一种含稀土元素的硬质合金冶金原料制备方法及装置制造方法及图纸

一种含稀土元素的硬质合金冶金原料制备方法及装置，涉及硬质合金制造技术领域，所采用的方法包括以下步骤：S1，准备原材料；S2，将所述原材料加入电解池中进行电解；S3，将所述混合溶液过滤后转移至反应釜中，再加入草酸并加热、搅拌，生成不溶于水的沉淀物；S4，将所述沉淀物脱水后烘干、煅烧，再通过还原反应形成粘结剂金属和稀土金属的混合金属粉末，将所述混合金属粉末与难熔金属的硬质化合物粉末配置成用于制备硬质合金的混合粉料。装置包括电解池和至少一组电解装置。本发明专利技术在回收废旧硬质合金的基础上，配置成用于烧结硬质合金的混合粉料，解决了在硬质合金生产制造过程中均匀加入稀土元素的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种含稀土元素的硬质合金冶金原料制备方法及装置
本专利技术涉及硬质合金制造
，尤其涉及一种含稀土元素的硬质合金冶金原料制备方法及装置。
技术介绍
硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结剂金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。随着硬质合金的广泛应用，硬质合金废旧制品的数量也相应大幅增加。如何利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，具有重大的社会经济效益。微量稀土元素的加入能够明显改善硬质合金的性能，但由于稀土元素的化学及物理特性的限制，硬质合金中稀土元素的加入方式、方法一直是硬质合金制造生产过程中的一大难题。因此，如何在硬质合金生产制造过程中均匀加入稀土元素成为急需解决的技术关键。
技术实现思路
针对现有技术方案中硬质合金难以均匀添加稀土元素的问题，本专利技术提供了一种含稀土元素的硬质合金冶金原料制备方法及装置。本专利技术提供如下的技术方案：一种含稀土元素的硬质合金冶金原料制备方法，包括以下步骤：S1，准备原材料，所述原材料包括含稀土元素的化合物、酸溶液以及废旧硬质合金；S2，将所述原材料加入电解池中进行电解，将所述废旧硬质合金中的粘结剂金属以及含稀土元素的化合物溶解到电解液中，得到混合溶液，直至电解反应的速度明显变慢或者停顿；S3，将所述混合溶液过滤后的滤液转移至反应釜中，再加入草酸并加热、搅拌，生成不溶于水的沉淀物；S4，将所述沉淀物脱水后烘干、煅烧，再通过还原反应形成粘结剂金属和稀土金属的混合金属粉末，将所述混合金属粉末与难熔金属的硬质化合物粉末配置成用于制备硬质合金的混合粉料。优选地，所述含稀土元素的化合物为氯化稀土化合物、硝酸稀土化合物和碳酸稀土化合物中的一种或多种。优选地，所述稀土元素为镧、铈、镨、钕、钷元素中的一种或多种。优选地，所述酸溶液为盐酸、硝酸、硫酸中的一种。优选地，所述粘结剂金属为金属钴、镍中的至少一种。优选地，所述难熔金属的硬质化合物为碳化钛、碳化钨中的一种。优选地，步骤S4中，在脱水前，对所述沉淀物进行洗涤。一种含稀土元素的硬质合金冶金原料制备装置，包括绝缘的电解池，所述电解池内设置有至少一组电解装置，所述电解装置包括设置在所述电解池顶部的两个阴极板、设置在两个所述阴极板之间的多孔容器以及一个阳极板，所述多孔容器底部设置有多个通孔，且所述多孔容器设置在所述电解池的顶部。优选地，所述多孔容器为塑性网兜。本专利技术的有益效果是：通过电解、沉淀、还原的方法，在回收废旧硬质合金的基础上，得到钴、镍等作为粘结剂的金属和稀土金属均匀混合的混合金属粉末，再与回收的难熔金属的硬质化合物粉末混合，从而配置成用于烧结硬质合金的混合粉料，解决了在硬质合金生产制造过程中均匀加入稀土元素的难题。附图说明图1为本专利技术一个实施例的流程图。图2为本专利技术中电解池的一个实施例的示意图。附图标记：1-电解池，2-阴极板，3-多孔容器，4-阳极板，5-废旧硬质合金。具体实施方式以下结合附图及附图标记对本专利技术的实施方式做更详细的说明，使熟悉本领域的技术人在研读本说明书后能据以实施。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1一种含稀土元素的硬质合金冶金原料制备方法，流程图如图1所示，包括以下步骤：S1，按照金属钴（Co）在盐酸中的电解反应方程式、碳酸铈（Ce2(CO3)3）与盐酸的反应方程式，将原材料进行配比，准备或制备2.67g粉末状的碳酸铈（Ce2(CO3)3）、100mL浓度为0.348mol/L的盐酸（HCl溶液）以及含24.45g金属钴作为粘结剂的废旧碳化钨-钴（WC-Co）金属合金。上述反应方程式如下：S2，将盐酸和碳酸铈加入电解池中，将废旧碳化钨-钴金属合金加入多孔容器中，在室温下进行电解，电解时间为16h。HCl与WC-Co合金中的金属Co发生电解反应，生成可溶于水的氯化钴（CoCl2）；WC-Co合金中的WC不与盐酸发生反应，沉淀至电解池底部。HCl与Ce2(CO3)3发生反应，生成氯化铈（CeCl3），电解液中形成氯化铈与氯化钴的混合溶液。在电解过程中，当上述混合溶液的比重值达到1.26g/mL时，混合溶液中氯化钴的浓度达到饱和状态，电解反应的速度会明显变慢甚至停顿，此时氯化钴、氯化铈和盐酸的浓度分别为0.1096mol/L、0.111mol/L和0。混合溶液的比重值可利用现有的比重计来测量。S3，将混合溶液过滤，过滤得到的固体物质为WC粉末，可经经洗涤、烘干后回收，过滤得到的滤液自流或被输送泵抽取到反应釜中，与浓度为5.89mol/L的草酸搅拌混合，并加热到50-60℃，保温4-6h，生成草酸亚钴（CoC2O4）和草酸铈（Ce2（C2O4）3）等不溶于水的沉淀物。混合溶液经过过滤、运输及搅拌后，氯化铈与氯化钴溶液均匀混合。氯化铈、氯化钴与草酸反应形成沉淀物的反应方程式如下：S4，将上述沉淀物洗涤后转移到离心机中进行脱水，脱水时间为30min，离心机转速为800r/min；脱水后的固体产物利用烘干机在90℃下将其烘干4h；烘干后的粉末置于箱式或连续推进式二带马弗炉中进行煅烧，煅烧温度为300-350℃，煅烧时间为1h，再通入氢气进行还原，还原温度为550±10℃，保温时间30min。煅烧和还原反应方程式分别如下：沉淀物经烘干、煅烧后被氧化成氧化钴（Co2O3）和氧化铈（CeO2）等氧化物，再通入氢气将氧化物还原成金属钴和金属铈的混合金属粉末。通过上述方法生产的混合金属粉末中的金属钴和金属铈均匀混合，其中金属铈和金属钴的质量比为6.25:93.75。再根据具体的硬质合金制备的配比，将混合金属粉末和难熔金属的硬质化合物粉末配置成用于制备硬质合金的混合粉料，可按照现有的硬质合金的生产工艺，制造含稀土元素的硬质合金产品。难熔金属的硬质化合物粉末可采用步骤S3中回收的WC粉末。实施例2S1，按照金属镍（Ni）在盐酸中的电解反应方程式、碳酸铈（Ce2(CO3)3）与盐酸的反应方程式，将原材料进行配比，准备或制备3.31g粉末状的碳酸铈（Ce2(CO3)3）、100mL浓度为0.431mol/L的盐酸（HCl溶液）以及含30.23g金属镍作为粘结剂的废旧碳化钛-镍（TiC-Ni）金属合金。上述反应方程式如下：S2，将盐酸和碳酸铈加入电解池中，将废旧碳化钛-镍金属合金加入多孔容器中，在室温下进行电解，电解时间为12h。HCl与TiC-Ni合金中的金属Ni发生电解反应，生成可溶于水的氯化镍（NiCl2）；TiC-Ni合金中的TiC不与盐酸发生反应，沉淀至电解池底部。HCl与Ce2(CO3)3发生反应，生成氯化铈（CeCl3），电解液中形成氯化铈与氯化镍的混合溶液。在电解过程中，当上述混合溶液的比重值达到1.28g/mL时，混合溶液中氯化镍的浓度达到饱和状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含稀土元素的硬质合金冶金原料制备方法，其特征在于：包括以下步骤/nS1，准备原材料，所述原材料包括含稀土元素的化合物、酸溶液以及废旧硬质合金；/nS2，将所述原材料加入电解池中进行电解，将所述废旧硬质合金中的粘结剂金属以及含稀土元素的化合物溶解到电解液中，得到混合溶液，直至电解反应的速度明显变慢或者停顿；/nS3，将所述混合溶液过滤后的滤液转移至反应釜中，再加入草酸并加热、搅拌，生成不溶于水的沉淀物；/nS4，将所述沉淀物脱水后烘干、煅烧，再通过还原反应形成粘结剂金属和稀土金属的混合金属粉末，将所述混合金属粉末与难熔金属的硬质化合物粉末配置成用于制备硬质合金的混合粉料。/n

