Спосіб переробки відходів металокерамічних твердих сплавів, що містять карбіди тугоплавких металів

Спосіб переробки відходів металокерамічних 36550 ного середовища доцільно шляхом контрольованого газового середовища з точністю до ±0,1 об.% зміною співвідношення водню та метану. Технічне рішення пояснюється наступними прикладами здійснення. Вихідною сировиною для переробки були відпрацьовані інструменти із твердого сплаву марки Т5К10. Приклад 1. Відходи твердих сплавів марки Т5К10 в кількості 5-ти кг завантажували у термічну піч і здійснювали попереднє окислення відходів газом, що містить кисень, в даному випадку, на повітрі, при температурі 1000°С, 1,0 годину до утворення поверхневого шару, після чого цей шар видалявся шляхом дробострумної обробки протягом 2-3 хвилин. Очищені від окалини відходи проходили кінцеву обробку цим газом до повного їх окислення при температурі 1000°С протягом 4-х годин. Продукти окислення відходів твердих сплавів марки Т5К10, що містять оксиди металів – WO3, ТіО2, вольфрамат кобальту CoWО4 і титанати кобальту (СоТіОз, CoTiO2) завантажували у електропіч і проводили відновлення газоподібним відновником та карбідизацію у метано-водневому середовищі при температурі 1280°С і концентрації метану 0,32 об.% протягом 20 годин (див. таблицю, приклад 1). Вміст загального вуглецю визначався за допомогою апарату Вюртца-Штрейлена, а кількість вільного вуглецю - хімічним аналізом. Продукти регенерації вивчали також рентгенофазовим аналізом. Випробовування спечених зразків проведені по стандартним методикам для твердих сплавів. Вміст вуглецю, загального і вільного, відповідає технічним вимогам на ці сплави. Рентгенофазовий аналіз продуктів карбідизації показав присутність ліній WC, (Ті, W)C і Co, що відповідає стандартному сплаву Т5К10 і утворення твердого розчину (Ті, W)C. Це зв'язане з тим, що в отриманому продукті карбідизації з'являються сліди рідкої фази WC-Co, яка активує відновлення оксидів титану з утворенням твердого розчину карбіду вольфраму у карбіді титану - ТіС, (Ті, W)C. Із регенерованого сплаву Т5К10 були виготовлені і спечені за технологіями для стандартних сплавів групи ТК зразки (штабики) розміром 5х5х35 мм, на яких вивчалися фізико-механічні властивості. Встановлено, що всі властивості, одержані на зразках, виготовлених із регенерованого сплаву, відповідають ГОСТ 3882-74 (див. таблицю, приклади 1, 2, 3). Приклади конкретного застосування винаходу при оптимальних, граничних, при виході за граничні значення режимів та згідно прототипу при однакових умовах реалізацій наведені у таблиці (приклади 4, 5, 6, 7, 8). Встановлено, що за 12 годин витримки вміст загального вуглецю не досягав стехіометричного значення. Вміст загального вуглецю, який відпові дав би технічним вимогам, можна досягти лише після 20 годин витримки. Підвищення витримки до 36 годин призводить лише де незначного підвищення вмісту вуглецю загального, тому процес карбідизації вигідно проводити при 20-ти годинах витримки. При температурі 1230°С у метано-водневому середовищі (приклад 4) після карбідизації вміст загального вуглецю становив тільки 0,84%, що не відповідає технічним вимогам (6,1-6,4%). Тому з таких сумішей не були виготовлені зразки і не вивчалися їх фізико-механічні властивості. Підвищення температури карбідизації до 1360°С (приклад 5) практично не впливає на вміст вуглецю загального. Це пов'язане з тим, що при цій температурі інтенсифікується процес спікання регенерованого продукту, тому таку температуру використовувати не раціонально. Із регенерованої суміші, одержаної при цій температурі, не були виготовлені дослідні зразки і не вивчалися також їх фізико-механічні властивості. Крім того, з таблиці видно, що проведення карбідизації при всіх температурах у метано-водневому середовищі з концентраціями метану меншими, ніж ті, що заявляються, призводить до того, що вміст загального вуглецю у регенерованій суміші значно підвищується (приклад 6), а при концентраціях метану більше мінімального граничного значення (приклад 7) процес карбідизації проходить дуже повільно, що технологічно не вигідно. Вміст загального вуглецю при цьому становить 5%. У рентгенівських спектрах продукту карбідизації (приклад 7) присутні лінії вуглецю вільного. Фізикомеханічні властивості зразків, виготовлених із цієї регенерованої суміші не відповідають ГОСТ 388274. В зв'язку з цим концентрація метану у водні не повинна перевищувати 0,5 об.% і бути не нижчою 0,3 об.%. Твердосплавні суміші із відходів, перероблених відповідно протопипу (приклад 8), мали низькі значення вмісту загального вуглецю що не відповідає технічним вимогам, тому з них не виготовлялися зразки і не вивчалися фізико-механічні властивості. Таким чином, окислення відходів твердих сплавів групи ТК можна проводити при тих самих режимах, що і сплавів групи ВК, а процес відновлення - карбідизації необхідно вести при більш високих температурах і менш низькій концентрації метану у водні, коли у продуктах карбідизації утворюється твердий розчин карбіду вольфраму у карбіді титану та забезпечується отримання стехіометричного вмісту загального вуглецю. Технічне рішення забезпечує отримання регенерованого твердого сплаву групи ТК із властивостями, які відповідають технічним вимогам на ці сплави, і може бути використане у промисловому варіанті переробки твердих сплавів групи ТК із шматкових відходів. 2 Таблиця Режими карбідизації Об`єкт випробування Вміст вуглецю Газове середовище Концентрація метану Витримка, г загального вільного Щільність, г/см3 Коерцитивна сила, А/см Твердість, HRA 1 1280 СН4+Н2 0,32 20 6,1 0,04 12,42 68,5 88,5 144 2 1250 -² 0,30 -² 6,5 0,03 12,5 100,0 89,4 147 3 1350 -² 0,35 -² 6,4 0,03 12,61 110,0 89,6 150 4 1230 -² 0,32 -² 0,84 1,00 не вивчалися 5 1360 -² 0,32 -² 6,0 0,10 не вивчалися 6 1280 -² 0,28 -² 7,0 0,035 11,4 60,3 80,0 90 7 1280 -² 0,38 -² 5,65 0,160 11,9 62,5 82,0 93 8 1250 Н2+СН4 0,9 2,0 4,7 0,180 Спосіб переробки відходів металокерамічних твердих сплавів, що містять карбіди тугоплавких металів, згідно винаходу Л/п T, 0C Гранична міцність при стис. МПА не вивчалися 36550 3 Спосіб згідно прототипу (патент № 2624, Україна «Спосіб переробки відходів твердих сплавів») Показники ефективності Фізико-механічні властивості 36550 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4