JP3568568B2

JP3568568B2 - Recycling method of aluminum alloy product scraps for automobiles

Info

Publication number: JP3568568B2
Application number: JP317994A
Authority: JP
Inventors: 晋拓安永; 登林; 研治大隅
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Kobe Steel Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Kobe Steel Ltd
Priority date: 1994-01-17
Filing date: 1994-01-17
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2019-09-22
Also published as: JPH07207354A; WO1995019454A1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車用アルミニウム合金製品屑のリサイクル法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム合金は、軽量、ファッション性、加工性などに優れ、運輸、建設、食品分野などに多用されている。この内、運輸分野においては、省資源、省エネルギの観点より自動車の軽量化が進行している。すなわち、自動車に用いられる部品、車体などをアルミニウム合金で構成し、従来の鉄系材料と比較して軽量化するのである。
【０００３】
ここで、各部品を見ると、エンジンなどは、既にアルミ化されており、今後のアルミ化の対象は車体関係（外板、骨格他）である。これら車体に用いられるアルミニウム合金は、美観、耐食性などの向上のため、一般には塗装されて使用される。すなわち、アルミニウム合金板の表面に下地処理を施しその上に、塗料を塗装する方式が一般的である。
【０００４】
しかし、これらアルミニウム合金が用いられた自動車車体は、耐用年数、その他の理由により廃車され、スクラップとなる。アルミニウム合金製品は、鉄製品と比較し、そのスクラップ価値が高く、省資源、省エネルギの観点よりリサイクルし、付加価値の高い用途例えば元の自動車用アルミニウム合金製品などに戻すことが望ましい。
【０００５】
現在、アルミニウム合金製品を主として車体に用いた自動車は、開発、実用化されつつある段階のため、実際にアルミニウム合金を車体に用いた自動車のリサイクルは開始されていない。
【０００６】
しかし、現在多用されているアルミニウム合金製品に本件自動車用アルミニウム合金製品と類似し、かつ、そのリサイクルにおける課題も類似した製品としてアルミニウム飲料缶とそのリサイクルが挙げられる。
【０００７】
すなわち、アルミニウム合金製の車体と、アルミニウム飲料缶の製品としての類似点としては、少なくとも次の各項目が挙げられる。
１．アルミニウム合金に下地処理した後、塗料を用い塗装している。
２．リサイクルにおいては、共に薄物製品であるとともに、塗料の存在が種々の弊害（例えば排ガスによる公害、溶解歩留りの低下、溶湯成分不良など）をもたらす。
３．例えばボンネットにおいては、表と裏材、アルミニウム飲料缶においては、エンドとボディ材が一般に異種金属あるいは異種合金のため、リサイクル後の対象品種と製品に制限が存在する。等々である。
【０００８】
次に、アルミニウム合金製の車体とアルミニウム飲料缶との差異点としては、少なくとも次の各項目が挙げられる。
１．その使用条件のため自動車アルミニウム合金製品の塗装は、アルミニウム飲料缶の場合の約３〜５倍厚みであり、塗料使用割合が多い（アルミニウム合金の重量に対する塗料重量の割合がアルミニウム飲料缶の場合約２〜３％、自動車・車体、例えばボンネットの場合約１０％）とともに、強固である。
２．自動車用アルミニウム合金は強度、じん性などが要求されるためＪＩＳ６０００系アルミニウム合金（以下アルミニウム合金を省略して示す）およびＪＩＳ５０００系が主体であるが、アルミニウム飲料缶はＪＩＳ３０００系およびＪＩＳ５０００系で構成されている。
【０００９】
次に、公知となっているアルミニウム飲料缶のリサイクルと、本発明が対象とする自動車用アルミニウム合金製品、特に車体関係、のリサイクルの比較により、自動車用アルミニウム合金製品のリサイクルにおける問題点を抽出する。
【００１０】
アルミニウム飲料缶のリサイクルにおいてはエンド材とホディ材（ＪＩＳ５０８２、ＪＩＳ３００４）を同時に溶解すると、Ｍｇが蒸発、低減しホディ材（ＪＩＳ３００４）の組成となる事が分かっている。ここで使用済みアルミニウム飲料缶を溶解した場合、少なくとも次の問題が生じる。
（１）塗料燃焼により排ガスが発生する。
（２）塗料燃焼により発生した熱により、溶湯温度が上昇し、溶湯酸化が促進されメタルロスが増大、すなわち、溶解歩留りが低減する。
（３）塗料に含有される顔料等の添加物が溶湯中に混入し、溶湯中の不純物元素濃度が増大し成分不良となる。主たるものは顔料中のＴｉＯ_２によるＴｉ成分不良である。
これらは全て塗料に起因する問題であり、自動車用アルミニウム合金製品にも共通した問題である。この解決策としては、使用済みアルミニウム飲料缶の場合は溶解に先立ち原料前処理として、これら塗料を除去する方法が用いられている。すなわち、アルミニウム飲料缶のリサイクル流れは次のようになる。