【技术特征摘要】
1.一种含稀土元素的硬质合金冶金原料制备方法，其特征在于：包括以下步骤
S1，准备原材料，所述原材料包括含稀土元素的化合物、酸溶液以及废旧硬质合金；
S2，将所述原材料加入电解池中进行电解，将所述废旧硬质合金中的粘结剂金属以及含稀土元素的化合物溶解到电解液中，得到混合溶液，直至电解反应的速度明显变慢或者停顿；
S3，将所述混合溶液过滤后的滤液转移至反应釜中，再加入草酸并加热、搅拌，生成不溶于水的沉淀物；
S4，将所述沉淀物脱水后烘干、煅烧，再通过还原反应形成粘结剂金属和稀土金属的混合金属粉末，将所述混合金属粉末与难熔金属的硬质化合物粉末配置成用于制备硬质合金的混合粉料。


2.根据权利要求1所述的一种含稀土元素的硬质合金冶金原料制备方法，其特征在于：所述含稀土元素的化合物为氯化稀土化合物、硝酸稀土化合物和碳酸稀土化合物中的一种或多种。


3.根据权利要求2所述的一种含稀土元素的硬质合金冶金原料制备方法，其特征在于：所述稀土元素为镧、铈、镨、钕、钷元素中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的一种含稀土元素的硬质...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昊洋，熊计，曾爱华，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51