[发明专利]电解废弃硬质合金直接制备钨基合金粉末的方法

说明书

本发明提出一种电解废弃硬质合金直接制备钨基合金粉末的方法，包括步骤：(1)配比原材料：熔盐电解质组成为(x)A‑(y)B和C，C为金属氧化物，(2)设置电极：以废弃硬质合金为阳极，以镍板为阴极，(3)电解：在熔融的含有金属氧化物的熔盐电解质中电解，采用恒流电解或者恒压电解的方式，电解温度为600℃‑1000℃。采用本发明的方案，废硬质合金中的金属钨和钴以离子的形式直接溶出进入到熔盐介质中去，与熔盐介质中的金属氧化物通过共沉积的方式在阴极得到钨基合金粉末。此方法既实现了含钴废弃硬质合金的回收利用，又实现了由废料到产品的一步再生流程，大大缩短了现有的废弃硬质合金回收再生和钨基合金粉末制备工艺流程，降低了生产成本。

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种电解处理废弃硬质合金的方法。

背景技术

硬质合金一般是由难熔金属钨的碳化物和粘结金属经过粉末冶金的方法制成的具有高硬度、高抗弯强度的材料，其在机械制造、矿山开采、交通运输、能源勘探、建筑装饰等领域得到了广泛的应用[1]。然而难熔金属钨和稀有金属钴是世界上公认的极为重要的战略元素，对提高国家经济、军事竞争力具有非常重要的影响。目前，全球超过50％的钨资源用于制造硬质合金，而废旧硬质合金中的钨含量就已经达到74％-91％，中国每年消费钨金属约2.7万吨，如果回收率能达到40％，对于建立资源保障体系及促进循环经济发展意义重大^[2]。

钨合金是一种以钨为基(钨含量为85％-98％)，加入少量Ni、Co、Fe、Cu、Mo、Cr等元素组成的合金，其密度高达16.5-19g/cm³,常被称为重合金或者高密度钨合金^[3]。难熔金属钨合金的研究起源于20世纪30年代，由于它具有高密度、高强度、高硬度和好的延展性、导电性、导热性等综合优异性能，所以在国防工业、航空航天、电子信息、能源、冶金和机械加工工业中具有十分广泛的用途，在国民经济中占有重要的地位^[4]。钨合金材料应用范围较广的主要包括两大系列：W-Ni-Cu合金和W-Ni-Fe合金。W-Ni-Cu合金具有好的热导性和导电性、小的热膨胀系数，可广泛用作电接触材料、微电子封装材料和热沉材料。W-Ni-Fe合金由于具有比W-Ni-Cu合金更好的抗拉强度和延伸性，从而在国防领域有着广泛的应用^[5]。另外还有以W-Cu、W-Ni-Mo、W-Ni-Co等其他以钨为主的钨合金材料体系使得钨合金材料的应用范围迅速发展。

熔盐电解法是以一种或多种金属盐为电介质体系，根据金属元素不同的标准电极电位，通过电能与化学能相互转化以及控制电极电位实现物质的氧化还原反应的一种方法。在制备难熔金属及其合金化合物的过程中，熔盐电化学法具有水溶液无法比拟的优势，所以得到了广泛的研究和关注。2010年，王旭^[6]等人提出了利用熔盐电解法制备钨合金复合粉末的方法，即在高温熔盐介质中，以惰性电极为阴极和阳极，通过在高温熔盐介质中添加钨酸盐和金属氧化物，采用恒压电解的方式在阴极制备得到钨基合金粉末。该工艺流程简单，没有固、液、气废弃物的排放，环境友好。但是此方法的目的在于利用熔盐电解法制备钨基合金粉末，同时对钨源进行了限定。2014年，聂祚仁等人^[7]提出了一种新的回收废硬质合金的方法，即直接以废硬质合金为阳极，钛板、不锈钢板、石墨以及碳板为阴极，在熔融的氯化物熔盐介质中利用恒压或者恒流方式电解，电解温度为350-1000℃，该工艺同样流程简单，没有污染物排放，环境友好^[5]。但是，此工艺的目的是在于通过熔盐电解法回收废弃硬质合金制备单一的金属钨粉和钴粉，而没有提出对产品进行进一步的改进。

参考文献

[1]Liao Y S,Lin H M.Wang J H,Behaviors of end milling Inconel718super alloy by cemented carbide tools[J].J Mater ProcessingTechn.2008.201:460.