アルミニウム飲料缶 →使用 →使用済みアルミニウム飲料缶 →回収 →原料前処理・塗料除去 →溶解 →精錬 →鋳造 →熱間加工 →冷間加工 →熱処理 →表面処理 →加工 →（アルミニウム飲料缶に戻るサイクルとなる）
【００１１】
ここで塗料除去法としては次の３種類に分類できる。
（１）熱的方法
３００〜４００℃付近まで、使用済みアルミニウム飲料缶を加熱し、塗料を加熱、燃焼させる方法（アルコア社他）である。しかし、この方法では、塗料中の高分子有機物は、燃焼により消滅するが、顔料例えばＴｉＯ_２などは、そのまま焼残り残渣中に残存し、アルミニウム缶の表面に付着したままとなる。この傾向は、自動車用アルミニウム合金でも同様である。
【００１２】
（２）機械的方法（特願昭６３−３０９６４１号参照）
鉄ボールなどを塗装面に高速で投射し、使用済みアルミニウム飲料缶の塗料をその衝撃力および摩擦力により除去するものである。しかし、この方法では、ショット処理に長時間かかるとともに使用済みアルミニウム飲料缶の見かけ上の表面積を増加させる必要があり、本例では「１０〜６０ｍｍの小片」にあらかじめ切断している。しかし、自動車用車体をこれほど小さく切断することは加工コスト面より不利である。
【００１３】
（３）化学的方法（特開平３−２９０４７５号公報参照）
塩化メチレンを主体とした溶液を用い、膨潤剥離法にて塗料膜を除去する方法である。しかし、この方法は、直接塗料膜の厚い自動車用アルミニウム合金に用いた場合、詳細を後述するようにその効果に問題がある。
【００１４】
なお、アルミニウム飲料缶以外の塗装されたアルミニウム合金製品の例としては、他にアルミサッシがあり、このリサイクルも上述と同様の理由により、原料前処理を用いる方法が公知となっている。（特開平４−１４３２３０号公報参照）
【００１５】
すなわち、自動車用アルミニウム合金のリサイクルにおいては、これらアルミニウム飲料缶およびサッシ屑と同様、溶湯品質の保証、溶解歩留りの向上、公害防止などの面より塗料の除去が重要と推定される。
【００１６】
次に塗料が関与しない問題として、アルミニウム飲料缶のリサイクルにおいてはスチール缶の混入がある。混入したスチール缶は、現在原料前処理として人手、磁選により分離されているが、その効果はいまだ改善の余地がある。
【００１７】
他方、本発明が対象とする自動車用アルミニウム合金製品では、これらを固定するなどの目的のため、鉄または鉄合金部品（ボルト、ナット、ワッシャ、あて板、他）が用いられている。この存在状態はアルミニウム飲料缶が独立した混入に対しアルミニウム製品に固定もしくは、半固定状態であることが相異点である。このため、アルミニウム飲料缶のごとく容易に人手、磁選が不可能である。しかし、自動車用アルミニウム合金製品においてもＦｅの不良は製品高度、耐食性などの低下をまねくため、アルミニウム飲料缶のリサイクルと同様に、溶湯中のＦｅ不純物増加を防止する必要がある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
１．自動車用アルミニウム合金製品、特に表面処理された車体用途のアルミニウム合金のリサイクル技術、特に溶解に先立つ原料前処理における塗料の除去法を確立すること。
２．自動車用アルミニウム合金製品と共存して用いられている鉄および鉄合金製品の溶解における溶湯汚染の防止策を確立すること。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明に係わる自動車用アルミニウム合金製品屑のリサイクル法は、自動車用アルミニウム合金製品屑を少なくとも塗料除去した後、溶解原料の一部、もしくは全部として用い、大気溶解し、この溶湯の一部もしくは全部を用い自動車用アルミニウム合金製品に戻すものである。
【００２０】
そして、上記自動車用アルミニウム合金製品屑のリサイクル法において塗料除去および鉄分混入防止方法としては下記方法が好ましく使用される。
１．塗料除去
（１）焙焼および機械的除去法の併用により塗料を除去する。
（２）塩化メチレンを主体とする溶液を用い膨潤剥離法により塗料を除去する。
２．Ｆｅ混入防止
鉄および鉄合金製品の表面をアルミニウム合金溶湯と反応性の小さい表面処理層によりカバーする方法。
【００２１】
【作用】
以下、本発明の作用並びに構成について溶解試験例を基に説明する。
１．自動車用アルミニウム合金製品リサイクルの一具体例としてＪＩＳ６０００系合金板に下地処理し、そののち塗装したボンネット材を用い溶解試験を行った。ただし原料はボンネット材１００％配合とし、誘導炉にて大気溶解した。
（１）リサイクル可能な合金系
ＪＩＳ６０００系合金ボンネット材はＪＩＳ６０００系合金にリサイクル可能である。
【００２２】
（２）溶湯品質
少なくともＰｂ：２００ｐｐｍ〜５０ｐｐｍ、Ｓｎ：約２０ｐｐｍ、Ｚｎ：約４２０ｐｐｍ検出された。ＰｂおよびＳｎが検出された原因は塗料に含まれているためであり、ＰｂやＳｎは、アルミニウム合金中に固溶限を持たないため、単独で存在し、圧延加工工程などで融点以上に加熱されると溶融し、強度低下を招き、加工不良（われ等）の原因となる。このため通常、Ｐｂは５０ｐｐｍ以下望ましくは１０ｐｐｍ以下としたい。またＳｎは１５ｐｐｍ以下望ましくは１０ｐｐｍ以下としたい。一方、Ｚｎが検出された原因は、下地処理としてりん酸亜鉛処理を施しているためであり、Ｚｎを多く含有すると時効析出が不安定となり、また製品の表面色調が低下する。このため通常Ｚｎは２００ｐｐｍ以下望ましくは１００ｐｐｍ以下としたい。なお、アルミニウム飲料缶で認められたＴｉ不良は、溶湯分析によると自動車用材料ではもはや問題とならない。
【００２３】
（３）排ガス
塗装されたボンネット材の溶解時に黒色発煙を生じ作業環境面より望ましくない。かつ、アルミニウム飲料缶より、多量の塗料が共存、燃焼するため対策を要する。
【００２４】
（４）溶解歩留り
溶解歩留りは約８５％であり、より向上が望ましい。なお比較材として用いた同種、同形状のボンネット素材（アルミニウム合金板のまま、塗料無、下地処理無）では、溶解歩留りは約９７％と良好であり塗料の影響が類推される。
【００２５】
２．塗料除去の効果
（１）焙焼法による塗料除去の場合
上述ボンネット材を３００〜４００℃にて加熱、保持し焙焼処理した。この材料を原料とし、溶解した所、あらかじめ焙焼処理にて塗料が熱分解しているため排ガス量は極めて低減し、作業環境上の問題は解消した。また溶解歩留りも上述の無処理のアルミニウム合金板並みとなり問題は解消した。しかし、溶解中のＰｂ、Ｓｎ、Ｚｎ量は、上述した量とほぼ同量が検出された。これは、塗料またはりん酸亜鉛処理膜中に含まれたＰｂＯ等の酸化物が塗料およびりん酸亜鉛処理膜中のベース材である高分子分などが燃焼消失してもそのままアルミニウム合金板の表面に付着、残留したためと考えられる。ゆえにＰｂ等の成分不良の防止には、単に塗料を焙焼するのみでは否で焙焼残渣を機械的にアルミニウム合金板の表面より、かきとり等により除去する必要がある。すなわち、自動車用アルミニウム合金製品のリサイクルにおいては、特に成分不良防止のため、焙焼処理＋燃焼残渣の機械的除去が必要となる。特にアルミニウム飲料缶の場合と比較し、塗料のアルミニウム合金製品にしめる割合が３〜５倍と多いため、特に燃焼残渣の除去が重要となる点が単に焙焼法のみで可とされているアルミニウム飲料缶の場合との相違点である。
【００２６】
（２）塩化メチレンを主とする溶液による膨潤剥離法の場合
上述の塗料を含む自動車用アルミニウム合金製品の例としてボンネット材を用い、塩化メチレンを主とする特開平３−２９０４７５号公報に示される溶液を用い塗料を膨潤剥離により除去することをテストした。この結果、アルミニウム飲料缶の場合と比較し自動車用アルミニウム合金製品本例ではボンネット材の方が塗料の除去速度は著しく遅かった。この一具体例を図１に示す。この原因については次の様に考えられる。膨潤剥離法の原理は、塗料面より溶液を浸透させ、塗料膜を膨張させ、この時の変形力により下地より塗料を除去するものである。このため、アルミニウム飲料缶の塗料膜の約３〜５倍厚みを有する自動車用アルミニウム合金製品の塗料膜の場合、溶解の塗料膜への浸透に長時間かかるためと考えられる。この結果、塗料除去には次の傾向が認められた。
【００２７】
▲１▼アルミニウム合金板素材の表面が下地処理に先立ち、ショットブラスト、ダル、バフ、エメリー研磨等の手段を用いたアルミニウム合金板の表面仕上げにより残留応力が存在すると下地処理を介しているにもかかわらず、下地処理の上に塗られた塗料の膨潤剥離は極めて容易となる。この具体例を図２に示す。ゆえに、リサイクルをも考慮した場合、塗料を塩化メチレンを主とした溶液を用い膨潤剥離する場合、アルミニウム合金板素材の表面に残留応力が生じる処理を施すのが有効である。
【００２８】
▲２▼塗装に先立つ下地処理の種類は、クロメート処理よりもりん酸亜鉛処理の方が望ましい。すなわち、図３に示すごとく、塗料を塩化メチレンを主とした溶液を用い膨潤剥離する場合、上述のアルミニウム合金板素材の表面状況のみならず、下地処理としては、りん酸亜鉛処理の方が塗料の膨潤剥離が極めて容易である。
【００２９】
▲３▼用いる原料の寸法は小さい方が望ましい。図４に示すごとく、切断寸法は５００ｍｍ以下であれば、良好な膨潤剥離が得られる。この理由は、膨潤剥離に用いる溶液は、塗料表面から侵入するのみならず切断面からも侵入し、剥離を促進するためと考えられ、このためには表面積が一定であれば切断断面積の多い方、すなわち小片とすることが望ましい。
【００３０】
次に、自動車用アルミニウム合金製品、例えばボンネット、ドア、フレーム、トランクリッド、屋根などを固定もしくは半固定している鉄および鉄合金製品から溶湯中へのＦｅ混入防止には、大別して２種類の方法がある。すなわち、（１）鉄および鉄合金製品自体の溶損を防止する。（２）アルミニウム合金溶湯中への溶解速度を低減する。
【００３１】
本件では上記（１）の根本的な対策に着目して述べる。鉄および鉄合金製品自体の溶損を防止するには、製品の表面に各種処理を施し、鉄および鉄合金とアルミニウム合金溶湯との直接接触を避ければ良い。この目的で各種表面処理を施した同一寸法、同一重量かつ同一表面積のサンプルと比較材として表面処理を施さない元の材料とを同時にアルミニウム合金溶湯中に浸漬試験した。この結果を図５に示す。これにより、本件で選定した表面処理は、程度の差はあるが、表面処理を施さない場合より著しく溶湯中への溶解速度が低減していることが分かる。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
下記に示す条件で、焙焼法と機械的方法の組合せにより塗料を除去した自動車用アルミニウム合金製品の溶解を行うとともに、溶解状況および溶湯品種などを調査した。その調査結果を表１に示す。

