[发明专利]含晶粒长大抑制剂的超细晶硬质合金的回收再生方法

说明书

技术领域

本发明针对高附加值的超细晶硬质合金，涉及含晶粒长大抑制剂(VC或Cr₃C₂或VC和Cr₃C₂的混合物)的废旧WC-Co超细晶硬质合金的回收再生方法，属于资源循环和硬质合金领域。

背景技术

硬质合金是一种以难熔金属钨和金属钴为主要原料的复合材料，在工业上应用非常广泛，具有很高的经济价值，同时制造成本也较高。2011－2012年度我国钨行业的统计数据表明，用于硬质合金生产中的钨已占居钨生产量的40％以上。因此，从废旧硬质合金中回收钨并应用于硬质合金的再生产，对保护钨这种极为宝贵的战略资源、控制钨资源开采导致的环境污染问题、促进资源循环和可持续发展都具有重大的意义。

在工业领域应用的硬质合金中，平均晶粒尺寸在0.8μm以下的超细晶硬质合金具有较常规硬质合金（平均晶粒尺寸在1.0μm以上）更高的硬度、耐磨性、断裂强度和优良的断裂韧性，因其优异的综合力学性能，被国际上公认是工业领域制造高附加值产品的硬质合金坯体材料。然而，由于超细晶硬质合金在生产制备过程中都必须加入一定量的晶粒长大抑制剂(目前通常为VC或Cr₃C₂或VC和Cr₃C₂的混合物)，导致超细晶硬质合金在回收再生过程中无法采用常规硬质合金的回收再生方法，根本原因是其中含有的抑制剂会以杂质的形式存在于再生的硬质合金粉末中，从而破坏再生硬质合金的整体性能。因此，含有晶粒长大抑制剂的废旧硬质合金的回收再生问题一直是本技术领域的关注焦点和国际难题，针对含晶粒长大抑制剂的废旧超细晶硬质合金的回收再生技术目前国内外鲜见报道。

本申请的发明人在大量实验探索研究的基础上，最近开发出一种针对含抑制剂(VC或Cr₃C₂或VC和Cr₃C₂的混合物)的废旧WC-Co超细晶硬质合金的回收再生技术。应用本技术回收再生的硬质合金粉末中，晶粒长大抑制剂的种类和含量与回收前废旧硬质合金中的相同，且抑制剂均匀弥散地分布于再生粉末，在随后的烧结过程中发挥抑制晶粒长大的重要作用，由此，利用本发明回收再生的粉末制备的硬质合金仍然是超细晶硬质合金，较普通的再生硬质合金（通常平均晶粒尺寸在1.0μm以上）具有明显优越的综合性能。

发明内容

本发明针对含晶粒长大抑制剂的硬质合金回收再生的国际难题，提供一种含有抑制剂(VC或Cr₃C₂或VC和Cr₃C₂的混合物)的废旧WC-Co超细晶硬质合金回收及再生的方法。无论废旧硬质合金中晶粒长大抑制剂的含量、粘接相Co的含量怎样变化，均可采用本发明方法进行回收再生，获得抑制剂均匀分布于再生WC-Co复合粉末的再生硬质合金粉末材料。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括以下步骤：

(1)将含有抑制剂VC或/和Cr₃C₂的废旧WC-Co硬质合金清洗干净，置于马弗炉中在大气环境下加热，升温速率为3－10℃/min，温度升至800－1000℃，保温3－10h，得到金属氧化物的混合物，由于抑制剂的不同所述的金属氧化物的混合物也不同，为V₂O₅、Cr₂WO₆、WO₃、CoWO₄中的至少三种；将上述金属氧化物的混合物破碎后过200目筛；

(2)向步骤（1）中得到的金属氧化物的混合物中添加炭黑后进行球磨混合，球磨工艺参数为：球料质量比为3－10：1，转速为100－200rpm，时间为20－40h；

添加炭黑的量为使得所得金属氧化物的混合物还原并碳化为相应的抑制剂VC或/和Cr₃C₂与WC-Co硬质合金所需的炭黑的质量；

(3)将步骤(2)得到的球磨后混合粉末进行干燥，然后放入真空炉中进行加热，升温速率为3－8℃/min，终态温度为950—1150℃，保温时间为30—90min，之后随炉冷却至室温，取出后按照步骤(2)中的球磨工艺进行球磨处理，最终得到含有一定量抑制剂(VC或Cr₃C₂或VC和Cr₃C₂的混合物)的再生WC-Co复合粉。