초경소재는 산업전반에 널리 사용되고 있으며 탄화텅스텐의 경우 알려진 금속 가운데 다이아몬드 다음으로 단단한 물질로 금속 절단 공구, 드릴의 날, 광산 공구, 군사 무기 재료, 화학 원료, 촉매, 내마모성 재료, 및 제트엔진 Blade에 이용되고 있다. WC/Co 초경합금은 WC와 Co를 주성분으로 하고 여기에 TiC, TaC 등의 일부 ...
초경소재는 산업전반에 널리 사용되고 있으며 탄화텅스텐의 경우 알려진 금속 가운데 다이아몬드 다음으로 단단한 물질로 금속 절단 공구, 드릴의 날, 광산 공구, 군사 무기 재료, 화학 원료, 촉매, 내마모성 재료, 및 제트엔진 Blade에 이용되고 있다. WC/Co 초경합금은 WC와 Co를 주성분으로 하고 여기에 TiC, TaC 등의 일부 탄화물이 첨가된 소재로 경도가 매우 높고 내마모성이 우수하여 내마모공구, 내충격공구, 연삭기 및 금형 소재 등으로 널리 사용되고 있다. 이러한 초경재료 제품을 사용하는 과정에서 부서지거나 부러지고 수명이 다한 스크랩이 발생하게 되고 또한 초경재료를 이용한 공구 및 제품을 제조하는 과정에서 많은 양의 슬러지가 발생하게 된다. 이러한 초경 스크랩 및 슬러지는 많은 양의 WC 및 Co 등의 이용가능한 자원을 다량 함유하고 있어 이러한 스크랩 및 슬러지를 재활용하는 것은 자원의 유효이용 측면에서 매우 중요하며, 경제적인 가치도 충분히 가지고 있는 것으로 사료된다. 본 연구에서는 초경공구의 제조공정에서 발생되는 슬러지를 회수하고 재생하여 재활용하는 연구로써 슬러지를 회수하여 700°C 이상에서 산화시키고 볼밀공정을 통해 파우더형태로 만들어 고체탄소 환원/탄화 과정을 거쳐 회수하는 방법이다. 회수된 초경분말에는 일부 탄소가 잔존하게 되는데 탄소는 소결을 저해시키는 작용을 하므로 잔존하는 탄소를 완전히 제거하고 고순도의 초경분말을 회수하여 효율을 향상시키고 고품질의 초경분말로 개발하는데 목적이 있다. 회수된 고순도의 초경분말은 소결공정을 통해 샘플을 제작하고 일반 초경공구와 경도비교를 통해 재활용 적정성을 판단하게 된다. 이러한 방법은 직접 용융법이나 산처리법으로 분해하는 방법이 아니기 때문에 고온에서 분해가 진행될 필요가 없고 폐수 처리 문제가 없어 환경친화적인 기술이라고 할 수 있다. 한편, 산처리법은 처리공정이 매우 단순하기 때문에 비용을 절감할 수 있는 장점이 있어 매우 유리하다. 본 연구에서는 경제적인 초경합금 슬러지의 재생처리공정을 개발하기 위하여 산처리법을 이용한 재생처리 공정의 연구도 동시에 진행하였다.
초경소재는 산업전반에 널리 사용되고 있으며 탄화텅스텐의 경우 알려진 금속 가운데 다이아몬드 다음으로 단단한 물질로 금속 절단 공구, 드릴의 날, 광산 공구, 군사 무기 재료, 화학 원료, 촉매, 내마모성 재료, 및 제트엔진 Blade에 이용되고 있다. WC/Co 초경합금은 WC와 Co를 주성분으로 하고 여기에 TiC, TaC 등의 일부 탄화물이 첨가된 소재로 경도가 매우 높고 내마모성이 우수하여 내마모공구, 내충격공구, 연삭기 및 금형 소재 등으로 널리 사용되고 있다. 이러한 초경재료 제품을 사용하는 과정에서 부서지거나 부러지고 수명이 다한 스크랩이 발생하게 되고 또한 초경재료를 이용한 공구 및 제품을 제조하는 과정에서 많은 양의 슬러지가 발생하게 된다. 이러한 초경 스크랩 및 슬러지는 많은 양의 WC 및 Co 등의 이용가능한 자원을 다량 함유하고 있어 이러한 스크랩 및 슬러지를 재활용하는 것은 자원의 유효이용 측면에서 매우 중요하며, 경제적인 가치도 충분히 가지고 있는 것으로 사료된다. 본 연구에서는 초경공구의 제조공정에서 발생되는 슬러지를 회수하고 재생하여 재활용하는 연구로써 슬러지를 회수하여 700°C 이상에서 산화시키고 볼밀공정을 통해 파우더형태로 만들어 고체탄소 환원/탄화 과정을 거쳐 회수하는 방법이다. 회수된 초경분말에는 일부 탄소가 잔존하게 되는데 탄소는 소결을 저해시키는 작용을 하므로 잔존하는 탄소를 완전히 제거하고 고순도의 초경분말을 회수하여 효율을 향상시키고 고품질의 초경분말로 개발하는데 목적이 있다. 회수된 고순도의 초경분말은 소결공정을 통해 샘플을 제작하고 일반 초경공구와 경도비교를 통해 재활용 적정성을 판단하게 된다. 이러한 방법은 직접 용융법이나 산처리법으로 분해하는 방법이 아니기 때문에 고온에서 분해가 진행될 필요가 없고 폐수 처리 문제가 없어 환경친화적인 기술이라고 할 수 있다. 한편, 산처리법은 처리공정이 매우 단순하기 때문에 비용을 절감할 수 있는 장점이 있어 매우 유리하다. 본 연구에서는 경제적인 초경합금 슬러지의 재생처리공정을 개발하기 위하여 산처리법을 이용한 재생처리 공정의 연구도 동시에 진행하였다.