【００３３】
【表１】

【００３４】
（２）原料がＪＩＳ５０００系ボンネット材の場合
原料：アルミニウム合金ＪＩＳ５０００系、その他の条件は上記（１）に同じ。
なお、調査結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】

【００３６】
（３）原料がＪＩＳ６０００系＋ＪＩＳ５０００系ボンネット材（表材６０００系、裏材５０００系）の場合
原料：アルミニウム合金ＪＩＳ６０００系（５０％）＋ＪＩＳ５０００系（５０％）、その他の条件は上記（１）に同じ。
なお、調査結果を表３に示す。
【００３７】
【表３】

【００３８】
（実施例２）
下記に示す条件で、膨潤剥離法により塗料を除去した自動車用アルミニウム合金製品の溶解を行うとともに、溶解状況および溶湯品種などを調査した。その調査結果を表４に示す。

【００３９】
【表４】

【００４０】
（５）原料がＪＩＳ６０００系＋ＪＩＳ５０００系ボンネット材（表材６０００系、裏材５０００系）の場合
原料：アルミニウム合金ＪＩＳ６０００系（５０％）＋ＪＩＳ５０００系（５０％）、その他の条件は上記（４）に同じ。
なお、調査結果を表５に示す。
【００４１】
【表５】

【００４２】
（６）原料がＪＩＳ５０００系ボンネット材の場合
原料：アルミニウム合金ＪＩＳ５０００系、その他の条件は上記（４）に同じ。
なお、調査結果を表６に示す。
【００４３】
【表６】

【００４４】
なお、アルミニウム合金板の表面仕上げを、上述バフ仕上げ以外にもダル、ショットブラスト、エメリー仕上げとしたが同様の結果であった。また、塗料色を赤以外に、青、黒、白、緑などとしたが同様の結果であった。
【００４５】
（実施例３）
下記に示す条件で、自動車用アルミニウム合金製品屑に混入した自動車用鉄および鉄合金部品の溶湯品質に及ぼす影響を調査した。その調査結果を表７に示す。

【００４６】
【表７】

【００４７】
なお、自動車用アルミニウム合金製品・ボンネット材については上述の他にＪＩＳ６０００（表）＋ＪＩＳ５０００（裏）およびＪＩＳ５０００（表、裏）の組合せをも実施した。また、鉄部品としてはボルト以外にナット、ワッシャ、あて板などについても、その単体混入および複合混入の場合を検討した。この結果、上述結果と同様であった。また、材質として鉄以外に鉄合金（ステンレス他）を用いても同様の結果が得られた。
【００４８】
なお、以上の全実施例については自動車用アルミニウム合金製品としてボンネット材を一具体例として用い示したが、ボンネット材の他、トランクリッド、ドア、屋根部、骨格部、などについても同様に検討したが、上述結果と同じ結果が得られた。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の自動車用アルミニウム合金製品屑のリサイクル法によれば下記の効果が得られる。
１．自動車用アルミニウム合金製品は、元の自動車用アルミニウム合金製品にリサイクル可能である。
２．自動車用アルミニウム合金製品の溶解に先立ち、塗料を除去することにより、不純物元素Ｐｂの混入が防止できる。
３．自動車用アルミニウム合金製品に固定もしくは半固定された鉄および鉄合金部品の混入により、溶湯のＦｅ不良は、これら部品の表面処理により防止できる。
以上のことより、自動車用アルミニウム合金製品は、溶解により自動車用アルミニウム合金製品、およびその他のアルミニウム合金製品にリサイクル可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】アルミニウム飲料缶と自動車用アルミニウム合金材との膨潤剥離による塗料除去挙動を比較するためのグラフ図である。
【図２】膨潤剥離による塗料除去に及ぼすアルミニウム合金板の表面処理の影響を比較するためのグラフ図である。
【図３】膨潤剥離による塗料除去に及ぼす下地処理の影響を比較するためのグラフ図である。
【図４】膨潤剥離による塗料除去に及ぼす原料寸法の影響を示すグラフ図である。
【図５】アルミニウム合金溶湯中に浸漬した鉄ボルトからの鉄汚染状況を比較するためのグラフ図である。
【符号の説明】[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method of recycling aluminum alloy product waste for automobiles.
[0002]
[Prior art]
Aluminum alloys are excellent in light weight, fashionability, workability, and the like, and are frequently used in the fields of transportation, construction, and food. Of these, in the transportation field, the weight of automobiles has been reduced from the viewpoint of resource saving and energy saving. In other words, parts used for automobiles, vehicle bodies, and the like are made of an aluminum alloy, which is lighter than conventional iron-based materials.
[0003]
Here, looking at each part, the engine and the like have already been made of aluminum, and the subject of aluminum conversion in the future will be the car body (outer plate, frame, etc.). Aluminum alloys used for these vehicle bodies are generally painted and used for improving appearance and corrosion resistance. That is, a method is generally used in which a base treatment is performed on the surface of an aluminum alloy plate, and a paint is applied thereon.
[0004]
However, automobile bodies using these aluminum alloys are scrapped for service life and other reasons and become scrap. Aluminum alloy products have higher scrap value than iron products, and it is desirable to recycle them from the viewpoint of resource saving and energy saving, and to return to high value-added applications such as original aluminum alloy products for automobiles.
[0005]
At present, a vehicle mainly using an aluminum alloy product for a vehicle body is being developed and put into practical use. Therefore, actual recycling of a vehicle using an aluminum alloy for the vehicle body has not been started.
[0006]
However, aluminum beverage cans and their recycling are similar to the aluminum alloy products for automobiles that are currently in heavy use, and also have similar issues in recycling.
[0007]
In other words, at least the following items are listed as similarities between the aluminum alloy vehicle body and the aluminum beverage can product.
1. After the aluminum alloy is pre-treated, it is painted using paint.
2. In recycling, both of them are thin products, and the presence of the paint causes various adverse effects (for example, pollution due to exhaust gas, lowering of melting yield, and defective molten metal component).
3. For example, in the case of a bonnet, the front and back materials, and in an aluminum beverage can, the end and body materials are generally different metals or different alloys, so there are restrictions on the target varieties and products after recycling. And so on.
[0008]
Next, differences between the aluminum alloy body and the aluminum beverage can include at least the following items.
1. Due to its usage conditions, the coating of automotive aluminum alloy products is about 3 to 5 times the thickness of aluminum beverage cans, and the paint usage ratio is high (the ratio of paint weight to aluminum alloy weight is approximately (2% to 3%, about 10% in the case of a car / body, for example, a hood)).
2. Aluminum alloys for automobiles are required to have strength, toughness, etc., and are mainly JIS 6000 series aluminum alloys (hereinafter abbreviated as aluminum alloys) and JIS 5000 series. Aluminum beverage cans are composed of JIS 3000 series and JIS 5000 series. ing.
[0009]
Next, a problem in the recycling of aluminum alloy products for automobiles is extracted by comparing the recycling of aluminum beverage cans, which are known, with the recycling of aluminum alloy products for automobiles, particularly the vehicle body, which is the subject of the present invention. .
[0010]
In the recycling of aluminum beverage cans, it has been found that when the end material and the hoody material (JIS 5082, JIS 3004) are melted simultaneously, the Mg is evaporated and reduced, resulting in a composition of the hoody material (JIS 3004). Here, when the used aluminum beverage can is dissolved, at least the following problem occurs.
(1) Exhaust gas is generated by paint combustion.
(2) The temperature of the molten metal increases due to the heat generated by the burning of the paint, and the oxidation of the molten metal is promoted, and the metal loss increases, that is, the melting yield decreases.
(3) Additives such as pigments contained in the paint are mixed into the molten metal, and the concentration of impurity elements in the molten metal increases, resulting in defective components. The main one is a poor Ti component due to TiO ₂ in the pigment.
These are all problems caused by paints, and are common to aluminum alloy products for automobiles. As a solution to this, in the case of used aluminum beverage cans, a method of removing these paints is used as a raw material pretreatment before melting. That is, the recycling flow of the aluminum beverage can is as follows.
Aluminum beverage cans → Used → Used aluminum beverage cans → Recovery → Raw material pretreatment / paint removal → Dissolution → Refining → Casting → Hot working → Cold working → Heat treatment → Surface treatment → Processing → (The cycle to return to aluminum beverage cans) Become)
[0011]
Here, paint removal methods can be classified into the following three types.
