, having previously introduced into it 20-30 wt.% the charge of the hard alloy with the same cobalt content as in the waste, or 20-30 wt.% the charge of the hard alloy with the cobalt content, by 2 or 4 wt.% exceeding its content in the waste, while the same amount of cobalt is added to the enriched powder, and sintering is carried out in vacuum.
RU2006117896/02A 2006-05-24 2006-05-24 Hard-alloy articles production method of lumpy waste of cobalt-containing hard alloys RU2323065C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006117896/02A RU2323065C2 (en) 2006-05-24 2006-05-24 Hard-alloy articles production method of lumpy waste of cobalt-containing hard alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006117896/02A RU2323065C2 (en) 2006-05-24 2006-05-24 Hard-alloy articles production method of lumpy waste of cobalt-containing hard alloys

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006117896A RU2006117896A (en) 2007-11-27
RU2323065C2 true RU2323065C2 (en) 2008-04-27

Family

ID=38960044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006117896/02A RU2323065C2 (en) 2006-05-24 2006-05-24 Hard-alloy articles production method of lumpy waste of cobalt-containing hard alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2323065C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2443507C2 (en) * 2009-09-07 2012-02-27 Институт материаловедения Хабаровского научного центра Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of processing solid alloy wastes by electric charge dispersion

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113584367B (en) * 2021-08-06 2022-02-08 株洲坤锐硬质合金有限公司 High-hardness high-toughness hard alloy and preparation method thereof
CN115233068A (en) * 2022-07-07 2022-10-25 广东正信硬质材料技术研发有限公司 Light high-strength hard alloy material and preparation method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2443507C2 (en) * 2009-09-07 2012-02-27 Институт материаловедения Хабаровского научного центра Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of processing solid alloy wastes by electric charge dispersion

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006117896A (en) 2007-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5325387B2 (en) Monocrystalline diamond fine powder and method for producing the same
RU2456361C1 (en) Metal-matrix composite
JP5198121B2 (en) Tungsten carbide powder, method for producing tungsten carbide powder
US20220331861A1 (en) Method for manufacturing a lead-free or low lead content brass billet and billet thus obtained
Fokina et al. Planetary mills of periodic and continuous action
RU2323065C2 (en) Hard-alloy articles production method of lumpy waste of cobalt-containing hard alloys
Sheibani et al. Role of process control agent on synthesis and consolidation behavior of nano-crystalline copper produced by mechano-chemical route
CA1233679A (en) Wrought p/m processing for prealloyed powder
RU2335556C2 (en) Method of diamond-bearing material production
CN101239720A (en) Method for fast crushing separating extracting tungsten carbide and cobalt carbonate by using waste ultra-fine hard alloy body
JP2008272688A (en) Crushing method of ceramic raw material
KR101101755B1 (en) Method for recycling waste cemented carbide sludge
KR100939727B1 (en) Manufacturing method of metallic powder having a high melting point and manufacturing method of target material
JP2006503177A (en) Separation method
RU2443507C2 (en) Method of processing solid alloy wastes by electric charge dispersion
KR20120098750A (en) Recycling of tungsten carbides
JP6987884B2 (en) Titanium powder and its manufacturing method
CN102114544A (en) Method for preparing tungsten powder having uniform size distribution as well as excellent degree of sphericity and dispersity
WO2020172744A1 (en) Metallic iron powder
RU2264279C1 (en) Method for producing hard-alloy mixtures of waste hard alloys
RU2759284C1 (en) Method for obtaining alumina-containing material from secondary aluminum raw materials for refining and forming slag during steel smelting
FR2555478A1 (en) PROCESS FOR PRODUCTION OF A PRODUCT OPENED FROM ALLOY POWDER AND OPEN PRODUCT OBTAINED
JPH02149606A (en) Manufacture of iron powder from converter dust
JP7318539B2 (en) Method for producing nickel chloride solution and method for producing nickel sulfide
RU2442834C2 (en) Method for improving mechanical properties of heavy alloy powder products based on tungsten and powder product with said improved properties

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130525