CN111893330A - 一种提高废铝利用率的铝合金加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废铝回收利用技术领域，公开了一种提高废铝利用率的铝合金加工方法，将回收得到的废铝加工为铝锭，然后与纯铝按照质量比为0.33‑0.35:0.60‑0.70的比例混合，再添加质量分数占混合铝料3.5‑4.5%的其它合金元素，熔炼为铝合金；废铝与新铝之间的结合力增强，加工性能升级，提高了铝合金的强度；本发明通过对废铝的除杂熔炼，除去废铝中存在的有害元素，保障了再生铝的质量，作为纯铝代替物制备铝合金，结果表明添加30‑35%废铝制备得到的铝合金型材抗拉强度达到345‑355MPa，伸长率达到11‑16%，机械性能效果优于采用纯铝加合金元素所得铝型材的性能，并且提高了废铝的可再生利用率，降低了生产成本，能够提高废铝利用率，制备得到的铝合金具有相当高的强度和塑性。

Description

一种提高废铝利用率的铝合金加工方法

技术领域

本发明属于废铝回收利用技术领域，具体涉及一种提高废铝利用率的铝合金加工方法。

背景技术

废铝作为可再生资源，其回收再生利用对于经济效益和社会效益的提高具有重要的意义。随着经济的发展，铝及其合金在国民经济中的地位和作用仅次于钢铁，其用量和范围日益扩大。原铝已不能满足社会的需要，一方面是铝土矿的日益枯竭，另一方面是铝的冶炼消耗大量能源，加剧能源危机。所以，有效地回收和利用铝加工行业的各种废料和使用报废的零件就显得尤其重要。另一方面，在冶炼新铝的过程中要消耗大量的能源，而熔化废铝的能耗很低，仅相当于电解铝的5%左右；铝是一种抗蚀性很强的金属，腐蚀损失量少，废铝重熔时实收率相当高，回收价值高，可无限次的被回收利用。基于资源、环境和经济发展的迫切需要，废铝再生技术越来越受重视。

铝合金由于其优良的耐腐蚀性能，在使用过程中几乎不会被腐蚀，可以应用的场合较为广泛。利用废铝回收制备铝合金技术已经得到运用，然而，废铝的添加量会对铝合金质量产生不利影响。在铸造铝合金过程中，向原料中添加10%的废铝即会导致铝合金型材呈现不同程度的降低。由此可见，在铝合金加工过程中，废铝的利用率仍然较低。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种提高废铝利用率的铝合金加工方法，显著提高了废铝的添加利用率，不仅不会导致性能的下降，制备得到的铝合金在抗拉强度、伸长率等机械性能上得到提高。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种提高废铝利用率的铝合金加工方法，包括以下步骤：

将回收得到的废铝加工为铝锭，然后与纯铝按照质量比为0.33-0.35:0.60-0.70的比例混合，再添加质量分数占混合铝料3.5-4.5%的其它合金元素，熔炼为铝合金，所述3.5-4.5%其它合金元素按照质量百分比计有以下元素组成：镁占0.72-0.78%、铬占0.14-0.26%、铁占0.31-0.35%、锰占0.20-0.24%、镍占0.38-0.40%、锡占0.16-0.20%、铜占0.40-0.45%、锌占0.17-0.20%，剩余为硅和不可避免的杂质；以上质量百分比均为占混合铝料质量的百分比，得到的铝合金进行均匀化热处理，退火温度为550-555℃，退火时间为9-11小时，加热速度为5.5-6.0℃/分钟，然后水淬降温至220-230℃，风冷至室温即可;

铝合金在熔炼中，采用多元混合气体精炼技术进行熔炼,温度达到775-780℃后，通入氮气与氩气的混合气体，气体流量为600-800立方厘米/分钟，通气时间为30-40分钟，其中氮气与氩气体积比为2.0-2.5:1.6-1.8。

