СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ СМЕСЕЙ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ Российский патент 2005 года по МПК B22F9/04 C22B7/00 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к переработке отходов твердых сплавов.

Известно (RU 2026158 С1) решение, в котором получение товарных порошковых смесей из лома твердого сплава производят путем термообработки, дробления и размола.

Недостатком решения является сложность достижения нормативного предела прочности твердосплавных изделий, изготовленных из полученных таким способом смесей.

Наиболее близким, по мнению заявителя, является решение (RU 2157741 С2, 2000 г.), в котором получение смесей тоже производят путем термообработки, дробления и размола, но на предел прочности влияют с помощью технологических факторов, а именно температуру обработки выбирают в зависимости от ряда исходных данных (содержания кобальта, массы лома, технического состояния печи).

Недостатком решения является сложность получения нормативного предела прочности из-за охрупчивания твердосплавного изделия вследствие роста размера зерен карбидной фазы твердого сплава в силу активного состояния кобальтовой связующей фазы.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение предела прочности твердосплавного изделия, получаемого из порошков, полученных из лома твердого сплава.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления твердосплавных смесей из отработанных твердых сплавов, включающем термообработку твердосплавного лома до получения спеченных конгломератов, их предварительное дробление на куски, последующее дробление и мокрый размол, согласно изобретению дробление кусков спеченного конгломерата и мокрый размол осуществляют в присутствии карбамида железа в количестве от 0,3 до 1,0 мас.%.

Снижение хрупкости достигается сдерживанием роста размера зерен карбидной фазы за счет снижения активности кобальта путем образования раствора железа с кобальтом, для чего железо вводят в состав смеси на этапе дробления лома.

Введение до 0,3% железа не способствует росту предела прочности при изгибе твердого сплава. Введение более 1% железа дает низкий эффект из-за снижения прочности кобальтовой связки между карбидными зернами и ведет к снижению предела прочности при изгибе, т.е. ведет к охрупчиванию твердосплавного изделия.

Таким образом, заявляемый способ, как и ближайший аналог, содержит термообработку твердосплавного лома до получения спеченных конгломератов, их предварительное дробление на куски, последующее дробление и мокрый размол.

Однако заявляемый способ отличается тем, что дробление и размол лома твердого сплава осуществляют в присутствии железа. Это позволяет в процессе дробления и размола равномерно распределить железо между твердосплавными зернами, позволяет активно «натереть» железом поверхность зерен, что при последующем спекании ведет к образованию раствора кобальта с железом, активному отниманию углерода и снижению хрупкости связки, что в конечном итоге ведет к росту предела прочности твердосплавного изделия.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Отработанный лом твердого сплава сортируют по массе, размерам и химическому составу. Удаляют поверхностные загрязнения путем дробеструйной обработки. Затем производят термообработку в водородной печи. Спеченные конгломераты подвергают дроблению в несколько этапов. На первом этапе разрушают спекшиеся при термообработке конгломераты на отдельные куски. На следующей(их) стадии осуществляют введение железа и разрушение кусков до порошкообразного состояния. После просева фракция менее 40 мкм поступает на финишный размол в шаровые мельницы (мокрый размол, например, в этиловом спирте). Высушенный порошок является товарной смесью. При необходимости перед финишным размолом проводят расшихтовку полученной смеси новой смесью с требующимся составом кобальта (титана, тантала, карбидов вольфрама).

Пример 1. Лом твердого сплава после очистки термообрабатывали при температуре до 2300 С°. Получали конгломераты. Их подвергали дроблению на прессе. После такого предварительного дробления куски передавали на последующее дробление в валковой и конусной инерционной дробилках. Перед дроблением кусков в дробилки загружали порцию карбамида железа из расчета от 0,1 до 1,3 мас.%. После просева фракцию менее 40 мкм подвергали мокрому размолу в шаровой мельнице, сушили и получали товарную смесь, соответствующую ТУ 48-19-60-78. Из смеси методом порошковой металлургии спекали образцы, на них определяли физико-механические свойства полученного твердого сплава.

Результаты опытов с различными марками лома твердого сплава приведены в таблице 1. Данные таблицы 1 показывают, что технический результат достигается и рост предела прочности происходит от 7 до 20% в зависимости от марки получаемого твердого сплава.

При этом отмечено, что введение малого количества (до 0,3%) железа дает (опыты 1.1. и 1.2) относительно низкий результат. Введение большого количества (более 1%) железа тоже дает низкий эффект (очевидно, из-за снижения прочности кобальтовой связки между карбидными зернами). Фрактографические исследования изломов и шлифов образцов показали, что размер карбидных зерен в сплавах, полученных предлагаемым способом, на 15-30% меньше, чем размер зерен в сплавах, полученных по способу ближайшего аналога.

Таблица 1№
опытаМарка
материала ломаТемпература термообработки, °СПодшихтовкаПолученная марка тв. сплаваКол-во железа,
введенного при
дроблении и
размоле, %
по массеПредел прочности при изгибе, кг/мм²1.0ВК82080не проводиласьВК8не вводилось, т.е. по прототипу2141.1ВК82080не проводиласьВК80,12161.2ВК82080не проводиласьВК80,32181.3ВК82080не проводиласьВК80,52241.4ВК82080не проводиласьВК80,72291.5ВК82080не проводиласьВК80,92251.6ВК82080не проводиласьВК81,12151.7ВК82080не проводиласьВК81,32152.0ВК82050проводиласьВК8Вне вводилось, т.е. по прототипу2192.1ВК82050проводиласьВК8В0.52262.2ВК82050проводиласьВК8В0,72382.3ВК82050проводиласьВК8В0,92313.0ВК121890проводиласьВК10КСне вводилось, т.е. по прототипу1913.1ВК121890проводиласьВК10КС0,52263.2ВК121890проводиласьВК10КС0,72313.3ВК121890проводиласьВК10КС1,11994.0ВК62250проводиласьВК8Вне вводилось, т.е. по прототипу2184.1ВК62250проводиласьВК8В0,62364.2ВК62250проводиласьВК8В0,8234

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению порошков из отходов твердых сплавов. Твердосплавный лом термообрабатывают до получения спеченных конгломератов, которые предварительно дробят на куски, и осуществляют последующее дробление и мокрый размол. Для повышения предела прочности изготавливаемых твердосплавных изделий за счет ограничения роста карбидных зерен на стадии спекания посредством отнимания избыточного углерода и снижения хрупкости связки дробление кусков спеченного конгломерата и мокрый размол осуществляют в присутствии карбамида железа в количестве от 0,3 до 1,0 мас.%. 1 табл.

Способ изготовления твердосплавных смесей из отработанных твердых сплавов, включающий термообработку твердосплавного лома до получения спеченных конгломератов, их предварительное дробление на куски, последующее дробление и мокрый размол, отличающийся тем, что дробление кусков спеченного конгломерата и мокрый размол осуществляют в присутствии карбамида железа в количестве 0,3-1,0 мас.%.