CN117505859B - 一种利用废旧金属材料制备健身器材铁块的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用废旧金属材料制备健身器材铁块的生产工艺，包括废旧金属材料处理和铁块成型两大步，材料处理包括材料收集、除锈、难溶重金属脱除及络合物膏体的制备，铁块成型包括酚醛树脂制备、铝胶溶液的制备、金属粉碎、冷压预成型、一次烧结、二次烧结及三次烧结。本发明采用有机粘结和无机粘结相结合的方式，利用氨气挥发份保护和钝化保护的双重氧化保护，有效避免烧结氧化，无需保护气氛，烧结过程无塌孔基本无尺寸收缩，利于工艺控制，所得产品耐腐蚀性能高、力学性能较高；实现金属固废的有效应用，处理过程中无需过多纯化工序且产品无需额外的表面处理，成本低且产品质量较高。

Description

一种利用废旧金属材料制备健身器材铁块的生产工艺
技术领域
本发明涉及金属固废的回收利用技术领域，尤其涉及一种利用废旧金属材料制备健身器材铁块的生产工艺。
背景技术
随着炼金工业化进程的大幅度发展，尤其是在增材工艺尚无法替代当前减材加工的情况下，金属固废问题仍是诸多炼钢、工具车加工以及器械厂需要面对的问题，当前大量金属固废处理工艺仍采用杂质处理的金属提炼方法进行回收，所得回收金属液进行浇注成型。
但回收金属液的浇注成型仍遇到以下问题：一是现有金属固废残留过大，而回收金属液的浇注产品质量较差，适用范围较窄；二是现有金属浇注成本较高，温度高且需要保护气氛，浇注成本较高；三是由于回收金属液的成分复杂，成型产品耐腐蚀性较低且需要渗碳及防锈等表面处理。
尽管一些车间采用低温粘结剂进行金属固废的烧结成型，但并没有从根本上解决回收金属液成分复杂的问题，仍需要保护气氛，且需要增加低温粘结组分（如锡、铜、铅等），另外金属固废需要筛选等预处理，处理工艺较为复杂，所得烧结产品表面缺陷较多、产品质量低、耐腐蚀性差且易生锈，亟待改进。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种利用废旧金属材料制备健身器材铁块的生产工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种利用废旧金属材料制备健身器材铁块的生产工艺，包括以下步骤：
S100、废旧金属材料的处理：
S101、材料收集：
将车间的废旧金属再生资源经过风选，去除灰尘，再按尺寸筛选剔除大块颗粒（粒径＞1mm），留下铁粉、钢削、铁削、刨花、金属锯末及废焊粉末等；
S102、除锈：
将收集的废旧金属铺设在过滤网上，倒入除锈膏（粘度控制在1000-2000cps），常压过滤至除锈膏不再从过滤网滴出，保持浸膏10-15min，再加压至0.7-0.8MPa进行加压过滤，随后采用乙酸冲洗2-3次，除去碳酸盐、铁锈及其他金属氧化物（如氧化银、氧化铜、氧化锌、氧化铝等可被酸洗除去的氧化物）；
S103、难溶重金属脱除：
将除锈后的废旧金属溶于浓氨水中，高速震荡搅拌（机械搅拌+超声波清洗），溶解10-15min，使部分不易溶于酸的金属氧化物杂质形成金属氨络合物（如铜氨、银氨或铅氨配合物），过滤、水冲洗后得到湿废旧金属；
S104、络合物膏体的制备：
所得滤液加热至100℃，浓缩至膏状，并收集挥发份得回收氨水，投入硬脂酸溶解后，滴加回收氨水，至膏状体系全部溶解，陈化3-4h，除去上层陈化液，下层得粘稠状的络合物膏体；
经过酸洗除锈和氨络合反应，除去锈迹和残余金属离子，使金属表面得到充分活化，便于烧结过程中的金属合金的渗透形成；