The WC/Co hard alloys produced by sintering have been mainly utilized in cutting/drilling tool and die materials for a long time. The main component in this material is the tungsten carbide, and the cobalt serves as a binder which is added by 8~13 wt%. This material has a high hardness number (HRA 8...
The WC/Co hard alloys produced by sintering have been mainly utilized in cutting/drilling tool and die materials for a long time. The main component in this material is the tungsten carbide, and the cobalt serves as a binder which is added by 8~13 wt%. This material has a high hardness number (HRA 83~93), excellent wear and corrosion resistance. On the other hand, more than 700 tons of WC/Co hard alloy scrap are being generated every year in Korea, and most of the scrap are not recycled. The price of tungsten (W) which is one of main component in this material went up from $ 66.5 (2004) to $ 241 (2007) per MTU. This rare metal (or its carbide) is indispensable for development of advanced industries, and Korea depends mostly on the import from abroad. Hence, it is very important to recycle the WC/Co hard alloy scrap not only in economic reason and but also environmental aspect. In the present work, the process was developed to recover the WC powder from the sludge generated in manufacturing process of hard alloy tools, and to reproduce the WC/Co hard alloy using the recycled powder. New process is composed of the oxidation and carbothermal reduction. The oxide powder was prepared by the oxidation of sludge at over 700 oC, resulting in the mixture of WO3 and CoWO4. The phase of oxides were confirmed from the XRD and EDS analyses. This oxide powder was mixed with carbon black for 24 hours, and then the mixture was carbothermally reduced under the flow of argon gas at 800 ~ 1000 oC. It is confirmed that the oxide powder was fully transformed to a mixture of tungsten carbide and cobalt at 1000 oC by solid carbon under a stream of argon. The process of oxidation of WC/Co powder will be discussed precisely as well as the reduction by solid carbon. After reduction, carbon removal with tetrabromoethane solution is necessary to make a button for sintering. In addition, the evaluation of morphology and mechanical properties will be made for the reclaimed WC/Co hard alloy.
The WC/Co hard alloys produced by sintering have been mainly utilized in cutting/drilling tool and die materials for a long time. The main component in this material is the tungsten carbide, and the cobalt serves as a binder which is added by 8~13 wt%. This material has a high hardness number (HRA 83~93), excellent wear and corrosion resistance. On the other hand, more than 700 tons of WC/Co hard alloy scrap are being generated every year in Korea, and most of the scrap are not recycled. The price of tungsten (W) which is one of main component in this material went up from $ 66.5 (2004) to $ 241 (2007) per MTU. This rare metal (or its carbide) is indispensable for development of advanced industries, and Korea depends mostly on the import from abroad. Hence, it is very important to recycle the WC/Co hard alloy scrap not only in economic reason and but also environmental aspect. In the present work, the process was developed to recover the WC powder from the sludge generated in manufacturing process of hard alloy tools, and to reproduce the WC/Co hard alloy using the recycled powder. New process is composed of the oxidation and carbothermal reduction. The oxide powder was prepared by the oxidation of sludge at over 700 oC, resulting in the mixture of WO3 and CoWO4. The phase of oxides were confirmed from the XRD and EDS analyses. This oxide powder was mixed with carbon black for 24 hours, and then the mixture was carbothermally reduced under the flow of argon gas at 800 ~ 1000 oC. It is confirmed that the oxide powder was fully transformed to a mixture of tungsten carbide and cobalt at 1000 oC by solid carbon under a stream of argon. The process of oxidation of WC/Co powder will be discussed precisely as well as the reduction by solid carbon. After reduction, carbon removal with tetrabromoethane solution is necessary to make a button for sintering. In addition, the evaluation of morphology and mechanical properties will be made for the reclaimed WC/Co hard alloy.
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