[发明专利]废旧Ti(C,N)基金属陶瓷材料的回收与再生方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废旧Ti(C,N)基金属陶瓷材料的回收与再生方法，属于粉末冶金技术领域。

背景技术

Ti(C,N)基金属陶瓷不但具有较高的硬度、耐磨性、红硬性，而且还具有优良的化学稳定性，与金属间的摩擦系数也很低，是硬质合金的理想升级替代材料。与WC-Co硬质合金相比，其红硬性好，高温强度高，其密度(6.0～6.8kg/cm³)比硬质合金(13.0～15.0kg/cm³)大大降低，热膨胀系数高于WC—Co硬质合金；其抗氧化性能、耐酸碱腐蚀的能力极好，大大优于WC-Co硬质合金；其耐磨擦磨损性能优异，且其稳定磨损期很长，明显优于硬质合金。如用作刀具，与常用的硬质合金相比，它在以下几个方面有明显的优势：可以允许有较高的切削速度和较大的进刀量，被加工件有较好的表面性能，刀具的耐磨性能更高；如用于制造高温结构件和耐磨耐蚀工件，其使用寿命也大大长于硬质合金。另一方面，生产硬质合金的主要原料W、Co属于战略物质，且W、Co物质消耗量大，制造成本高，而生产Ti(C,N)基金属陶瓷所用原材料较易获得，不含或仅含少量W、Co等物质，制造成本低廉。因此，近年来，日本、美国、瑞典等发达国家非常重视Ti(C,N)基金属陶瓷的研发及生产应用。据日本超硬工具协会统计，自本世纪初以来，所有的硬质工具材料中，Ti(C,N)基金属陶瓷的市场占有率增长得最快。

从上世纪九十年代开始，我国有关部门也投入大量力量并已研制开发出一些牌号的Ti(C,N)基金属陶瓷刀具，其在工模具市场上的占有量逐年增长，在耐磨结构件、密封环等领域的应用也越来越多。

随着该材料使用范围的日益增加，失效废弃的Ti(C,N)基金属陶瓷材料也会越来越多，如不加以回收再利用，其不但会污染环境，而且还会造成资源的浪费。

因而研发有效的Ti(C,N)基金属陶瓷回收和再生技术，无疑具有重要的社会意义和经济意义。

由于Ti(C,N)基金属陶瓷的研发和使用时间大大短于WC-Co硬质合金，因而对其回收及再生技术的研究极少。目前仅开展了利用无机酸溶解、焙烧、浸取、结晶、沉淀等方法从废旧Ti(C,N)基金属陶瓷中分离Ni、Ti、W、Mo等金属成分，并制备杂多酸等化学试剂的研究。该技术工艺过程复杂，要经过多次洗涤和纯化，才能使产物达到一定的纯度；分离过程中会产生大量污染物。另外，分离出的Ti、W、Mo等元素还要经过碳化或氮化，才能制备出生产Ti(C,N)基金属陶瓷所需要的原料TiC、TiN、WC、Mo₂C等。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的现状，提供一种回收废旧Ti(C,N)基金属陶瓷及再利用的方法，也就是利用废旧Ti(C,N)基金属陶瓷制备复合粉，然后以此复何粉为主要原料制备性能优良的金属陶瓷块体材料的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案依次包括如下步骤：

步骤1、将废旧Ti(C,N)基金属陶瓷清洗干净，在空气中干燥；采用圆锥惯性破碎机破碎上述废旧金属陶瓷，使破碎后块体的最大尺寸小于10mm；然后采用密封式振动粉碎机将上述块体进一步粉碎成平均粒径为150～200目的粉料；

步骤2、在上述经过破碎和粉粹的回收粉料中加入石墨、Ni、Mo、FeB粉末，配制成混合料。其中混合料中石墨、Ni、Mo、FeB粉末的加入量分别为：若废旧金属陶瓷重量为A，废旧金属陶瓷中Ni的重量百分含量为x％，则混合配料中石墨的加入量为A×(0.4％～0.6％)；Ni的加入量为A×x％(10％～15％)；Mo的加入量为A×(2.5％～3.5％)；FeB的加入量为A×(1.5％～2.0％)；

步骤3、上述混合料经球磨、加入成型剂、干燥、造粒、压制成型、脱脂工序，然后进行真空烧结得到再生块体Ti(C,N)基金属陶瓷；

其中所述的真空烧结在真空烧结炉中进行，所述的真空烧结分为两个阶段，首先将成型压坯升温至1100℃，保温6h，该阶段的真空度高于2.0×10^-2Pa；然后直接升温至终烧温度，终烧温度比步骤1所述相应成分的废旧Ti(C,N)基金属陶瓷的正常烧结温度低20～30℃，保温50～70min，该阶段的真空度高于2.0×10^-1Pa。