炭化タングステンのリサイクル性能

廃棄された硬質合金アンビルから炭化タングステン（WC）をリサイクルすることは、持続可能性に貢献するだけでなく、様々な産業用途における材料の性能を向上させます。このプロセスでは、綿密なボールミルとふるい分けが行われ、本来の炭化タングステンと比較してユニークな物理的特性を示す、微細で高品質の炭化タングステン粒子が得られます。

再生タングステンカーバイドと天然タングステンカーバイドの比較分析

粒子径と分布：

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• リサイクル・タングステン・カーバイド： 回収・処理後、これらの粒子は著しく細かくなり、そのうちの59.7%は1～2μm、平均サイズは1.54μmである。分布は著しく狭く、単峰性の分布曲線を示す。
• ネイティブ・タングステン・カーバイド 対照的に、自生粒子は平均14.2μmで、より広範で多峰性の分布曲線を示した。しかし、ボールミル粉砕後は、再生WC粒子もネイティブWC粒子も粒径が近づき、ほとんどの粒子が0.5～1.0μmの範囲に収まり、同様の単峰性分布を示した。

形態学的な違い：

• リサイクルされた炭化タングステン粒子は、滑らかなエッジ、個別、三角形、細長い形状を持つ完全な結晶形状を維持しています。これは、粒子の分布が均一で、内部欠陥が少ないことを示しています。
• 逆に、ネイティブな炭化タングステン粒子は一般的に、粒界が不明瞭な不規則な大きな凝集体であり、完全な結晶構造を欠いている。

パフォーマンス指標

構造の完全性と性能：

• リサイクルされたWCは、電解分離と焼結の過程で結晶粒構造が維持されるため、構造的完全性をよりよく保持する。
• リサイクルWCから作られたWC-10Co合金は、曲げ強さ、衝撃靭性、耐多重衝撃性において、本来のWC合金の性能に匹敵するだけでなく、わずかに上回っている。

破壊靭性と耐摩耗性：

• リサイクルWC合金の破壊靭性は、母合金の破壊靭性よりもわずかに優れているようである。
• 耐摩耗性試験でも、リサイクルWC合金は、本来のWC合金YG10C（ISO K20）と比較して、わずかに高い耐摩耗性を有することが明らかになった。

微細構造の観察：

• リサイクル合金の微細構造は、明確な粒界と均一な粒分布を示し、相互結合性は低い。
• ネイティブWC合金は、粗大なWC結晶粒を一部含むものの、粒界が不鮮明で、相互結合性が高く、より不均一な微細構造を示す。

結論

リサイクルされたタングステンカーバイドと本来のタングステンカーバイドの詳細な分析と比較により、リサイクルはタングステンカーバイドの特定の重要な特性を維持するだけでなく、強化する可能性があることが明らかになった。これらの発見は、高性能の鉱業用硬質合金を製造する方法としてのリサイクルの実行可能性を強調するものである。このアプローチは、環境の持続可能性を支えるだけでなく、炭化タングステンに依存している産業にとって費用対効果の高い選択肢を提供する。本研究の結果は、炭化タングステン産業におけるリサイクル手法の広範な採用と継続的な改善を提唱し、材料科学と工学的応用の大きな進歩につながる可能性がある。