S200、铁块成型：
S201、酚醛树脂制备：
取苯酚和重量浓度为40％的甲醛水溶液，缓慢滴加重量浓度为98％的浓硫酸并搅拌，升温至100℃搅拌35min，升温至135℃，回流反应1h后，自然冷却至室温，静置陈化0.5h，汲取上层清液，得下层粘稠胶体，80℃下减压蒸馏，得粘稠状的酚醛树脂；
S202、铝胶溶液的制备：
将去离子水和Al(OH)3按照重量比1:20混合调匀，得到的Al(OH)3水溶胶加入到重量浓度为85％的H3PO4中，控制Al(OH)3和H3PO4的摩尔比为1:3.2，水浴加热至60℃，边加边搅拌，并持续搅拌2h至无沉淀，得到透明、无色及无嗅的磷酸二氢铝[Al(H2PO4)3]粘性液体，即为铝胶溶液，测试pH为1.6；
S203、金属粉碎：
将S100处理后的废旧金属材料进行粉碎，得金属粉末，粒径控制在100μm以下，由于废旧金属材料一般还含有硅、钛、铜、铅、银、锡、镁、钙等金属或金属氧化物，镁、钙等酸性氧化物则进过酸洗除去，铜、铅、银、锡等氧化物则可经过络合除去，硅、钛金属及氧化物得以保存，其中铜、铅、银、锡等金属（主要来源于废焊材或金属焊接缝材料、铜线等）可作为低熔点材料以降低烧结温度，利于合金渗透反应；
S204、冷压预成型：
在常温下，将金属粉末、酚醛树脂和络合物膏体按照重量比为100:5:4-5进行均质混合得到浆料，填入至模具中，10-12Mpa下，压制得到预坯体；
S205、一次烧结：
将模具升温至170℃，保温15min，热固化得到坯体，取出坯体投入到烧结炉中，以5℃/min的速度升温至400℃（高温除去有机质、金属络合物和并造成酚醛树脂部分碳化），保温30min，保温过程中浇注口处进行排气，从而得到表面带有孔洞的渗透型坯体；
S206、二次烧结：
将渗透型坯体通过水冷淬火，冷却至室温后，浸渍铝胶溶液，沥干至无液体从渗透型坯体表面滴下，将湿渗透型坯体投入至烧结炉中，以10℃/min的速度升温至800℃（使酚醛树脂完全碳化并进行金属合金反应），保温30min，得到表面无孔洞的致密型坯体；
S207、三次烧结：
以5℃/min的速度升温至1050±50℃（使磷酸二氢铝分解，内部金属粉末的钝化层部分脱落，露出金属活化层，继续合金渗透反应，另一部分钝化层则被陶瓷式烧结，起粘结加固作用），保温120min，水淬或油淬得到铁块成品。
随着五氧化二磷的逐步分解挥发，金属钝化层脱落并露出金属活化层的部位进行金属原子高温合金化渗透反应，而余下氧化铝部分对携带金属氧化物层的金属表面进行陶瓷式粘结，因而形成合金渗透与氧化物粘结两种方式结合的固化粘合方法，即使后期出现腐蚀也不影响该粘结性。
优选地，总量以100份计的除锈膏包括以下重量份组分：
15-20份HCl、3-7份络合剂（柠檬酸）、1-1.5份表面活性剂（聚氧化乙烯烷基苯基醚）、2-3份缓蚀剂（六次甲基四胺）、20-30份增稠剂（植酸）、1-2份渗透剂（异丙醇），其余为水；柠檬酸和植酸同时还有酸化除锈功能，聚氧化乙烯烷基苯基醚兼具增稠增粘作用，与异丙醇配合提高除锈膏在金属表面的浸润性。
优选地，S103所得的湿废旧金属采用铁氰化钾水溶液进行离子测试，无明显的显色反应则证明金属表面的杂质金属离子清除殆尽。
优选地，S103中除锈后的废旧金属与浓氨水的重量比为1:2.5-3，通过浓氨水溶解废旧金属表面被除锈膏络合的离子，并生产金属氨配位化合物，而浓氨水保证配位离子完全溶解后，在一段时间（一般为1.5-2h）的静置后，金属氨配位化合物从碱性水溶液中陈化凝胶，得到具有粘稠度的络合物膏体，其可用于金属粉末的混合，且络合物的沸点不超过250℃，可在烧结过程中挥发出来，但其挥发温度低于酚醛树脂热固化温度，因此可保证在热固化后再脱去金属氨配位化合物，避免现有粘合剂成型金属坯体在烧结初段就产生大量液体挥发而容易发生塌孔、缩孔或表面凸起等不利现象。
优选地，S104中滤液与硬脂酸的重量比为1:0.05-0.1，用于替换络合物的小分子酸根离子，使金属离子氨络合物分子量增大，且增加疏水性提高润滑性，从而增加粘稠度和粘结性。
优选地，S201中苯酚、甲醛水溶液和浓硫酸的重量比为1:0.62：0.7，通过浓硫酸催化酚醛缩合反应，得到酸催化酚醛树脂。
优选地，S202中Al(OH)3为纯度99％的Al(OH)3，粒度为500目，便于溶解水形成溶胶。
优选地，S206中渗透型坯体的水冷淬火是指：通过冷水幕在渗透型坯体上表面均匀喷淋，冷却3-5min后将渗透型坯体整个投入到水池中，随后取出，常温下放置沥干。
优选地，S207中水淬或油淬是指：将三次烧结的坯体从烧结炉中取出，随后在20-25℃的冷却水或冷却油中交替提拉浸泡，冷却水或冷却油采用循环泵保温在20-25℃，交替提拉浸泡的时间为30s浸泡，随后提升至液面上方放置30s，交替提拉浸泡3-5次，沥干，热风干燥后得到铁块成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明采用酚醛树脂和金属氨络合物作为粘合剂，通过酚醛树脂的热固化成型得到渗透型坯体，避免形成过多闭孔，造成烧结失败；通过酚醛树脂炭化占据原固化粘结部位，且金属氨络合物具有较高挥发温度，可在高温条件下低速挥发，避免烧结过程中因气体膨胀造成的塌孔现象；
2.本发明采用通过金属氨络合物多余氨组分的自然挥发，形成氨气分解的保护气氛，后续通过磷酸二氢铝的钝化保护，烧结无需通入保护气氛；
3.本发明采用通过磷酸二氢铝的渗透堵孔，并作为高温粘结剂，在高温下分解产生五氧化二磷，持续进行金属原子结晶和钝化反应，得到带有钝化层的铁块成品，其在烧结过程中及烧结成型后均具有优异的防锈功能，无需再进行表面防锈处理，成型工艺比纯铁或钢合金浇注成型更加便利，所得产品耐腐蚀性能也优于传统浇注金属产品，彻底实现变废为宝；
4.综上所述，本发明采用有机粘结[酚醛树脂、金属氨络合物（取自固废）]和无机粘结（铝胶）结合的方式，利用自身保护（氨气挥发份保护和钝化保护），有效避免烧结氧化，无需保护气氛，烧结过程无塌孔基本无尺寸收缩，利于工艺控制，所得产品耐腐蚀性能高、力学性能较高（支撑韧性）。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
一、原料制备：
1、除锈膏配方：
总量以100份计的除锈膏包括以下重量份组分：
15-20份HCl、3-7份柠檬酸、1-1.5份聚氧化乙烯烷基苯基醚、2-3份六次甲基四胺、20-30份植酸、1-2份异丙醇，其余为水，配制成粘度为1500±200cps的稀膏状，具体见表1：
表1.除锈膏配方
制备例 盐酸水溶液/kg 柠檬酸/kg 聚氧化乙烯烷基苯基醚/kg 六次甲基四胺/kg 植酸/kg 异丙醇/kg
制备例1 6.97 0.7 0.15 0.2 2 0.15
制备例2 8.37 0.5 0.13 0.25 3 0.2
制备例3 9.3 0.3 0.1 0.3 2.5 0.1
表中盐酸水溶液是指浓度为36.5%的浓盐酸水溶液，换算得实际HCl含量，并增加纯水用于匹配酸度和粘度。
2、废旧金属材料的处理：
实施例1：
1）材料收集：
将车间的废旧金属再生资源经过风选，去除灰尘，再按尺寸筛选剔除大块颗粒（粒径＞1mm），留下铁粉、钢削、铁削、刨花、金属锯末及废焊粉末等，检测各元素含量，如下表1所示：
表2.处理前废旧金属中各元素含量
2）除锈：
将收集的废旧金属铺设在过滤网上，倒入除锈膏（粘度控制在1000-2000cps），常压过滤至除锈膏不再从过滤网滴出，保持浸膏10-15min，再加压至0.7-0.8MPa进行加压过滤，随后采用乙酸冲洗2-3次，除去碳酸盐、铁锈及其他金属氧化物（如氧化银、氧化铜、氧化锌、氧化铝等可被酸洗除去的氧化物）；
3）难溶重金属脱除：
将除锈后的废旧金属溶于浓氨水中，高速震荡搅拌（机械搅拌+超声波清洗），溶解10-15min，使部分不易溶于酸的金属氧化物杂质形成金属氨络合物（如铜氨、银氨或铅氨配合物），过滤、水冲洗后得到湿废旧金属，采用铁氰化钾水溶液进行离子测试，无明显的显色反应则证明金属表面的杂质金属离子清除殆尽；
其中除锈后的废旧金属与浓氨水的重量比为1:2.5-3，通过浓氨水溶解废旧金属表面被除锈膏络合的离子，并生产金属氨配位化合物，而浓氨水保证配位离子完全溶解后，在一段时间（一般为1.5-2h）的静置后，金属氨配位化合物从碱性水溶液中陈化凝胶，得到具有粘稠度的络合物膏体，其可用于金属粉末的混合，且络合物的沸点不超过250℃，可在烧结过程中挥发出来，但其挥发温度低于酚醛树脂热固化温度，因此可保证在热固化后再脱去金属氨配位化合物，避免现有粘合剂成型金属坯体在烧结初段就产生大量液体挥发而容易发生塌孔、缩孔或表面凸起等不利现象；
经过酸洗除锈和氨络合反应，除去锈迹和残余金属离子，使金属表面得到充分活化，便于烧结过程中的金属合金的渗透形成；
4）金属粉碎：
将脱除后的废旧金属材料进行粉碎，得金属粉末，粒径控制在100μm以下，由于废旧金属材料一般还含有硅、钛、铜、铅、银、锡、镁、钙等金属或金属氧化物，镁、钙等酸性氧化物则进过酸洗除去，铜、铅、银、锡等氧化物则可经过络合除去，硅、钛金属及氧化物得以保存，其中铜、铅、银、锡等金属（主要来源于废焊材或金属焊接缝材料、铜线等）可作为低熔点材料以降低烧结温度，利于合金渗透反应；
所得金属粉末中各元素含量如表3所示：
表3.处理后废旧金属中各元素含量
由表3可知，氧化物清理较为彻底，所得元素基本为烧结有益金属元素，表面本发明的处理方法卓有成效。
二、烧结成型：
实施例2：
一种利用废旧金属材料制备健身器材铁块的生产工艺，包括以下步骤：
1、络合物膏体的制备：
将前述溶于浓氨水过滤后所得滤液加热至100℃，浓缩至膏状，并收集挥发份得回收氨水，投入硬脂酸溶解后，滴加回收氨水，至膏状体系全部溶解，陈化3-4h，除去上层陈化液，下层得粘稠状的络合物膏体；
其中滤液与硬脂酸的重量比为1:0.05-0.1，用于替换络合物的小分子酸根离子，使金属离子氨络合物分子量增大，且增加疏水性提高润滑性，从而增加粘稠度和粘结性。
2、酚醛树脂制备：
取苯酚和重量浓度为40％的甲醛水溶液，缓慢滴加重量浓度为98％的浓硫酸并搅拌，升温至100℃搅拌35min，升温至135℃，回流反应1h后，自然冷却至室温，静置陈化0.5h，汲取上层清液，得下层粘稠胶体，80℃下减压蒸馏，得粘稠状的酚醛树脂；
其中苯酚、甲醛水溶液和浓硫酸的重量比为1:0.62：0.7，通过浓硫酸催化酚醛缩合反应，得到酸催化酚醛树脂。
3、铝胶溶液的制备：
将去离子水和Al(OH)3按照重量比1:20混合调匀，得到的Al(OH)3水溶胶加入到重量浓度为85％的H3PO4中，控制Al(OH)3和H3PO4的摩尔比为1:3.2，水浴加热至60℃，边加边搅拌，并持续搅拌2h至无沉淀，得到透明、无色及无嗅的磷酸二氢铝[Al(H2PO4)3]粘性液体，即为铝胶溶液，测试pH为1.6；
其中Al(OH)3为纯度99％的Al(OH)3，粒度为500目，便于溶解水形成溶胶。
4、冷压预成型：
在常温下，将实施例1所得的金属粉末、酚醛树脂和络合物膏体按照重量比为100:5:4-5进行均质混合得到浆料，填入至模具中，10-12Mpa下，压制得到预坯体；
5、一次烧结：
将模具升温至170℃，保温15min，热固化得到坯体，取出坯体投入到烧结炉中，以5℃/min的速度升温至400℃（高温除去有机质、金属络合物和并造成酚醛树脂部分碳化），保温30min，保温过程中浇注口处进行排气，从而得到表面带有孔洞的渗透型坯体，测试气孔率为23.5%；
6、二次烧结：
将渗透型坯体通过水冷淬火，冷却至室温后，浸渍铝胶溶液，沥干至无液体从渗透型坯体表面滴下，将湿渗透型坯体投入至烧结炉中，以10℃/min的速度升温至800℃（使酚醛树脂完全碳化并进行金属合金反应），保温30min，得到表面无孔洞的致密型坯体；
7、三次烧结：
以5℃/min的速度升温至1050±50℃（使磷酸二氢铝分解，内部金属粉末的钝化层部分脱落，露出金属活化层，继续合金渗透反应，另一部分钝化层则被陶瓷式烧结，起粘结加固作用），保温120min，水淬或油淬得到铁块成品。
随着五氧化二磷的逐步分解挥发，金属钝化层脱落并露出金属活化层的部位进行金属原子高温合金化渗透反应，而余下氧化铝部分对携带金属氧化物层的金属表面进行陶瓷式粘结，因而形成合金渗透与氧化物粘结两种方式结合的固化粘合方法，即使后期出现腐蚀也不影响该粘结性。
实施例3：
实施例2中渗透型坯体的水冷淬火工艺为常规淬火，即将渗透型坯体直接投入到冷水池中水淬，其中发现有一定的气泡涌出，表面粗糙度增加并有凸点产生，故对其进行改进，如下：
通过冷水幕在渗透型坯体上表面均匀喷淋，冷却3-5min后将渗透型坯体整个投入到水池中，随后取出，常温下放置沥干；
改进后，通过冷水从上表面渗入到渗透型坯体内，热气从四面散出，避免对热固性结构造成损伤，故表面缺陷率明显降低。
实施例4：
实施例2中三次烧结坯体的水淬为常规淬火，即将坯体直接投入到冷水池中水淬，其中发现有大量气泡涌出，且迅速造成水池温度上升，所得坯体表面水珠成滴，表面粗糙度较高（Ra＞0.01），不符合实际应用要求，还需要进一步打磨，故对其进行改进，如下：
将三次烧结的坯体从烧结炉中取出，随后在20-25℃的冷却水交替提拉浸泡，冷却水采用循环泵保温在20-25℃，交替提拉浸泡的时间为30s浸泡，随后提升至液面上方放置30s，交替提拉浸泡3-5次，沥干，热风干燥后得到铁块成品，该产品表面呈光泽的黑灰色，表面粗糙度较低（Ra≤0.003），无需进一步处理。
实施例5：
在实施例2的基础上，对应工段淬火同时经过实施例3和4的改进。
三、产品性能测试：
为检验本发明各工艺的合理性及进步性，参照实施例1和实施例2设置以下对比例：
对比例1：
与实施例1不同的是，所得金属粉末未经过除锈处理，随后经过实施例5的烧结成型，所得产品的耐压强度、耐磨性及耐腐蚀性与实施例2-5进行比较；
对比例2：
与实施例1不同的是，所得金属粉末未经过难溶重金属脱除处理，随后经过实施例5的烧结成型，且冷压预成型过程中不添加络合物膏体，所得产品的耐压强度、耐腐蚀性与实施例2-5进行比较；
对比例3：