所述废铝加工为铝锭的制备方法为：将除杂、脱漆后的废铝送入加热至700-708℃的熔炼炉中进行熔炼，加入细化剂，添加量占废铝质量的0.06-0.09%，升温至740-750℃，继续保温熔炼40-50分钟， 加入精炼剂，添加量为熔炼液质量的0.15-0.17%，静置熔炼10-12分钟，夹杂物上浮后，迅速除去夹渣，除去夹渣后，立即进行浇注，得到铝锭；所述细化剂按照重量份计由以下成分制成：氯化铕10-17份、碳酸锶8-10份、氧化硼3-5份、六氟铝酸钠6-8份、氟化钙4-6份；所述细化剂不仅能够起到精炼作用，还能够对废铝进行细化处理，通过合金化作用，得到的组织强度和塑形显著提高，改善其各项机械性能。

除杂过程包括除去废铝中的废铁、尘土、砂子等杂质，所述脱漆方法为：采用高温碳化方式，将废铝片加热至500-510℃，进行快速搅拌，处理20-30分钟，筛出脱落的碳粉微粒即可。

所述精炼剂按照重量份计由以下成分制成：氯化钾10-12份、氯化镁8-10份、膨润土20-25份、氯化钠7-8份、氯化钙11-16份。

本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有废铝在铝合金加工中存在的利用率低的问题，本发明提供了一种提高废铝利用率的铝合金加工方法，将回收得到的废铝加工为铝锭，然后与纯铝按照质量比为0.33-0.35:0.60-0.70的比例混合，再添加质量分数占混合铝料3.5-4.5%的其它合金元素，熔炼为铝合金；废铝与新铝之间的结合力增强，加工性能升级，提高了铝合金的强度；本发明通过对废铝的除杂熔炼，除去废铝中存在的有害元素，保障了再生铝的质量，作为纯铝代替物制备铝合金，结果表明添加30-35%废铝制备得到的铝合金型材抗拉强度达到345-355MPa，伸长率达到11-16 %，机械性能效果优于采用纯铝加合金元素所得铝型材的性能，并且提高了废铝的可再生利用率，降低了生产成本，能够提高废铝利用率，制备得到的铝合金具有相当高的强度和塑性，综合力学性能优异；本发明通过对废铝再生技术的研究，实现了实际应用，有利于铝资源的可持续发展，降低了能源消耗，提高了经济效益。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种提高废铝利用率的铝合金加工方法，包括以下步骤：

将回收得到的废铝加工为铝锭，然后与纯铝按照质量比为0.33:0.60的比例混合，再添加质量分数占混合铝料3.5%的其它合金元素，熔炼为铝合金，所述3.5%其它合金元素按照质量百分比计有以下元素组成：镁占0.72%、铬占0.14%、铁占0.31%、锰占0.20%、镍占0.38%、锡占0.16%、铜占0.40%、锌占0.17%，剩余为硅和不可避免的杂质；得到的铝合金进行均匀化热处理，退火温度为550℃，退火时间为9小时，加热速度为5.5℃/分钟，然后水淬降温至220℃，风冷至室温即可；

铝合金在熔炼中，采用多元混合气体精炼技术进行熔炼,温度达到775℃后，通入氮气与氩气的混合气体，气体流量为600立方厘米/分钟，通气时间为30分钟，其中氮气与氩气体积比为2.0:1.6。

所述废铝加工为铝锭的制备方法为：将除杂、脱漆后的废铝送入加热至700℃的熔炼炉中进行熔炼，加入细化剂，添加量占废铝质量的0.06%，升温至740℃，继续保温熔炼40分钟， 加入精炼剂，添加量为熔炼液质量的0.15%，静置熔炼10分钟，夹杂物上浮后，迅速除去夹渣，除去夹渣后，立即进行浇注，得到铝锭；所述细化剂按照重量份计由以下成分制成：氯化铕10份、碳酸锶8份、氧化硼3份、六氟铝酸钠6份、氟化钙4份。

除杂过程包括除去废铝中的废铁、尘土、砂子等杂质，所述脱漆方法为：采用高温碳化方式，将废铝片加热至500℃，进行快速搅拌，处理20分钟，筛出脱落的碳粉微粒即可。

所述精炼剂按照重量份计由以下成分制成：氯化钾10份、氯化镁8份、膨润土20份、氯化钠7份、氯化钙11份。

实施例2

一种提高废铝利用率的铝合金加工方法，包括以下步骤：

将回收得到的废铝加工为铝锭，然后与纯铝按照质量比为0.34:0.65的比例混合，再添加质量分数占混合铝料4.0%的其它合金元素，熔炼为铝合金，所述4.0%其它合金元素按照质量百分比计有以下元素组成：镁占0.75%、铬占0.20%、铁占0.33%、锰占0.22%、镍占0.39%、锡占0.18%、铜占0.43%、锌占0.18%，剩余为硅和不可避免的杂质；得到的铝合金进行均匀化热处理，退火温度为552℃，退火时间为10小时，加热速度为5.8℃/分钟，然后水淬降温至225℃，风冷至室温即可；

铝合金在熔炼中，采用多元混合气体精炼技术进行熔炼,温度达到778℃后，通入氮气与氩气的混合气体，气体流量为700立方厘米/分钟，通气时间为35分钟，其中氮气与氩气体积比为2.2:1.7。

所述废铝加工为铝锭的制备方法为：将除杂、脱漆后的废铝送入加热至704℃的熔炼炉中进行熔炼，加入细化剂，添加量占废铝质量的0.07%，升温至745℃，继续保温熔炼45分钟， 加入精炼剂，添加量为熔炼液质量的0.16%，静置熔炼11分钟，夹杂物上浮后，迅速除去夹渣，除去夹渣后，立即进行浇注，得到铝锭；所述细化剂按照重量份计由以下成分制成：氯化铕13份、碳酸锶9份、氧化硼4份、六氟铝酸钠7份、氟化钙5份。

除杂过程包括除去废铝中的废铁、尘土、砂子等杂质，所述脱漆方法为：采用高温碳化方式，将废铝片加热至505℃，进行快速搅拌，处理25分钟，筛出脱落的碳粉微粒即可。

所述精炼剂按照重量份计由以下成分制成：氯化钾11份、氯化镁9份、膨润土22份、氯化钠7.5份、氯化钙13份。

实施例3

一种提高废铝利用率的铝合金加工方法，包括以下步骤：

将回收得到的废铝加工为铝锭，然后与纯铝按照质量比为0.35:0.70的比例混合，再添加质量分数占混合铝料4.5%的其它合金元素，熔炼为铝合金，所述4.5%其它合金元素按照质量百分比计有以下元素组成：镁占0.78%、铬占0.26%、铁占0.35%、锰占0.24%、镍占-0.40%、锡占0.20%、铜占0.45%、锌占0.20%，剩余为硅和不可避免的杂质；得到的铝合金进行均匀化热处理，退火温度为555℃，退火时间为11小时，加热速度为6.0℃/分钟，然后水淬降温至230℃，风冷至室温即可；

铝合金在熔炼中，采用多元混合气体精炼技术进行熔炼,温度达到780℃后，通入氮气与氩气的混合气体，气体流量为800立方厘米/分钟，通气时间为40分钟，其中氮气与氩气体积比为2.5:1.8。

所述废铝加工为铝锭的制备方法为：将除杂、脱漆后的废铝送入加热至708℃的熔炼炉中进行熔炼，加入细化剂，添加量占废铝质量的0.09%，升温至750℃，继续保温熔炼50分钟， 加入精炼剂，添加量为熔炼液质量的0.17%，静置熔炼12分钟，夹杂物上浮后，迅速除去夹渣，除去夹渣后，立即进行浇注，得到铝锭；所述细化剂按照重量份计由以下成分制成：氯化铕17份、碳酸锶10份、氧化硼5份、六氟铝酸钠8份、氟化钙6份。

