Utilization of zinc-reclaimed hard metal powder in cemented carbide production

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2009

Department

Materiaalitekniikan laitos

Major/Subject

Metallurgia

Mcode

MT-37

Degree programme

Language

en

Pages

[6] + 76

Series

Abstract

Cemented carbide industry uses both virgin and recycled hard metal powder as raw material in its powder metallurgical production chain. Because use of the recycled material is substantially more ecological and economical, it should thus be preferred to the virgin material. The most profitable method to recycle cemented carbides is the zinc process, in which the hard metal scrap is immersed into molten zinc, when Co binder dissolves and leaves WC-particles in a porous cake. Then the zinc is evaporated and WC-Co powder can be recovered as a ready-to-press powder. However, little research has been done considering the quality and the mechanical properties of cemented carbides, if zinc-reclaimed powder is used instead of virgin powder. Usually not more than 50% of used powder is zinc-reclaimed and the rest is virgin grade powder, since it has not been researched enough if the ratio of zinc-reclaimed powder can be increased without that the quality and the mechanical properties of the sintered final product start to suffer. In this thesis the quality and the mechanical properties of zinc-reclaimed cemented carbides were compared to the virgin grade cemented carbides. They were investigated by mixing the zinc reclaimed and the virgin powders together with different ratios. Also the effect of milling time was investigated. It was discovered that considering only the results of this thesis, no significant differences between zinc-reclaimed and virgin material should exist and they can be used equally in cemented carbide production. However, in this thesis no examinations considering bending stiffness and impact strength have been performed although they are very important properties for hard metals. Therefore further research has to be still made before making more accurate conclusions.

Jauhemetallurgisella periaatteella toimivan kovametalliteollisuuden raaka-aineena käytetään sekä neitseellistä että kierrätettyä kovametallipulveria. Kierrätetyn raaka-aineen käytön ollessa sekä ympäristöystävällisempää että taloudellisesti kannattavampaa sen käyttöä tulisi lisätä kovametallin valmistuksessa. Kannattavin tapa kovametallin kierrätykseen on sinkkiprosessi, jossa kovametalliromu upotetaan sulaan sinkkiin, joka liuottaa kovametallissa sideaineena olevan koboltin ja jättää jäljelle huokoisen volframikarbidin. Tämän jälkeen sinkki höyrystetään pois ja volframikarbidi-koboltti-pulveri, joka on heti käyttövalmista, voidaan kerätä talteen. Sinkkiprosessoidun- ja neitseellisen kovametallin laatua ja mekaanisia ominaisuuksia sekä niiden mahdollisia eroavaisuuksia ei ole kuitenkaan kovin paljoa tutkittu. Yleensä korkeintaan 50 % sinkkiprosessoitua raaka-ainetta käytetään neitseellisen pulverin joukossa, sillä tarpeeksi kattavia tutkimuksia siitä, kuinka paljon sinkkiprosessoidun materiaalin määrää voidaan kasvattaa lopputuotteen laadun ja ominaisuuksien kärsimättä, ei ole tehty. Tässä diplomityössä tutkittiin sinkkiprosessoidun ja neitseellisen kovametallin eroja sekoittamalla niitä keskenään erilaisilla sekoitussuhteilla. Myös jauhatusajan vaikutusta lopputuotteen ominaisuuksiin tarkasteltiin. Jos otettaisiin huomioon ainoastaan ne tulokset, jotka tässä diplomityössä on saatu, voitaisiin sanoa, ettei merkittäviä eroavaisuuksia sinkkiprosessoidun ja neitseellisen kovametallin väliltä löydy ja niitä pitäisi voida käyttää aivan toisiaan vastaavasti kovametallin tuotannon raaka-aineena. Näistä lupaavista tuloksista huolimatta riittävän kattavan ja luotettavan vertailun aikaansaamiseksi pitäisi suorittaa jatkotutkimuksia taivutusmurtolujuudesta ja iskusitkeydestä, jotka ovat kovametalleille erittäin tärkeitä ominaisuuksia ja joita ei ole tämän diplomityön puitteissa tutkittu.

Description

Supervisor

Holappa, Lauri

Thesis advisor

Savelainen, Jouni

Keywords

hard metal, kovametalli, cemented carbide, kovametallin kierrätys, zinc process, sinkkiprosessi, recycling of cemented carbides

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120556020

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK