CN108179276A - 废旧铜铝复合材料回收再利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废旧铜铝复合材料回收再利用的方法，其包括以下步骤：S1、将废旧铜铝复合材料送入破碎机破碎成为块状，并进行清洁处理，静置或低温烘烤使其干燥；S2、按边部富铜、芯部富铝的模式将干燥的块状废旧铜铝复合材料和清洁处理后的废金属屑分布于冷挤压模具中，利用挤压机挤压密实，成形为锭状铜铝复合坯料；S3、将锭状铜铝复合坯料放置于真空加热炉中，加热至变形温度T后保温一定时间t；S4、将锭状铜铝复合坯料从真空加热炉中取出，进行塑性变形，制备具有表面纹理的铜铝复合装饰材料；S5、对铜铝复合装饰材料采用控制冷却方式进行均匀冷却；S6、待铜铝复合装饰材料完全冷却后，进行表面处理，使铜铝复合装饰材料具有金属光泽。
Description
技术领域
本发明属于金属基复合材料技术领域，涉及一种废旧铜铝复合材料回收再利用的方法。
背景技术
铜/铝复合材料是由铜和铝通过界面结合技术连接而成的一种新型功能复合材料，兼具铜接触电阻小、抗氧化性能强的特点和铝重量轻、价格低的优势。作为纯铜的替代材料，铜/铝复合材料的载流量和机械性能接近于纯铜，而同等规格下价格则是纯铜的50％～60％，大大节省了贵重金属，广泛应用于信号传输和电力输送等领域。“以铝代铜、以铝节铜”已成为行业研究热点和发展共识，具有显著的经济效益和社会效益。
然而，随着铜/铝复合材料在现代工业中的使用量不断增加，生产生活中产生的废旧复合材料数量也日趋增多。因此，如何对其进行有效的分离回收或再利用，避免造成资源浪费和环境污染，已成为行业面临的重要课题。为保证服役过程中产品的稳定性，铜/铝复合材料在复合界面处为冶金结合，具有较高的结合强度，铜铝分离难度较大。在实际生产中，组元尺寸均较大的铜/铝复合材料，通常采用机械剥离法进行回收利用，但需人力分选铜和铝，劳动强度较大且效率较低；而对于直径小于8mm的铜包铝复合线材或铜层较薄的铜/铝层状复合材料，无法采用机械剥离法，只能采用化学法分离，并且需进行后续提炼、电解等，效率低且存在对环境污染的潜在风险。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种废旧铜铝复合材料回收再利用的方法，通过特定的塑性成形工艺，将废旧铜铝复合材料加工成为具有表面纹理的铜铝复合装饰材料，不需要将铜与铝进行分离，便可实现废旧铜铝复合材料的绿色高效再利用。
本发明是这样实现的：
一种废旧铜铝复合材料回收再利用的方法，其包括以下步骤：
S1、将废旧铜铝复合材料送入破碎机破碎成为块状废旧铜铝复合材料，将块状废旧铜铝复合材料的表面进行清洁处理，并静置或低温烘烤使其干燥；
S2、按边部富铜、芯部富铝的模式将干燥的块状废旧铜铝复合材料和清洁处理后的废金属屑分布于冷挤压模具中，利用挤压机挤压密实，成形为锭状铜铝复合坯料；
S3、将锭状铜铝复合坯料放置于真空加热炉中，加热至变形温度T后保温一定时间t；
S4、将锭状铜铝复合坯料从真空加热炉中取出，进行塑性变形，制备具有表面纹理的铜铝复合装饰材料；
S5、对铜铝复合装饰材料采用控制冷却方式进行均匀冷却；以及
S6、待铜铝复合装饰材料完全冷却后，进行表面处理，使铜铝复合装饰材料具有金属光泽。
优选的，所述废旧铜铝复合材料包括组元铜和组元铝，所述组元铜的原料为纯铜及其合金，所述组元铝的原料为纯铝及其合金。
优选的，所述废金属屑包括铝屑、镁屑、铁屑中的一种或多种，所述废金属屑能填充所述锭状铜铝复合坯料的芯部。
优选的，所述冷挤压模具的内腔为长方体形或圆柱形，高度为50～1000mm。
优选的，步骤S3中的变形温度T为200～550℃，保温时间t为10～240分钟。
优选的，步骤S4中的塑性变形方法为轧制、挤压或旋压。
优选的，步骤S5中的控制冷却方式为空冷或水冷。
优选的，步骤S6中，铜铝复合装饰材料的表面处理方法为打磨、腐蚀或抛光。
优选的，所述铜铝复合装饰材料为板状、管状或异形件。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
○1本发明的废旧铜铝复合材料回收再利用的方法，通过对废旧铜铝复合材料进行破碎、重新分配和再加工，生产具有表面特殊纹理的铜铝复合装饰材料，避免传统方法首先进行铜和铝分离再进行回收利用的繁琐过程，从而实现废旧铜铝复合材料的绿色高效再利用。
②本发明将废旧金属屑用于锭状铜铝复合坯料芯部的填充，可实现铝屑、镁屑、铁屑等切削加工废料的再利用。
③本发明的废旧铜铝复合材料回收再利用的方法，流程短，操作简便，效率高，制备的铜铝复合装饰材料产品种类丰富并且附加值高，具有广阔的市场应用领域和极高的经济效益。
附图说明
图1为本发明的废旧铜铝复合材料回收再利用的方法的流程图；
图2为本发明的铜铝复合装饰板的示意图；
图3为本发明的铜铝复合装饰管的示意图；
图4为本发明的异形截面铜铝复合装饰产品的示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
如图1所示，一种废旧铜铝复合材料回收再利用的方法，其包括以下步骤：
S1、将废旧铜铝复合材料送入破碎机破碎成为块状废旧铜铝复合材料，将块状废旧铜铝复合材料的表面进行清洁处理，并静置或低温烘烤使其干燥；
S2、按边部富铜、芯部富铝的模式将干燥的块状废旧铜铝复合材料和清洁处理后的废金属屑分布于冷挤压模具中，利用挤压机挤压密实，成形为锭状铜铝复合坯料；
S3、将锭状铜铝复合坯料放置于真空加热炉中，加热至变形温度T后保温一定时间t；
S4、将锭状铜铝复合坯料从真空加热炉中取出，进行轧制、挤压或旋压，制备具有表面纹理的铜铝复合装饰材料；
S5、对铜铝复合装饰材料采用空冷或水冷的方式进行均匀冷却；
S6、待铜铝复合装饰材料完全冷却后，通过打磨、腐蚀或抛光进行表面处理，使铜铝复合装饰材料具有金属光泽。
废旧铜铝复合材料包括组元铜和组元铝，组元铜的原料为纯铜及其合金，组元铝的原料为纯铝及其合金。废金属屑包括铝屑、镁屑、铁屑中的一种或多种，废金属屑能填充锭状铜铝复合坯料的芯部，实现废金属屑的回收利用。
优选的，冷挤压模具的内腔为长方体形或圆柱形，高度为50～1000mm。
优选的，步骤S3中的变形温度T为200～550℃，保温时间t为10～240分钟。
优选的，铜铝复合装饰材料为板状、管状或异形件。
实施例1：
废旧铜铝复合材料为废旧铜铝层状复合板，组元铜和组元铝的原料分别为纯铜T2和纯铝1050，废旧铜铝层状复合板总厚度为3.5mm，宽度为100mm，长度为200mm，其中组元铜厚度0.5mm、组元铝厚度3mm，废金属屑选用铝屑，采用如下步骤进行回收利用：
S1、将废旧铜铝层状复合板送入破碎机破碎成为块状废旧铜铝层状复合板，将块状废旧铜铝层状复合板的表面进行清洁处理，除去表面的灰尘、油渍等，静置或低温烘烤使其干燥；
S2、按边部富铜、芯部富铝的模式将干燥的块状废旧铜铝层状复合板和清洁处理后的铝屑分布于型腔尺寸为10×100×150mm的冷挤压模具中，铝屑用于填充芯部，利用挤压机挤压密实，成形为锭状铜铝复合坯料；
S3、将锭状铜铝复合坯料放置于真空加热炉中，加热至变形温度300℃后保温60分钟；
S4、将锭状铜铝复合坯料从真空加热炉中取出，在二辊轧机上进行多道次轧制变形，最终制备成厚度为4mm、宽度为100mm，具有表面纹理的铜铝复合装饰板；
S5、对铜铝复合装饰板采用水冷的冷却方式进行均匀冷却；
S6、待铜铝复合装饰板完全冷却后，对表面进行打磨和抛光处理，使铜铝复合装饰板具有金属光泽，如图2所示。
实施例2：
废旧铜铝复合材料选为废旧铜铝层状复合翅片管，组元铜和组元铝的原料分别为纯铜T2和纯铝1050，废旧铜铝层状复合翅片管总外径为80mm，长为100mm，组元铝翅片层厚度为20mm，组元铜厚度为4mm，废金属屑选用铝屑，采用如下步骤进行回收利用：
S1、将废旧铜铝层状复合翅片管送入破碎机破碎成为块状铜铝层状复合翅片管，将块状废旧铜铝层状复合翅片管的表面进行清洁处理，除去表面的灰尘、油渍等，静置或低温烘烤使其干燥；
S2、按边部富铜、芯部富铝的模式将干燥的块状废旧铜铝层状复合翅片管和清洁处理后的铝屑分布于型腔尺寸为的冷挤压模具中，铝屑用于填充芯部，利用挤压机挤压密实，成形为锭状铜铝复合坯料；
