一种从废旧Ti（C,N)基金属陶瓷中回收碳化物的方法技术

本发明专利技术公开了一种从废旧Ti(C,N)基金属陶瓷中回收碳化物的方法，属于金属陶瓷复合材料制造领域。具体公开了：将Ti(C,N)基金属陶瓷破碎，依次经盐酸、硝酸溶解后，将固液分离得到的固体洗涤、湿磨、干燥，实现碳化物的回收；在经盐酸、硝酸溶解后，还包括经硝酸和氢氟酸混合液溶解的步骤。本发明专利技术根据废旧Ti(C,N)基金属陶瓷中所含成分的不同，选用盐酸、硝酸以及硝酸+氢氟酸混合液进行特定碳化物的提取，可以灵活选取实施步骤从而获得Mo2C、WC、TaC和NbC中的一种或多种。本发明专利技术无需进行焙烧、浸取、结晶等复杂工艺流程，回收的碳化物可以直接用于Ti(C,N)基金属陶瓷的制备。Ti(C,N)基金属陶瓷的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种从废旧Ti(C,N)基金属陶瓷中回收碳化物的方法


[0001]本专利技术涉及金属陶瓷复合材料制造领域，特别是涉及一种从废旧Ti(C,N)基金属陶瓷中回收碳化物的方法。

技术介绍

[0002]碳氮化钛基金属陶瓷作为一类钛系硬质合金，因其较钨钴硬质合金具有更高的红硬性，更好的抗氧化性和更强的耐磨性，被用于制造切削工具、耐磨零件的烧结体,并且因其优异的表面加工质量，常被应用于半精加工和精加工中。
[0003]然而，随着碳氮化钛基金属陶瓷的大量应用，废旧碳氮化钛基金属陶瓷也在随之增加，虽然原料中不包含贵金属，但其价格依然坚挺，再加之废旧碳氮化钛基金属陶瓷容易收集，因而研发从废旧碳氮化钛基金属陶瓷回收原料的技术，实现节约资源，保护环境以及原料的再利用具有重大意义。
[0004]碳氮化钛基金属陶瓷具有极高的强度，无法直接回收用于再次制造，而在碳氮化钛基金属陶瓷中，碳化物是其中的主要成分之一，具有用量较大，以及除Mo2C外都与特定无机酸溶液反应等特点，成为最值得从废旧Ti(C,N)基金属陶瓷中回收的原料。然而，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W、Mo、Ti、Co、Ni等金属成分不但工艺流程复杂，其提取出的金属元素还需进行碳化才能制备出生产Ti(C,N)基金属陶瓷的原料WC、Mo2C等。
[0005]目前针对废旧Ti(C,N)基金属陶瓷中直接回收碳化物还没有成体系的工艺方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种从废旧Ti(C,N)基金属陶瓷中回收碳化物的方法，以解决上述现有技术存在的问题，将Ti(C,N)基金属陶瓷中的特定碳化物分离提取出来，从而实现Ti(C,N)基金属陶瓷中的特定种类碳化物的回收再利用，大大节约了资源。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]本专利技术提供一种从Ti(C,N)基金属陶瓷中回收碳化物的方法，包括以下步骤：
[0009]将所述Ti(C,N)基金属陶瓷破碎，依次经盐酸、硝酸溶解后，将固液分离得到的固体洗涤、湿磨、干燥，实现所述碳化物的回收；
[0010]所述Ti(C,N)基金属陶瓷包括第一陶瓷相、第二陶瓷相和金属相；所述第一陶瓷相为碳氮化钛，第二陶瓷相为第Ⅳ、
Ⅴ
、
Ⅵ
副族元素的碳化物；金属相为钴和/或镍。
[0011]优选的，所述盐酸的体积分数为20％～30％，所述硝酸的体积分数为30％～40％。
[0012]优选的，按质量分数计，所述第一陶瓷相为20％～60％，所述金属相为10～20％，其余为第二陶瓷相。
[0013]优选的，所述第Ⅳ、
Ⅴ
、
Ⅵ
副族元素的碳化物为Mo2C、WC、TaC和NbC中的一种或多种，回收方法包括以下步骤：
[0014]将所述Ti(C,N)基金属陶瓷破碎，依次经盐酸、硝酸、硝酸和氢氟酸混合液溶解后，
将固液分离得到的固体洗涤、湿磨、干燥，实现所述碳化物的回收。
[0015]更优选的，所述第Ⅳ、
Ⅴ
、
Ⅵ
副族元素的碳化物还包括VC和/或Cr3C2。
[0016]优选的，所述硝酸和氢氟酸混合液的体积分数为20％～30％，所述硝酸和氢氟酸混合液中硝酸和氢氟酸的摩尔比为4～5:1。
[0017]优选的，所述第Ⅳ、
Ⅴ
、
Ⅵ
副族元素的碳化物还包括VC和/或Cr3C2。
[0018]优选的，所述湿磨采用去离子水或乙醇为湿磨溶剂，溶剂质量/原料质量＝2:1～3:1，硬质合金球或钢球为磨介，磨介质量/原料质量＝5:1～7:1，球磨时间20h～30h，球磨浆料的温度为5℃～25℃；干燥选自喷雾干燥、烘箱干燥、旋转蒸发干燥或冷冻干燥。
