Патент на изобретение №2323065
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КУСКОВЫХ ОТХОДОВ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ, СОДЕРЖАЩИХ КОБАЛЬТ
(57) Реферат:
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству твердых сплавов, и может использоваться для получения износостойких твердосплавных изделий из отходов твердых сплавов. В конусно-инерционной дробилке готовят шихту дроблением кусковых отходов, содержащих 4, 6, 8 или 10 мас.% кобальта, подвергают их рассеву с выделением фракции 60-120 мкм и электромагнитному обогащению. В обогащенный порошок вводят 20-30 мас.% шихты твердого сплава с тем же содержанием кобальта, что и в отходе, или 20-30 мас.% шихты твердого сплава с содержанием кобальта, превышающим на 2 мас.% или на 4 мас.% содержание кобальта в отходе, добавив такое же количество кобальта в обогащенный порошок. Тонкий помол осуществляют в вибромельнице до среднего размера частиц 3-4 мкм. Прессуют заготовки, сушат их и спекают в вакууме при 1390-1420°С. Полученный твердый сплав обладает высокой твердостью и прочностью при изгибе при низкой себестоимости. 1 табл.
Изобретение относится к производству твердых сплавов и может быть использовано преимущественно для повторного получения износостойких твердосплавных изделий из отходов твердых сплавов. В патенте России №2157741 предлагается проводить отжиг при температуре свыше 2000°С твердосплавного лома в защитной атмосфере или вакууме, дробление, размол до фракции Для извлечения вольфрама и кобальта из отходов твердых сплавов в виде лома, а также порошкообразных и пылевидных отходов (патент России №2190678) производят обработку исходного сырья раствором гипохлорита натрия в щелочной среде с последующим их разделением в растворе (фильтрате) и твердом осадке. Такое техническое решение позволяет избежать энергетических, ресурсных и временных затрат, связанных с их измельчением или разделением на фракции. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ, предложенный в патенте России №2170646, опубликованный 20.07.2001 (прототип). Способ включает в себя термическую обработку кусковых отходов твердых сплавов путем нагрева и охлаждения в водном растворе хлористого натрия с последующим механическим измельчением в щековой дробилке или в конусно-инерционной дробилке. Способ позволяет получать порошки различного фракционного состава и спеченные твердые сплавы из них по традиционной технологии, включающей прессование заготовок, их сушку и спекание при 1390-1420°С. К недостаткам известного способа относится необходимость предварительной термообработки, что увеличивает себестоимость и может привести к окислению порошков. Задачей предлагаемого технического решения является снижение себестоимости твердосплавных изделий при сохранении высокого уровня физико-механических свойств и повышение экологической безопасности. Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе изготовления твердосплавных изделий из кусковых отходов твердых сплавов, содержащих кобальт, включающем подготовку шихты дроблением кусковых отходов на конусно-инерционной дробилке, последующий тонкий помол, прессование заготовок, их сушку и спекание при 1390-1420°С, согласно изобретению используют кусковые отходы, содержащие 4, 6, 8 или 10 мас.% кобальта, после дробления отходы подвергают рассеву, выделяя фракцию с диаметром частиц 60-120 мкм, и электромагнитному обогащению, затем осуществляют тонкий помол обогащенного порошка в вибромельнице до среднего размера частиц 3-4 мкм, предварительно введя в него 20-30 мас.% шихты твердого сплава с тем же содержанием кобальта, что и в отходе, или 20-30 мас.% шихты твердого сплава с содержанием кобальта, на 2 или 4 мас.% превышающим его содержание в отходе, при этом в обогащенный порошок добавляют такое же количество кобальта, а спекание проводят в вакууме. Заявляемый способ позволяет получать твердосплавные изделия низкой себестоимости с высокой твердостью и прочностью при изгибе из отходов твердых сплавов, без использования кислот и других химических соединений, что повышает экологичность технологии. При исследовании известного уровня техники не было выявлено аналогичных технических решений, которые характеризовались бы идентичной совокупностью существенных признаков с достижением такого же технического результата, какой получен в предлагаемом техническом решении, что позволяет сделать вывод о его соответствии критериям «новизна» и «изобретательский уровень». Заявляемый способ может быть реализован в промышленности с целью изготовления твердосплавных изделий из отработанных твердых сплавов с применением известных материалов и технических средств, что говорит о соответствии предлагаемого технического решения критерию «промышленная применимость». Примеры осуществления предлагаемого способа Пример 1. Кусковые отходы твердого сплава марки ВК4 (96% WC+4% Со) дробят на конусно-инерционной дробилке с последующим рассевом и выделением фракции с диаметром частиц 60-120 мкм. Отобранную фракцию подвергают электромагнитному обогащению с целью удаления примесей железа. Обогащенный порошок подвергают тонкому помолу в вибромельнице до среднего размера частиц 3-4 мкм, при этом в шихту вводят 20 мас.% шихты твердого сплава ВК4 и 4 мас.% кобальта (ГОСТ 9721-79). Из высушенной и пластифицированной смеси прессуют заготовки изделий, которые спекают в вакууме при 1420°С. Полученный твердосплавной материал обладает прочностью при изгибе 1600 МПа и твердостью по Виккерсу 16 ГПа. Остальные примеры осуществлялись аналогично примеру 1 и приведены в таблице. В результате осуществления способа получен твердосплавной материал с высокой твердостью (до 17 ГПа) и прочностью при изгибе 1600-1900 МПа. Заявляемый способ позволяет получать регенерированный из отходов твердый сплав, по прочности и твердости сравнимый со стандартным твердым сплавом ВК8, предназначенный для изготовления штампов (вырубных и гибочных), фильер и волок, шипов противоскольжения зимних автопокрышек. Перспективным следует считать изготовление по такой технологии вставок камер высокого давления для синтеза алмазов и кубического нитрида бора.
Формула изобретения
Способ изготовления твердосплавных изделий из кусковых отходов твердых сплавов, содержащих кобальт, включающий подготовку шихты дроблением кусковых отходов на конусно-инерционной дробилке, последующий тонкий помол, прессование заготовок, их сушку и спекание при 1390-1420°С, отличающийся тем, что используют кусковые отходы, содержащие 4, 6, 8 или 10 мас.% кобальта, после дробления отходы подвергают рассеву, выделяя фракцию с диаметром частиц 60-120 мкм, и электромагнитному обогащению, затем осуществляют тонкий помол обогащенного порошка в вибромельнице до среднего размера частиц 3-4 мкм, предварительно введя в него 20-30 мас.% шихты твердого сплава с тем же содержанием кобальта, что и в отходе, или 20-30 мас.% шихты твердого сплава с содержанием кобальта, на 2 или 4 мас.% превышающим его содержание в отходе, при этом в обогащенный порошок добавляют такое же количество кобальта, а спекание проводят в вакууме.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
40 мкм, причем температуру отжига определяют в зависимости от содержания кобальта. Способ обеспечивает получение товарных смесей, пригодных для изготовления высококачественных твердосплавных изделий.