(1) Thermal method This is a method of heating a used aluminum beverage can to about 300 to 400 ° C. to heat and burn the paint (Alcoa and others). However, in this method, the high-molecular organic matter in the paint disappears by burning, but the pigment such as TiO ₂ remains in the unburned residue and remains attached to the surface of the aluminum can. This tendency is the same for aluminum alloys for automobiles.
[0012]
(2) Mechanical method (see Japanese Patent Application No. 63-309641)
An iron ball or the like is projected onto the painted surface at a high speed, and the paint of the used aluminum beverage can is removed by its impact force and frictional force. However, in this method, it is necessary to increase the apparent surface area of the used aluminum beverage can in addition to taking a long time for the shot processing, and in this example, it is cut in advance into “small pieces of 10 to 60 mm”. However, cutting a car body so small is disadvantageous in terms of processing cost.
[0013]
(3) Chemical method (see JP-A-3-290475)
In this method, a paint film is removed by a swelling peeling method using a solution mainly composed of methylene chloride. However, this method has a problem in its effect, as will be described in detail later, when it is used directly for an automotive aluminum alloy having a thick paint film.
[0014]
An example of a coated aluminum alloy product other than an aluminum beverage can is an aluminum sash, and a method using a raw material pretreatment for this recycling is also known for the same reason as described above. (See JP-A-4-143230)
[0015]
That is, in the recycling of aluminum alloys for automobiles, it is presumed that removal of paint is important from the viewpoint of guaranteeing the quality of molten metal, improving the melting yield, preventing pollution, and the like, similarly to these aluminum beverage cans and sash dust.
[0016]
The second problem that does not involve paints is the inclusion of steel cans in the recycling of aluminum beverage cans. The mixed steel cans are currently separated by manual and magnetic separation as raw material pretreatment, but their effects still have room for improvement.
[0017]
On the other hand, in the aluminum alloy products for automobiles targeted by the present invention, iron or iron alloy parts (bolts, nuts, washers, backing plates, etc.) are used for the purpose of fixing them or the like. This existing state differs from the aluminum beverage can in that it is fixed or semi-fixed to the aluminum product against independent mixing. For this reason, it is impossible to perform manual and magnetic selection easily like an aluminum beverage can. However, even in aluminum alloy products for automobiles, the defect of Fe leads to a decrease in product height, corrosion resistance and the like. Therefore, similarly to recycling aluminum beverage cans, it is necessary to prevent an increase in Fe impurities in the molten metal.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
1. To establish a recycling technology for aluminum alloy products for automobiles, especially for surface-treated aluminum alloys for vehicle bodies, and in particular, a method for removing paint in raw material pretreatment prior to melting.
2. Establish measures to prevent molten metal contamination in the melting of iron and iron alloy products used together with automotive aluminum alloy products.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the method of recycling aluminum alloy product scraps for automobiles according to the present invention is to remove at least paint from the aluminum alloy product scraps for automobiles, and then use the scrap as a part or all of a raw material for melting in air. Then, part or all of the molten metal is used to return to an aluminum alloy product for automobiles.
[0020]
In the above-mentioned method of recycling aluminum alloy product scraps for automobiles, the following method is preferably used as a method for removing paint and preventing iron from being mixed.
1. Paint removal (1) Paint is removed by a combination of roasting and mechanical removal methods.
(2) The paint is removed by a swelling peeling method using a solution mainly composed of methylene chloride.
2. A method of covering the surface of an iron or iron alloy product with the prevention of Fe mixing with a surface treatment layer having low reactivity with the molten aluminum alloy.
[0021]
[Action]
Hereinafter, the operation and configuration of the present invention will be described based on dissolution test examples.
1. As a specific example of recycling aluminum alloy products for automobiles, a JIS 6000 alloy sheet was subjected to a base treatment, and then a dissolution test was performed using a painted bonnet material. However, the raw material was blended with 100% bonnet material and dissolved in the air in an induction furnace.
(1) Recyclable alloy JIS 6000 alloy bonnet material can be recycled into JIS 6000 alloy.
[0022]
(2) Melt quality At least Pb: 200 ppm to 50 ppm, Sn: about 20 ppm, Zn: about 420 ppm were detected. The reason that Pb and Sn were detected is that they are contained in the paint. Pb and Sn do not have a solid solubility limit in the aluminum alloy, and therefore exist alone and are heated to a melting point or higher in a rolling process or the like. If melted, it will melt, lowering the strength and causing processing defects (such as cracks). For this reason, Pb is usually set to 50 ppm or less, preferably 10 ppm or less. Sn should be 15 ppm or less, preferably 10 ppm or less. On the other hand, the reason why Zn was detected is that zinc phosphate treatment has been performed as a base treatment. If Zn is contained in a large amount, aging precipitation becomes unstable and the surface color of the product is lowered. For this reason, Zn is usually set to 200 ppm or less, preferably 100 ppm or less. In addition, according to the molten metal analysis, the Ti defect found in the aluminum beverage can is no longer a problem in automotive materials.
[0023]
(3) Black fumes are generated when the bonnet material coated with exhaust gas is melted, which is not desirable from the viewpoint of working environment. In addition, a larger amount of paint coexists and burns than aluminum beverage cans, so that countermeasures are required.
[0024]
(4) Dissolution yield The dissolution yield is about 85%, and further improvement is desirable. In the case of a bonnet material of the same type and the same shape used as a comparative material (aluminum alloy plate, no paint, no base treatment), the melting yield is as good as about 97%, and the influence of the paint is presumed.
[0025]
2. Effect of paint removal (1) In the case of paint removal by the roasting method, the above-mentioned bonnet material was heated and held at 300 to 400 ° C. and roasted. When this material was used as a raw material and dissolved, the paint was thermally decomposed in advance by roasting, so that the amount of exhaust gas was extremely reduced, and the problem of the working environment was solved. In addition, the melting yield was comparable to that of the untreated aluminum alloy plate, and the problem was solved. However, the amounts of Pb, Sn, and Zn during dissolution were detected to be substantially the same as the amounts described above. This is because the oxides such as PbO contained in the paint or the zinc phosphate treated film are burned and disappeared by the base material in the paint and the zinc phosphate treated film. It is considered that the particles adhered and remained on the surface. Therefore, in order to prevent defective components such as Pb, it is necessary to mechanically remove the roasted residue from the surface of the aluminum alloy plate by scraping or the like, rather than simply roasting the paint. That is, in the recycling of aluminum alloy products for automobiles, it is necessary to perform roasting treatment and mechanical removal of combustion residues, especially for the purpose of preventing defective components. Especially, compared to the case of aluminum beverage cans, the ratio of paint to aluminum alloy products is 3 to 5 times as large, so the removal of combustion residues is particularly important. This is the difference from the case of cans.
[0026]
(2) In the case of the swelling and peeling method using a solution mainly containing methylene chloride, a bonnet material is used as an example of an aluminum alloy product for automobiles containing the above-mentioned paint, and this is disclosed in JP-A-3-290475 mainly containing methylene chloride. The solution was tested for removing the paint by swelling and peeling. As a result, the removal rate of the paint was significantly slower in the bonnet material in this example than in the case of the aluminum beverage can. One specific example is shown in FIG. The cause is considered as follows. The principle of the swelling-peeling method is to penetrate a solution from the surface of the paint, expand the paint film, and remove the paint from the base by the deformation force at this time. For this reason, it is considered that in the case of a paint film of an aluminum alloy product for automobiles having a thickness of about 3 to 5 times the paint film of an aluminum beverage can, it takes a long time for the dissolution to penetrate into the paint film. As a result, the following tendency was observed in paint removal.
[0027]
(1) Prior to the surface treatment of the aluminum alloy sheet material, if there is residual stress due to the surface finishing of the aluminum alloy sheet using means such as shot blasting, dull, buffing, emery polishing, etc. Regardless, swelling and peeling of the paint applied on the base treatment is extremely easy. This specific example is shown in FIG. Therefore, in consideration of recycling, when the paint is swelled and peeled using a solution mainly composed of methylene chloride, it is effective to perform a treatment for generating residual stress on the surface of the aluminum alloy sheet material.
[0028]
{Circle over (2)} As for the type of base treatment prior to coating, zinc phosphate treatment is more preferable than chromate treatment. That is, as shown in FIG. 3, when the paint is swelled and peeled using a solution mainly composed of methylene chloride, not only the surface condition of the above-mentioned aluminum alloy sheet material but also the zinc phosphate treatment is more preferable as the undercoating treatment. Is extremely easy to exfoliate.
[0029]
{Circle around (3)} It is desirable that the size of the raw material used is small. As shown in FIG. 4, if the cutting dimension is 500 mm or less, good swelling and peeling can be obtained. The reason for this is considered that the solution used for swelling peeling not only penetrates from the paint surface but also penetrates from the cut surface and promotes peeling. For this reason, if the surface area is constant, the cut cross-sectional area is large. In other words, it is desirable to use small pieces.
[0030]
Next, there are roughly two types of aluminum alloy products for automobiles, such as bonnets, doors, frames, trunk lids, and the like that fix or semi-fix the roof and the like to prevent Fe from being mixed into the molten metal from iron and iron alloy products. There is a way. That is, (1) the erosion of iron and iron alloy products themselves is prevented. (2) Reduce the rate of dissolution in the aluminum alloy melt.
[0031]
This case focuses on the fundamental countermeasures of (1) above. In order to prevent erosion of the iron and iron alloy products themselves, various treatments may be applied to the surface of the products to avoid direct contact between the iron or iron alloy and the molten aluminum alloy. For this purpose, a sample having the same dimensions, the same weight and the same surface area, which had been subjected to various surface treatments, and the original material, which had not been subjected to the surface treatment, were simultaneously immersed in a molten aluminum alloy as a comparative material. The result is shown in FIG. From this, it can be seen that the surface treatment selected in the present case has a different degree, but the dissolution rate in the molten metal is significantly reduced as compared with the case where no surface treatment is performed.
[0032]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described.
(Example 1)
Under the conditions shown below, the aluminum alloy product for automobiles from which the paint was removed by a combination of the roasting method and the mechanical method was melted, and the melting state and the type of molten metal were investigated. Table 1 shows the results of the investigation.