除杂过程包括除去废铝中的废铁、尘土、砂子等杂质，所述脱漆方法为：采用高温碳化方式，将废铝片加热至510℃，进行快速搅拌，处理30分钟，筛出脱落的碳粉微粒即可。

所述精炼剂按照重量份计由以下成分制成：氯化钾12份、氯化镁10份、膨润土25份、氯化钠8份、氯化钙16份。

对比例1

与实施例1的区别在于，直接将除杂、脱漆后的废铝与纯铝按照质量比为0.33:0.60的比例混合，再添加质量分数占混合铝料3.5%的其它合金元素，熔炼为铝合金，其余保持不变。

对比例2

与实施例2的区别在于，所述废铝加工为铝锭的制备过程中，省略所述细化剂的添加，其余保持不变。

对比例3

与实施例3的区别在于，所述废铝加工为铝锭的制备过程中，使用的细化剂按照重量份计由以下成分制成：氧化硼5份、六氟铝酸钠8份、氟化钙6份，其余保持不变。

对照组

与实施例1的别于在于，铝合金制备中使用的均为纯铝，其余合金元素添加比例相同，加工制备铝合金，其余步骤保持不变。

分别使用实施例1-3和对比例1-3的方法制备铝合金材料，并与对照组比较，分别使用按照各组方法加工制备得到铝合金锭，进一步加工制造成尺寸为80mm×30mm×15mm的铝合金试样板（每组5个），试验中保持无关变量一致，对铝合金试样性能进行测试，进行结果统计分析，结果如下表所示：

（铝合金拉伸实验测试均可依据GB/T228-2010进行测试）。

Claims (5)

1.一种提高废铝利用率的铝合金加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将除杂、脱漆后的废铝送入加热至700-708℃的熔炼炉中进行熔炼，加入细化剂，添加量占废铝质量的0.06-0.09%，升温至740-750℃，继续保温熔炼40-50分钟， 加入精炼剂，添加量为熔炼液质量的0.15-0.17%，静置熔炼10-12分钟，夹杂物上浮后，迅速除去夹渣，除去夹渣后，立即进行浇注，得到铝锭；

（2）将步骤（1）加工得到的铝锭与纯铝按照质量比为0.33-0.35:0.60-0.70的比例混合，再添加质量分数占混合铝料3.5-4.5%的其它合金元素，熔炼为铝合金，所述3.5-4.5%其它合金元素按照质量百分比计有以下元素组成：镁占0.72-0.78%、铬占0.14-0.26%、铁占0.31-0.35%、锰占0.20-0.24%、镍占0.38-0.40%、锡占0.16-0.20%、铜占0.40-0.45%、锌占0.17-0.20%，剩余为硅和不可避免的杂质；得到的铝合金进行均匀化热处理，退火温度为550-555℃，退火时间为9-11小时，加热速度为5.5-6.0℃/分钟，然后水淬降温至220-230℃，风冷至室温即可。

2.如权利要求1所述一种提高废铝利用率的铝合金加工方法，其特征在于，步骤（1）所述脱漆方法为：采用高温碳化方式，将废铝片加热至500-510℃，进行快速搅拌，处理20-30分钟，筛出脱落的碳粉微粒即可。

3.如权利要求1所述一种提高废铝利用率的铝合金加工方法，其特征在于，步骤（1）所述细化剂按照重量份计由以下成分制成：氯化铕10-17份、碳酸锶8-10份、氧化硼3-5份、六氟铝酸钠6-8份、氟化钙4-6份。

4.如权利要求1所述一种提高废铝利用率的铝合金加工方法，其特征在于，步骤（1）所述精炼剂按照重量份计由以下成分制成：氯化钾10-12份、氯化镁8-10份、膨润土20-25份、氯化钠7-8份、氯化钙11-16份。

5.如权利要求1所述一种提高废铝利用率的铝合金加工方法，其特征在于，步骤（2)所述铝合金在熔炼中，采用多元混合气体精炼技术进行熔炼,温度达到775-780℃后，通入氮气与氩气的混合气体，气体流量为600-800立方厘米/分钟，通气时间为30-40分钟，其中氮气与氩气体积比为2.0-2.5:1.6-1.8。