[发明专利]一种废旧硬质合金回收制备超细WC-Co复合粉方法

说明书

本发明属于金属材料技术领域，具体地讲公开了一种废旧硬质合金回收制备超细WC‑Co复合粉的方法。它是将废旧硬质合金块体置于回转炉中氧化得到松散的钨钴氧化物，然后在还原气氛的回转炉中进行轻度还原，最后在气态碳气氛下，碳化还原制得超细WC‑Co复合粉。本发明工艺简单易行、流程短、能耗低、回收率高，通过该方法得到的再生WC‑Co复合粉末质量好。本发明提供了一种废旧硬质合金回收制备超细WC‑Co复合粉的方法，极具市场价值和经济价值，具有良好的工业前景。

技术领域

本发明涉及一种废旧硬质合金回收制备复合粉的方法，尤其涉及超细WC-Co复合粉制备技术。

背景技术

随着经济与技术的高速发展，机械制造、地质矿山、建筑、电子等行业对硬质合金和钨原料的需求量越来越大，而构成硬质合金材料主要元素钨和钴都是世界上公认的极为重要战略稀缺资源，同时原生钨的资源日益匮乏，且钴资源在我国储量极少。因此，对废旧硬质合金的再生利用越来越受到重视。

由于硬质合金的硬度非常大，很难在常温下被一些无机酸碱所溶解，因此在如何回收废旧硬质合金出现了许多技术难题。目前，国内外用于回收硬质合金的方法有高温处理法、机械破碎法、锌熔法等。这些方法已显现出的主要缺点是制备的再生WC-Co粉末纯度低，粒度分布不均匀，团聚严重，回收能耗高，且对环境有危害，烧结获得的再生硬质合金材料较原生硬质合金的性能大幅度降低。因此，硬质合金工业急需研发一种工艺简便、环境友好且再生WC-Co粉末纯度高、粒度细小均匀且分布较窄，以之制备的再生硬质合金性能优良的回收新技术。

对于传统的粗晶硬质合金材料，其硬度和韧性一直是一对相互制约的矛盾。近年研究发现，当晶粒尺度减小到0.5μm以下时，硬质合金材料的硬度、抗弯强度和韧性都能保持高的数值，即超细硬质合金材料具有优良的综合性能。工艺简单、流程短、能耗低的氧化还原碳化法成为了当前硬质合金回收再利用工艺的首选，特别是将废旧硬质合金氧化后进行后续处理的回收方法备受关注，其制备超细WC-Co复合粉的关键技术在于如何降低碳化温度和碳化时间。传统WC粉的制备是以碳黑作为碳源，接触面积小，扩散速度慢，其碳化温度高达1400 ^oC,不可避免的导致晶粒长大。

发明内容

本发明针对废旧硬质合金回收再生过程中破碎难、耗时长、再生复合粉质量差等难题，提供一种操作简便易行、能耗小、回收率高、回收粉末质量高、应用范围广的废旧硬质合金回收方法。该方法是将废旧WC-Co硬质合金块体置于回转炉中，经氧化后得到松散的钨钴氧化物粉料，然后在还原气氛的回转炉中进行轻度还原，最后在气态碳气氛下，碳化还原制得超细WC-Co复合粉。

轻度还原气氛为H₂气氛，气体流速为5~1000 ml/min，气体流速过小，反应速度慢效率低，气体流速过大，反应速度过快不易得到纯净的紫钨相，合理的气体流速将迅速带走反应过程中产生的水蒸气，减少钨氧化物的挥发而削弱了化学气相沉积作用，有利于得到粒径较小的产物。

轻度还原温度为600~900 ^oC，根据氧化钨还原热力学平衡图，当温度低于600 ^oC时，无法生成目标产物，温度过高易使产物晶粒粗大，且容易导致还原过度，得不到纯的中间氧化物。还原时间为10~180 min，当还原时间过低不能得到成分单一的目标产物，还原时间过长在高温下易使晶粒粗大且增加了能耗。

轻度还原旋转速度为10~55 r/min，适宜的转动速度有利氧化粉末各部分受热均匀且粉末在翻转过程中能与H₂充分接触，使得反应更加充分，反应产物粒径更加均匀。

轻度还原得到的产物为紫钨和钨酸钴，紫钨具有最大程度的氧缺陷结构，与黄钨、蓝钨相比，紫钨有着特殊的表面结构、化学活性最高，能够低温短时制备目标产物，适宜用于超细颗粒钨粉以及各类纳米级钨化合物的生产。