[0019]本专利技术所用酸为无机酸，溶解时要根据废旧Ti(C,N)基金属陶瓷具体成分增减以下步骤：将废旧Ti(C,N)基金属陶瓷放入聚丙烯酸解槽中，先加入盐酸使金属陶瓷完全浸泡其中1h～2h，过滤沉淀，固液分离(用于除去其中的Ti(C,N)，Cr3C2和钴)，用同样方法依次加入硝酸(用于去除VC和镍)、硝酸+氢氟酸混合液(用于去除TaC，NbC，WC)，进行无机酸溶解；洗涤与再次洗涤均使用去离子水清洗金属陶瓷2～5次。
[0020]本专利技术还提供上述方法在废旧Ti(C,N)基金属陶瓷回收中的应用。
[0021]无机酸酸洗的原理如下：由于Ti(C,N)中的Ti，Cr3C2中的Cr和钴均能在常温下与浓度大于20％的盐酸发生反应：
[0022]2Ti+6HCl＝2TiCl3+3H2↑
[0023]Co+2HCl＝CoCl2+H2↑
[0024]2Cr+6HCl＝2CrCl3+3H2↑
[0025]反应后溶于盐酸，通过固液分离去除。
[0026]同理VC和镍均能在常温下与硝酸反应并最终溶于硝酸，但VC与硝酸反应的生成物过于复杂，以下仅给出镍与硝酸的反应方程式：
[0027]Ni+6HNO3→
Ni(NO3)3+3NO2+3H2↑
[0028]TaC，NbC，WC中的Ta，Nb，W均能在常温下溶解于硝酸+氢氟酸混合液：
[0029]3Ta+5HNO3+21HF
→
3H2[TaF7]+5NO
↑
+10H2O
[0030]3Nb+5HNO3+21HF
→
3H2[NbF7]+5NO
↑
+10H2O
[0031]W+2HNO3+6HF
→
WF6(g)+2NO(g)+4H2O
[0032]无机酸溶解顺序要按以下进行：
[0033](1)盐酸；(2)硝酸；(3)硝酸+氢氟酸混合液。
[0034]这种顺序可以最大程度减少Cl的影响，而氢氟酸和硝酸除洗涤外还可以在后续Ti(C,N)基金属陶瓷制备过程中，通过光照或烧结方式去除。
[0035]本专利技术的技术原理：
[0036]现有Ti(C,N)基金属陶瓷原料除Mo2C以外，都能溶于各种不同的无机酸，这就为过滤沉淀提取不同的碳化物提供了可能。
[0037]提取废旧Ti(C,N)基金属陶瓷中的金属成分，一方面会造成工艺过于复杂，成本过高，另一方面提取出来的金属成分不能直接用于Ti(C,N)基金属陶瓷的制备。而在本专利技术的技术方案中，为实现上述技术目的，本专利技术先把用去离子水洗涤好后的废旧Ti(C,N)基金属陶瓷利用液压破碎锤破碎成碎块，然后根据所回收的废旧Ti(C,N)基金属陶瓷中所含成分的不同，来选用盐酸，硝酸以及硝酸+氢氟酸混合液进行特定碳化物的提取。
[0038]所选取无机酸浓度低于本专利技术限定含量时，浓度太低无法与对应碳化物发生反应或反应过慢；高于本专利技术限定含量时，由于酸的浓度过高难以产生电离，致使酸与对应碳化物反应后无法使之溶解。在球磨过程中，可以将提取出来的碳化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从Ti(C,N)基金属陶瓷中回收碳化物的方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述Ti(C,N)基金属陶瓷破碎，依次经盐酸、硝酸溶解后，将固液分离得到的固体洗涤、湿磨、干燥，实现所述碳化物的回收；所述Ti(C,N)基金属陶瓷包括第一陶瓷相、第二陶瓷相和金属相；所述第一陶瓷相为碳氮化钛，所述第二陶瓷相为第Ⅳ、
Ⅴ
、
Ⅵ
副族元素的碳化物；所述金属相为钴和/或镍。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述盐酸的体积分数为20％～30％，所述硝酸的体积分数为30％～40％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按质量分数计，所述第一陶瓷相为20％～60％，所述金属相为10～20％，其余为第二陶瓷相。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第Ⅳ、
Ⅴ
、
Ⅵ
副族元素...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宇涵，王诗阳，王博，南勋，
申请(专利权)人：嘉兴鸷锐新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：