与实施例5不同的是，不加入酚醛树脂，并省略一次烧结过程，直接将金属粉末、络合物膏体和等量的铝胶溶液进行预压成型，成型以10℃/min的速度升温至800℃（使酚醛树脂完全碳化并进行金属合金反应），保温30min；随后以5℃/min的速度升温至1050±50℃（使磷酸二氢铝分解，内部金属粉末的钝化层部分脱落，露出金属活化层，继续合金渗透反应，另一部分钝化层则被陶瓷式烧结，起粘结加固作用），保温120min，水淬或油淬得到铁块成品。
对比例4：
与实施例5不同的是，不加入铝胶溶液，将一次烧结所得的渗透型坯体，以10℃/min的速度升温至800℃（使酚醛树脂完全碳化并进行金属合金反应），保温30min；随后以5℃/min的速度升温至1050±50℃，保温120min，水淬或油淬得到铁块成品。
耐压强度测试：根据铁块使用情况，将实施例2-5、对比例1-4的铁块，抬高至离地2m高，随后扔到水泥地面，观察铁块表面有无裂缝；
耐磨性测试：将实施例2-5、对比例1-4的圆柱状铁块，施加1MPa的压力，在水泥地面（粗糙度为Ra=0.12）滚动，观察铁块圆柱面受损面占比（%）；
耐腐蚀性测试：将实施例2-5、对比例1-4的铁块置于湿度100%、气温30℃的环境下放置，观察铁块表面出现铁锈的时间/天（d）。
具体如表4：
表4.铁块性能
实施例 铁块表面有无裂缝 铁块圆柱面受损面占比/% 铁块表面出现铁锈的时间/d
实施例2 无 2.2 ＞300
实施例3 无 1.5 ＞300
实施例4 无 0.9 ＞300
实施例5 无 ＜0.2 ＞300
对比例1 严重裂缝 5.6 26
对比例2 轻微裂缝 3.4 135
对比例3 轻微裂缝 5.5 105
对比例4 裂缝较深且长 6.5 ≈10.5
表明不经过除锈处理的原料在烧结后成型强度较低，不经过钝化处理则强度较低且耐腐蚀性能较差。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用废旧金属材料制备健身器材铁块的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S100、废旧金属材料的处理：
S101、材料收集：
将车间的废旧金属再生资源经过风选，去除灰尘，再按尺寸筛选剔除大块颗粒，留下铁粉、钢削、铁削、刨花、金属锯末及废焊粉末；
S102、除锈：
将收集的废旧金属铺设在过滤网上，倒入除锈膏，常压过滤至除锈膏不再从过滤网滴出，保持浸膏10-15min，再加压至0.7-0.8MPa进行加压过滤，随后采用乙酸冲洗2-3次，除去碳酸盐、铁锈及其他金属氧化物；
S103、难溶重金属脱除：
将除锈后的废旧金属溶于浓氨水中，高速震荡搅拌，溶解10-15min，使部分不易溶于酸的金属氧化物杂质形成金属氨络合物，过滤、水冲洗后得到湿废旧金属；
S104、络合物膏体的制备：
所得滤液加热至100℃，浓缩至膏状，并收集挥发份得回收氨水，投入硬脂酸溶解后，滴加回收氨水，至膏状体系全部溶解，陈化3-4h，除去上层陈化液，下层得粘稠状的络合物膏体；
S200、铁块成型：
S201、酚醛树脂制备：
取苯酚和重量浓度为40％的甲醛水溶液，缓慢滴加重量浓度为98％的浓硫酸并搅拌，升温至100℃搅拌35min，升温至135℃，回流反应1h后，自然冷却至室温，静置陈化0.5h，汲取上层清液，得下层粘稠胶体，80℃下减压蒸馏，得粘稠状的酚醛树脂；
S202、铝胶溶液的制备：
