TY - THES

T1 - Beurteilung von verfahrenstechnischen Einflussfaktoren auf die (metallurgischen) Eigenschaften von Hartmetallen mit hohem Recyclinganteil

AU - Grela, Veronika

N1 - gesperrt bis 15-06-2028

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - In den letzten Jahrzehnten haben sich Hartmetallwerkzeuge aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften für die Bearbeitung von metallischen Werkstoffen mehr und mehr durchgesetzt. Wolframkarbid-Kobalt-Sorten (WC-Co) heben sich dabei als eine der vielseitigsten Varianten ab. Gleichzeitig gewinnt das Recycling von Metallen erheblich an Bedeutung, da es einen wichtigen Stellenhebel für eine nachhaltige Produktion und für die Unabhängigkeit gegenüber anderen Ländern darstellt. Speziell für Refraktärmetalle erweist sich die Wiederverwertung als ein unumgänglicher Prozess, da die relevanten Erze meist in politisch instabilen Ländern abgebaut werden und dadurch auch die Preise für diese Rohstoffe einer großen Schwankung unterliegen. Der Zink-Prozess ist derzeit die am häufigsten eingesetzte Recyclingtechnologie, bei der es möglich ist, das Wolframkarbid und Kobalt zurückzugewinnen. Diese Masterarbeit befasst sich mit einer neuen Ultrafein-WC-Co-Sorte mit Karbidzusätzen (Cr3C2, VC, Mo2C) und variablen Anteilen an Zink-Regenerat. Es erfolgte eine statistische Versuchsplanung, anhand der die Einflüsse der Variationen im Recyclinganteil, der Vormahldauer des Zink-Regenerates, der Gesamtmahldauer des Ansatzpulvers sowie der Kohlenstoff-Bilanzierung auf das Hartmetall untersucht wurden. Darüber hinaus fand eine Betrachtung verschiedener Sinterprozesse statt. Als Endresultat dieser Masterarbeit sollte das gewünschte Zweiphasengebiet WC+ß der untersuchten Hartmetallsorte in Abhängigkeit vom Regeneratanteil ermittelt werden. Die Auswertung des Zweiphasengebietes erfolgte anhand der magnetischen Sättigung. Das breiteste Kohlenstofffenster ergab sich bei keinem Regenerateinsatz mit 134¿177 (10-7¿T¿m3)/kg. Die Kohlenstofffenster für die anderen Regeneratanteile konnten nicht eindeutig bzw. vollständig bestimmt werden. Die erwartete tendenzielle Verengung des Zweiphasengebietes mit zunehmenden Regenerateinsatz zeigte sich nicht. Die statistische Auswertung ließ schlussfolgern, dass die erlangten Daten durch das verwendete Modell nicht ausreichend beschrieben werden konnten. Die quantitativen Ergebnisse konnten nicht in Zusammenhang mit den qualitativen Ergebnissen über das Gefüge ausgewertet werden, was zu einigen widersprüchlichen Sachverhalten innerhalb der statistischen Auswertung führte. Widersprüche ergaben sich vor allem beim Verhalten der Härte nach HV30, Koerzitivfeldstärke und magnetischen Sättigung bezüglich des C-Gehaltes, der Mahlung und der H2-Sinterungen. Es wurde jedoch festgestellt, dass sich das Zn-Regenerat negativ auf die physikalischen Eigenschaften der untersuchten Hartmetallsorte auswirkt. Des Weiteren zeigte sich, dass die Vormahldauer und Mahldauer separat zu betrachten sind und nicht als Gesamtmahldauer zusammengefasst werden können.

AB - In den letzten Jahrzehnten haben sich Hartmetallwerkzeuge aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften für die Bearbeitung von metallischen Werkstoffen mehr und mehr durchgesetzt. Wolframkarbid-Kobalt-Sorten (WC-Co) heben sich dabei als eine der vielseitigsten Varianten ab. Gleichzeitig gewinnt das Recycling von Metallen erheblich an Bedeutung, da es einen wichtigen Stellenhebel für eine nachhaltige Produktion und für die Unabhängigkeit gegenüber anderen Ländern darstellt. Speziell für Refraktärmetalle erweist sich die Wiederverwertung als ein unumgänglicher Prozess, da die relevanten Erze meist in politisch instabilen Ländern abgebaut werden und dadurch auch die Preise für diese Rohstoffe einer großen Schwankung unterliegen. Der Zink-Prozess ist derzeit die am häufigsten eingesetzte Recyclingtechnologie, bei der es möglich ist, das Wolframkarbid und Kobalt zurückzugewinnen. Diese Masterarbeit befasst sich mit einer neuen Ultrafein-WC-Co-Sorte mit Karbidzusätzen (Cr3C2, VC, Mo2C) und variablen Anteilen an Zink-Regenerat. Es erfolgte eine statistische Versuchsplanung, anhand der die Einflüsse der Variationen im Recyclinganteil, der Vormahldauer des Zink-Regenerates, der Gesamtmahldauer des Ansatzpulvers sowie der Kohlenstoff-Bilanzierung auf das Hartmetall untersucht wurden. Darüber hinaus fand eine Betrachtung verschiedener Sinterprozesse statt. Als Endresultat dieser Masterarbeit sollte das gewünschte Zweiphasengebiet WC+ß der untersuchten Hartmetallsorte in Abhängigkeit vom Regeneratanteil ermittelt werden. Die Auswertung des Zweiphasengebietes erfolgte anhand der magnetischen Sättigung. Das breiteste Kohlenstofffenster ergab sich bei keinem Regenerateinsatz mit 134¿177 (10-7¿T¿m3)/kg. Die Kohlenstofffenster für die anderen Regeneratanteile konnten nicht eindeutig bzw. vollständig bestimmt werden. Die erwartete tendenzielle Verengung des Zweiphasengebietes mit zunehmenden Regenerateinsatz zeigte sich nicht. Die statistische Auswertung ließ schlussfolgern, dass die erlangten Daten durch das verwendete Modell nicht ausreichend beschrieben werden konnten. Die quantitativen Ergebnisse konnten nicht in Zusammenhang mit den qualitativen Ergebnissen über das Gefüge ausgewertet werden, was zu einigen widersprüchlichen Sachverhalten innerhalb der statistischen Auswertung führte. Widersprüche ergaben sich vor allem beim Verhalten der Härte nach HV30, Koerzitivfeldstärke und magnetischen Sättigung bezüglich des C-Gehaltes, der Mahlung und der H2-Sinterungen. Es wurde jedoch festgestellt, dass sich das Zn-Regenerat negativ auf die physikalischen Eigenschaften der untersuchten Hartmetallsorte auswirkt. Des Weiteren zeigte sich, dass die Vormahldauer und Mahldauer separat zu betrachten sind und nicht als Gesamtmahldauer zusammengefasst werden können.

KW - cemented carbides

KW - tungsten carbide-cobalt grade

KW - recycling

KW - zinc process

KW - statistical design of experimental study

KW - Hartmetalle

KW - Wolframkarbid-Kobalt-Sorte

KW - Recycling

KW - Zink-Prozess

KW - statistische Versuchsplanung

M3 - Masterarbeit

ER -