[发明专利]一种含稀土的再生WC-Co硬质合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含稀土的再生WC-Co硬质合金的制备方法，属于硬质合金的粉末冶金制备技术领域。

背景技术

随着具有优异综合性能的硬质合金在切削工具、模具、矿山工具、建筑工程工具、精密加工、耐磨耐蚀等诸多领域得到广泛应用，使用后的硬质合金废旧制品的数量也相应大幅增加。如何有效地解决废旧硬质合金的高品质回收再利用问题，用废旧硬质合金的回收料制备性能接近或达到原生硬质合金制品的性能，顺应绿色循环经济的发展趋势，具有重大的社会经济效益和长久可持续发展价值。

由于能耗较低和环境友好，锌熔法成为国内外广泛应用的硬质合金主要回收方法之一；但由于废旧硬质合金来源复杂和成分、几何形状多样，分选、清洗和统一回收处理工艺流程高纯化难度大等原因，制备的硬质合金回收料存在较高的杂质含量。经过硬质合金制备过程，锌熔法回收料中含有的锌、硫、钙、锰、钛等杂质元素会残留于WC-Co合金中，形成孔隙和大尺寸夹杂物等缺陷，降低了再生WC-Co硬质合金的力学性能和稳定性，使用性能与原生WC-Co硬质合金相比明显弱化；一般只能按低档硬质合金使用，成为锌熔法再生WC-Co硬质合金价值提升的瓶颈。因此降低或消除废旧硬质合金回收料中的少量残留杂质对再生WC-Co硬质合金性能的负面影响，是提高锌熔法再生WC-Co硬质合金品质及使用性能的技术难点，急需得到解决。

发明内容

本发明的目的是针对上述锌熔法硬质合金回收料中存在的锌、铁、硫、钙、锰、钛等杂质残留于合金中造成孔隙、夹杂等缺陷，降低再生硬质合金的品质、使用性能和稳定性的问题，提供一种有效降低杂质对合金的危害，提高合金使用性能的含稀土的再生WC-Co硬质合金制备方法。

本发明公开了一种含稀土的再生WC-Co硬质合金的制备方法，以废旧硬质合金锌熔法回收获得的WC和Co混合粉体为原料；与一定比例的稀土添加剂配料后，经研磨、干燥、制粒得到混合料；将混合料压制成形，烧结制得硬质合金。用本发明方法制备的再生硬质合金，由于稀土元素铈、钇、钕、镨或镧中的一种或几种与再生合金中的Ca、S、O等杂质形成0.5μm以下的近球形细小稀土化合物相，均匀分散存在于Co粘结相中及Co粘结相与WC界面处，起到净化WC/Co界面及消除粗大杂质化合物相负面影响的作用。

本发明制备含稀土的再生WC-Co硬质合金的工艺步骤为：

(1)将废旧硬质合金锌熔法回收获得的WC-Co(WC和Co)混合粉体进行筛分处理，去除大尺寸的杂质物；WC-Co混合粉体中，WC粉末的质量为84～94％，钴粉末质量为6～16％；

(2)将一种或几种纳米稀土氧化物进行超声分散，稀土氧化物中稀土元素的质量为钴粉末质量的0.2～2％；

(3)将筛分后的WC-Co混合粉体和分散的纳米稀土氧化物混合，进行湿磨、过滤、干燥，掺加成形剂制粒，压制成形，然后烧结，制成再生WC-Co硬质合金。

本发明中WC-Co混合粉体为废旧硬质合金经锌熔法制备所得回收料。将回收获得的WC-Co混合粉体采用80～200目筛网进行筛分处理，取筛下物作为原材料，去除较粗大的杂质物。

稀土添加剂为纳米稀土氧化物，可以是纳米氧化钇(Y₂O₃)、纳米稀土氧化铈(CeO₂)、纳米稀土氧化镧(La₂O₃)、纳米氧化镨(Pr₆O₁₁)和纳米氧化钕(Nd₂O₃)中的一种或几种的混合物。优选的，所述纳米稀土氧化物的平均粒度小于100nm，纯度大于99.9％。

所述的超声分散是将一种或几种纳米稀土氧化物置于10～50倍质量体积(根据无水乙醇的比重换算)的无水乙醇介质中进行超声分散，超声分散功率为200～1800瓦，超声分散时间为3～60分钟。

再生WC-Co硬质合金的配料及研磨混合工序：按照合金的组分为WC粉末的质量占再生WC-Co硬质合金质量的84～94％，钴粉末质量占再生的6～16％，稀土添加剂中稀土元素质量占再生WC-Co硬质合金中钴粘结相的0.2～2％，进行配料；置于球磨筒内，以无水乙醇为研磨介质，以WC-Co硬质合金球为研磨体，球料比为2∶1～10∶1，球磨24～72小时，进行湿磨；球磨后进行200目～400目金属筛网过滤，得到的滤液进行真空干燥或喷雾干燥，获得混合料，按混合料质量的1～3％掺入石蜡，制粒。