[发明专利]一种NbTi合金废料制备复合碳化物固溶体的方法

说明书

一种NbTi废料处理制备复合碳化物固溶体的方法，该方法制备工艺步骤为：NbTi合金废料—氢化—破碎—球磨制粉—配料、混合—一次低温碳化—磨筛制粉—二次真空碳化—球磨制粉—复合碳化物固溶体。本发明是以在加工NbTi合金产品时产生的NbTi合金废料为原料，经过常规的清洗、氢化、球磨制粉等工艺制得细粒径的合金氢化粉，再配入一定量的钨、钽、铌、钛等金属氧化物或金属粉末和炭黑，进行碳化反应烧结，进而制得合格的多元复合碳化物固溶体。该工艺可有效处理NbTi合金废料，将合金废料制备成新的复合碳化物固溶体产品，具有很好的经济价值和社会价值。本发明有效降低了多元复合固溶体的生产成本，具有良好的发展前景。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种NbTi废料处理制备复合碳化物固溶体的方法。

背景技术

NbTi合金主要用于建造超导高能加速器、超导MRI医药诊断装置、受控核聚变新能源开发装置、超导储能实施工程、超导磁悬浮高速列车、高速推进装置系统等大型工程的超导材料制造，还可用于宇航结构材料等方面。这种合金在生产制造过程中会产生大量的屑、挤压缩尾、锻造边角料等各种形式的NbTi废料，其具体化学成分见表1。Nb与Ti由于其高温和耐腐蚀性能优异，因而被广泛应用于民用、军工等各个领域，Nb与Ti 均为稀有金属，铌、钛是不可再生的资源，在全球储量少、需求强劲。无论中国还是世界的Nb与Ti的矿物资源储量日见消减，所以高效回收再利用NbTi合金是当前一个重要的课题，传统的回收方式是将废料作为矿物回收再利用，即采用氢氟酸湿法分解处理方式将NbTi废料中的Nb提取分离，再将富含Ti的分解残渣氯化而提取Ti，工艺方法复杂且生产成本高。

表1常规的NbTi合金的具体化学成分

复式碳化物固溶体是一种硬质合金行业和其他新材料行业广泛使用的原料，作为硬质合金及金属陶瓷的添加剂可以改善硬质合金的各项性能，还应用于热喷涂、等离子喷涂、硬质薄膜、电子行业的导电领域。制备金属碳化物固溶体的原料一般采用金属氧化物配碳进行高温烧结制得，常用的复式碳化物固溶体由TiC、WC、TaC、NbC、ZrC、HfC、VC等组成的二元或多元固溶体(俗称CK料)，其中组成为(W-Ti-Ta-Nb)C复合碳化物是制备硬质合金的重要材料，可生产出具有高硬度、高耐磨性和高韧性的硬质合金材料。从复合碳化物的成分组成来看，含有Ti、Nb、Ta、W等元素。目前市售的含有Nb、Ti元素的复合碳化物固溶体成分见表2。

表2复合固溶体化学成分

目前，还没有发现将铌、钛合金废料处理后生产复合碳化物固溶体方面的报道。

发明内容

本发明的目的就在于充分考虑复合碳化物固溶体与NbTi合金的成分特点，提供一种可有效回收NbTi合金废料的方法。

为实现本发明目的所采取的技术方案为：

一种NbTi废料处理制备复合碳化物固溶体的方法，其工艺步骤为：

(1)铌、钛合金废料的分拣、清洗处理，其处理方法采用去油清洗和酸洗处理，酸洗采用体积百分比为HF∶HNO3∶H2O＝1∶3∶4的浓酸液浸泡10～20分钟，再放入生活用水中冲净晾干；最终目的是将废料表面的油污、保护涂层、氧化层等沾污物去除干净。

(2)废料氢化处理：

上述物料经清洗晾干后，可以将不同形式的废料装入氢化脱气炉处理，氢化处理工艺条件见表3。

表3氢化处理条件

(3))制粉处理：