[0033]
[Table 1]

[0034]
(2) When the raw material is JIS 5000 bonnet material Raw material: aluminum alloy JIS 5000 type, other conditions are the same as above (1).
Table 2 shows the survey results.
[0035]
[Table 2]

[0036]
(3) When the raw material is JIS 6000-based + JIS 5000-based bonnet material (surface material 6000-based, backing material 5000-based) Raw material: aluminum alloy JIS 6000-based (50%) + JIS 5000-based (50%); Same as).
Table 3 shows the survey results.
[0037]
[Table 3]

[0038]
(Example 2)
Under the conditions shown below, the aluminum alloy product for automobiles from which the paint was removed by the swelling and peeling method was melted, and the melting state and the type of molten metal were investigated. Table 4 shows the results of the investigation.

[0039]
[Table 4]

[0040]
(5) When the raw material is JIS 6000-based + JIS 5000-based bonnet material (surface material 6000-based, backing material 5000-based) Material: Aluminum alloy JIS 6000-based (50%) + JIS 5000-based (50%); Same as).
Table 5 shows the survey results.
[0041]
[Table 5]

[0042]
(6) When the raw material is JIS 5000 type bonnet material Raw material: aluminum alloy JIS 5000 type, other conditions are the same as (4) above.
Table 6 shows the survey results.
[0043]
[Table 6]

[0044]
The surface finish of the aluminum alloy plate was changed to dull, shot blast, or emery finish in addition to the buff finish described above, but similar results were obtained. The same results were obtained when the paint color was changed to blue, black, white, green, etc., in addition to red.
[0045]
(Example 3)
Under the following conditions, the influence of the iron and iron alloy parts for automobiles mixed with the aluminum alloy product scraps for automobiles on the molten metal quality was investigated. Table 7 shows the investigation results.

[0046]
[Table 7]

[0047]
For aluminum alloy products and bonnet materials for automobiles, combinations of JIS 6000 (front) + JIS 5000 (back) and JIS 5000 (front, back) were also implemented in addition to the above. In addition to the bolts, nuts, washers, backing plates, etc., other than bolts, were also examined for single and compound mixing. As a result, the result was the same as the above result. Similar results were obtained when an iron alloy (stainless steel or the like) was used instead of iron.
[0048]
In addition, although the bonnet material was used as a specific example as an aluminum alloy product for automobiles in all the above examples, other than the bonnet material, a trunk lid, a door, a roof portion, a frame portion, and the like were also similarly examined. However, the same result as described above was obtained.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, the following effects can be obtained by the method for recycling aluminum alloy product scraps for automobiles of the present invention.
1. The automotive aluminum alloy product can be recycled into the original automotive aluminum alloy product.
2. By removing the paint prior to melting the aluminum alloy product for automobiles, the incorporation of the impurity element Pb can be prevented.
3. Due to the incorporation of iron and iron alloy parts fixed or semi-fixed to aluminum alloy products for automobiles, Fe defects in the molten metal can be prevented by surface treatment of these parts.
From the above, aluminum alloy products for automobiles can be recycled into aluminum alloy products for automobiles and other aluminum alloy products by melting.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph for comparing paint removal behavior due to swelling and peeling between an aluminum beverage can and an aluminum alloy material for automobiles.
FIG. 2 is a graph for comparing the effect of surface treatment of an aluminum alloy plate on paint removal by swelling and peeling.
FIG. 3 is a graph for comparing the effect of a base treatment on paint removal by swelling and peeling.
FIG. 4 is a graph showing the effect of raw material dimensions on paint removal by swelling and peeling.
FIG. 5 is a graph for comparing the state of iron contamination from an iron bolt immersed in a molten aluminum alloy.
[Explanation of symbols]

Claims

In the recycling of aluminum alloy product scraps for automobiles , at least after removing paint from aluminum alloy product scraps for automobiles, the metal surface is finished using a solvent mainly composed of methylene chloride. After removing paint from automotive aluminum alloy product scraps that have residual stress , use as part or all of the molten raw material and dissolve in the air, and then use part or all of this molten metal to return to automotive aluminum alloy products A method for recycling aluminum alloy product scraps for automobiles.

The method for recycling aluminum alloy product scraps for automobiles according to claim 1, wherein zinc phosphate treatment is used as a base treatment for the aluminum alloy articles for automobiles to facilitate swelling and peeling.

2. The method for recycling aluminum alloy product waste for automobiles according to claim 1, wherein the aluminum alloy product waste for automobiles is shredded to a size of 500 mm square or less to facilitate swelling and peeling.

The method for recycling aluminum alloy product scraps for automobiles according to claim 1, wherein JIS 6000 series aluminum alloys and / or JIS 5000 series aluminum alloys are used as the aluminum alloys for automobiles, and these are returned to JIS 6000 series aluminum alloys or JIS 5000 series aluminum alloys.