The use of zinc-reclaimed WC-Co powder in the production of hardmetal rod

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Ask about the availability of the thesis by sending email to the Aalto University Learning Centre oppimiskeskus@aalto.fi
Date
2015-03-03
Department
Major/Subject
Materiaalien prosessointi
Mcode
MT3002
Degree programme
MTE - Materiaalitekniikan koulutusohjelma
Language
en
Pages
71
Series
Abstract
Recycling on the field of cemented carbides has been attracting more attention during the last decade. Limited tungsten ore, high tungsten prices, ecological concerns, and China’s dominant position in tungsten markets have been driving the recycling rate of tungsten carbide close to 50 % in Europe. The market share of recycled WC-Co powders is expected to grow in the near future to cover limited Chinese tungsten exports, but also partly at the expense of virgin WC markets. In recent years, the zinc process has re-emerged as a recycling option, and nowadays, it is the most common direct recycling method to recycle tungsten carbide. In hardmetal production, both virgin WC powder and zinc-reclaimed WC powder are used as raw material though the zinc-reclaimed WC-Co powder is not usually used alone but mixed with virgin WC powder with different mixing ratios. Hardmetals are still extremely popular material choice on a variety of fields because of their excellent properties such as high hardness, strength, and wear resistance. These properties are usually further improved by coating hardmetal tools with different number of layers and various coatings of mainly nitride, carbide and oxide compounds. Coating can also be used to lengthen the tool life of a hardmetal tool made out of zinc-reclaimed WC powder. In this thesis, the differences between zinc-reclaimed and virgin WC powder were studied by mixing the powders with different mixing ratios. The results show that the use of zinc-reclaimed WC-Co powder mixed with the virgin WC powder does not deteriorate the properties of hardmetal. Furthermore, there are no such significant differences between the properties of virgin and zinc-reclaimed powders that they would be predicted to limit the use of recycled powder in various hardmetal applications. However, possible differences could be further examined by testing hardmetal tools made out of different zinc-reclaimed WC – virgin WC powder compounds in their end use applications, for example, in drilling.

Volframikarbidin kierrättäminen on kerännyt lisääntyvää huomiota viimeisen vuosikymmenen aikana. Volframin rajoitetut malmivarat, korkeat volframin hinnat, ekologiset huolenaiheet ja Kiinan dominoiva asema volframimarkkinoilla ovat nostaneet volframikarbidin kierrätysasteen lähelle 50 %:ia Euroopassa. Kierrätettyjen WC-Co -pulvereiden markkinaosuuden odotetaan kasvavan lähitulevaisuudessa kompensoimaan Kiinan rajoitetumpaa volframinvientiä, mutta myös valtaavan markkinaosuutta neitseelliseltä volframikarbidilta. Viime vuosina sinkkiprosessi on palannut uudelleen potentiaaliseksi kierrätystavaksi, ja se on tänä päivänä yleisin suora kierrätysmenetelmä volframikarbidin kierrättämiseen. Kovametalliteollisuudessa käytetään raaka-aineena sekä neitseellistä että sinkkiprosessoitua volframikarbidipulveria. Sinkkiprosessoitua pulveria ei yleensä käytetä yksistään, vaan se sekoitetaan neitseellisen WC-pulverin kanssa eri sekoitussuhteilla. Kovametallit ovat edelleen erittäin suosittuja materiaalivaihtoehtoina monilla eri aloilla erinomaisten ominaisuuksiensa kuten kovuuden, lujuuden ja kulumisenkestävyyden ansiosta. Yleensä näitä ominaisuuksia vielä parannetaan pinnoittamalla kovametallityökaluja eri määrillä pinnoituskerroksia käyttäen pinnoitusmateriaaleina pääasiassa nitridi-, karbidi- ja oksidiyhdistelmiä. Pinnoitusta voidaan käyttää pidentämään myös sinkkiprosessoidusta WC-pulverista valmistetun kovametallityökalun käyttöikää. Tässä diplomityössä tutkittiin sinkkiprosessoidun ja neitseellisen WC-pulverin eroja sekoittamalla niitä keskenään eri sekoitussuhteilla. Tulosten mukaan sinkkiprosessoidun WC-Co –pulverin käyttäminen sekoitettuna neitseellisen WC-pulverin kanssa ei huononna kovametallin ominaisuuksia. Lisäksi neitseellisen ja sinkkiprosessoidun pulverin välillä ei ole sellaisia merkittäviä eroja, että niiden arvioitaisiin rajoittavan kierrätyspulverin käyttämistä erilaisissa kovametallisovelluksissa. Mahdollisia eroja voitaisiin kuitenkin vielä tutkia testaamalla erilaisista sinkkiprosessoidun ja neitseellisen WC-pulverin yhdistelmistä valmistettuja kovametallityökaluja niiden loppukäyttötarkoituksessa kuten esimerkiksi porauksessa.
Description
Supervisor
Gasik, Michael
Thesis advisor
Savelainen, Jouni
Karhumaa, Teemu
Keywords
hardmetal, zinc process, recycled tungsten carbide, hardmetal markets
Other note
Citation