将去离子水和Al(OH)3按照重量比1:20混合调匀，得到的Al(OH)3水溶胶加入到重量浓度为85％的H3PO4中，控制Al(OH)3和H3PO4的摩尔比为1:3.2，水浴加热至60℃，边加边搅拌，并持续搅拌2h至无沉淀，得到透明、无色及无嗅的磷酸二氢铝粘性液体，即为铝胶溶液，测试pH为1.6；
S203、金属粉碎：
将S100处理后的废旧金属材料进行粉碎，得金属粉末，粒径控制在100μm以下；
S204、冷压预成型：
在常温下，将金属粉末、酚醛树脂和络合物膏体按照重量比为100:5:4-5进行均质混合得到浆料，填入至模具中，10-12Mpa下，压制得到预坯体；
S205、一次烧结：
将模具升温至170℃，保温15min，热固化得到坯体，取出坯体投入到烧结炉中，以5℃/min的速度升温至400℃，保温30min，得到表面带有孔洞的渗透型坯体；
S206、二次烧结：
将渗透型坯体通过水冷淬火，冷却至室温后，浸渍铝胶溶液，沥干至无液体从渗透型坯体表面滴下，将湿渗透型坯体投入至烧结炉中，以10℃/min的速度升温至800℃，保温30min，得到表面无孔洞的致密型坯体；
S207、三次烧结：
以5℃/min的速度升温至1050±50℃，保温120min，水淬或油淬得到铁块成品。
2.根据权利要求1所述的一种利用废旧金属材料制备健身器材铁块的生产工艺，其特征在于，总量以100份计的所述除锈膏包括以下重量份组分：
15-20份HCl、3-7份络合剂、1-1.5份表面活性剂、2-3份缓蚀剂、20-30份增稠剂、1-2份渗透剂，其余为水。
3.根据权利要求2所述的一种利用废旧金属材料制备健身器材铁块的生产工艺，其特征在于，所述络合剂为柠檬酸，所述表面活性剂为聚氧化乙烯烷基苯基醚，所述缓蚀剂为六次甲基四胺，所述增稠剂为植酸，所述渗透剂为异丙醇。
4.根据权利要求1所述的一种利用废旧金属材料制备健身器材铁块的生产工艺，其特征在于，所述S103所得的湿废旧金属采用铁氰化钾水溶液进行离子测试，无明显的显色反应则证明金属表面的杂质金属离子清除殆尽。
5.根据权利要求1所述的一种利用废旧金属材料制备健身器材铁块的生产工艺，其特征在于，所述S103中除锈后的废旧金属与浓氨水的重量比为1:2.5-3。
6.根据权利要求1所述的一种利用废旧金属材料制备健身器材铁块的生产工艺，其特征在于，所述S104中滤液与硬脂酸的重量比为1:0.05-0.1。
7.根据权利要求1所述的一种利用废旧金属材料制备健身器材铁块的生产工艺，其特征在于，所述S201中苯酚、甲醛水溶液和浓硫酸的重量比为1:0.62：0.7。
8.根据权利要求1所述的一种利用废旧金属材料制备健身器材铁块的生产工艺，其特征在于，所述S202中Al(OH)3为纯度99％的Al(OH)3，粒度为500目，便于溶解水形成溶胶。
9.根据权利要求1所述的一种利用废旧金属材料制备健身器材铁块的生产工艺，其特征在于，所述S206中渗透型坯体的水冷淬火是指：通过冷水幕在渗透型坯体上表面均匀喷淋，冷却3-5min后将渗透型坯体整个投入到水池中，随后取出，常温下放置沥干。
10.根据权利要求1所述的一种利用废旧金属材料制备健身器材铁块的生产工艺，其特征在于，所述S207中水淬或油淬是指：将三次烧结的坯体从烧结炉中取出，随后在20-25℃的冷却水或冷却油中交替提拉浸泡，冷却水或冷却油采用循环泵保温在20-25℃，交替提拉浸泡的时间为30s浸泡，随后提升至液面上方放置30s，交替提拉浸泡3-5次，沥干，热风干燥后得到铁块成品。
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