S3、将锭状铜铝复合坯料放置于真空加热炉中，加热至变形温度400℃后保温40分钟；
S4、将锭状铜铝复合坯料从真空加热炉中取出，在挤压机上进行挤压变形，最终制备成外径为内径为具有表面纹理的铜铝复合装饰管；
S5、对铜铝复合装饰管采用空冷的冷却方式进行均匀冷却；
S6、待铜铝复合装饰管完全冷却后，对表面进行腐蚀和抛光处理，使铜铝复合装饰管具有金属光泽，如图3所示。
实施例3：
废旧铜铝复合材料选为废旧铜包铝复合线材，组元铜和组元铝的原料分别为纯铜T2和纯铝1050，废旧铜包铝复合线材外径为6mm，长为1000mm，组元铜壁厚0.5mm，废金属屑选用铝屑，采用如下步骤进行回收利用：
S1、将废旧铜包铝复合线材送入破碎机破碎成为块状废旧铜包铝复合线材，将块状废旧铜包铝复合线材的表面进行清洁处理，除去表面的灰尘、油渍等，静置或低温烘烤使其干燥；
S2、按边部富铜、芯部富铝的模式将干燥的块状废旧铜包铝复合线材和清洁处理后的铝屑分布于型腔尺寸为的冷挤压模具中，铝屑用于填充芯部，利用挤压机挤压密实，成形为锭状铜铝复合坯料；
S3、将锭状铜铝复合坯料放置于真空加热炉中，加热至变形温度500℃后保温20分钟；
S4、将锭状铜铝复合坯料从真空加热炉中取出，在挤压机上进行挤压变形，最终制备成具有表面纹理的异形截面铜铝复合装饰产品；
S5、对异形截面铜铝复合装饰产品采用空冷的冷却方式进行均匀冷却；
S6、待异形截面铜铝复合装饰产品完全冷却后，对表面进行打磨和抛光处理，使异形截面铜铝复合装饰产品具有金属光泽，如图4所示。
优选的，铜铝复合装饰材料的表面纹理可以根据需要在预制坯料时通过调整铜和铝的比例以及分布方式得到，制备的铜铝复合装饰材料本身作为结构件，同时起装饰作用。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种废旧铜铝复合材料回收再利用的方法，其特征在于：其包括以下步骤：
S1、将废旧铜铝复合材料送入破碎机破碎成为块状废旧铜铝复合材料，将块状废旧铜铝复合材料的表面进行清洁处理，并静置或低温烘烤使其干燥；
S2、按边部富铜、芯部富铝的模式将干燥的块状废旧铜铝复合材料和清洁处理后的废金属屑分布于冷挤压模具中，利用挤压机挤压密实，成形为锭状铜铝复合坯料；
S3、将锭状铜铝复合坯料放置于真空加热炉中，加热至变形温度T后保温一定时间t；
S4、将锭状铜铝复合坯料从真空加热炉中取出，进行塑性变形，制备具有表面纹理的铜铝复合装饰材料；
S5、对铜铝复合装饰材料采用控制冷却方式进行均匀冷却；以及
S6、待铜铝复合装饰材料完全冷却后，进行表面处理，使铜铝复合装饰材料具有金属光泽。
2.根据权利要求1所述的废旧铜铝复合材料回收再利用的方法，其特征在于：所述废旧铜铝复合材料包括组元铜和组元铝，所述组元铜的原料为纯铜及其合金，所述组元铝的原料为纯铝及其合金。
3.根据权利要求1所述的废旧铜铝复合材料回收再利用的方法，其特征在于：所述废金属屑包括铝屑、镁屑、铁屑中的一种或多种，所述废金属屑能填充所述锭状铜铝复合坯料的芯部。
4.根据权利要求1所述的废旧铜铝复合材料回收再利用的方法，其特征在于：所述冷挤压模具的内腔为长方体形或圆柱形，高度为50～1000mm。
5.根据权利要求1所述的废旧铜铝复合材料回收再利用的方法，其特征在于：步骤S3中的变形温度T为200～550℃，保温时间t为10～240分钟。
6.根据权利要求1所述的废旧铜铝复合材料回收再利用的方法，其特征在于：步骤S4中的塑性变形方法为轧制、挤压或旋压。
7.根据权利要求6所述的废旧铜铝复合材料回收再利用的方法，其特征在于：步骤S5中的控制冷却方式为空冷或水冷。
8.根据权利要求7所述的废旧铜铝复合材料回收再利用的方法，其特征在于：步骤S6中，铜铝复合装饰材料的表面处理方法为打磨、腐蚀或抛光。
9.根据权利要求8所述的废旧铜铝复合材料回收再利用的方法，其特征在于：所述铜铝复合装饰材料为板状、管状或异形件。
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