JP5640660B2 - Recycling method of ceramic particle reinforced aluminum composite material - Google Patents

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Description

本発明は、セラミックス粒子強化アルミニウム複合材料からセラミックス粒子とアルミニウム合金を分離させてリサイクルするセラミックス粒子強化アルミニウム複合材料のリサイクル方法に関するものである。   The present invention relates to a method for recycling a ceramic particle reinforced aluminum composite material in which ceramic particles and an aluminum alloy are separated and recycled from the ceramic particle reinforced aluminum composite material.

高強度、耐熱性や耐摩耗性に優れるセラミックス粒子強化アルミニウム複合材料は、自動車の軽量化や省エネルギーに期待されているが、そのリサイクルは大きな問題になっている。   Ceramic particle reinforced aluminum composite materials with high strength, heat resistance, and wear resistance are expected to reduce the weight and energy of automobiles, but their recycling is a major problem.

特に、ピストン用アルミニウム合金は一般的に共晶や過共晶のＡｌ−Ｓｉ系合金を使うため、従来の方法ではセラミックス粒子等の強化材を完全にアルミニウム合金から分離させることができなく、セラミックス粒子を完全にアルミニウム合金から分離させる方法が望まれている。   In particular, since aluminum alloys for pistons generally use eutectic or hypereutectic Al-Si alloys, reinforcing materials such as ceramic particles cannot be completely separated from the aluminum alloy by conventional methods. It is desirable to have a method that completely separates the particles from the aluminum alloy.

一般に、アルミニウム合金の鋳造工程においては、溶湯アルミニウム合金を７００℃〜８００℃の温度に加熱する必要があり、アルミニウムや他の合金元素の酸化で溶湯アルミニウムの表面から酸化膜が生じる。酸化膜などの介在物がアルミニウム合金に混入してしまうと、鋳造性の悪化、機械的性質の低下、表面処理欠陥の増加など多くの問題を生じる。したがって、溶湯処理によって十分清浄な溶湯とし、鋳造工程に送る必要がある。   Generally, in the casting process of an aluminum alloy, it is necessary to heat the molten aluminum alloy to a temperature of 700 ° C. to 800 ° C., and an oxide film is formed from the surface of the molten aluminum due to oxidation of aluminum or other alloy elements. When inclusions such as an oxide film are mixed in the aluminum alloy, many problems such as deterioration of castability, deterioration of mechanical properties, and increase of surface treatment defects occur. Therefore, it is necessary to make the molten metal sufficiently clean by the molten metal treatment and send it to the casting process.

フラックス粒子を使って酸化膜等の介在物を除去する方法は、最も一般的な方法である。フラックスの融点は溶湯アルミニウム合金の温度より低く、一般にフラックスを、６８０℃〜８００℃の温度範囲に溶湯アルミニウム合金に添加する。溶湯アルミニウム合金の温度は、フラックスの融点より高いので、フラックス粒子が投入された時点ですぐ溶融塩を形成し、酸化物を吸着後、比重差で溶湯中から浮上除去することができる。   A method of removing inclusions such as an oxide film by using flux particles is the most common method. The melting point of the flux is lower than the temperature of the molten aluminum alloy, and the flux is generally added to the molten aluminum alloy in a temperature range of 680 ° C to 800 ° C. Since the temperature of the molten aluminum alloy is higher than the melting point of the flux, the molten salt is formed immediately after the flux particles are introduced, and after the oxide is adsorbed, it can be levitated and removed from the molten metal due to the difference in specific gravity.

一方、アルミニウム合金の耐熱性、耐摩耗性等を改善させるため、セラミックスの粒子、ウィスカーや繊維を撹拌法、粉末冶金法や圧力含浸法等の方法でアルミニウム合金に複合している。   On the other hand, in order to improve the heat resistance, wear resistance, and the like of an aluminum alloy, ceramic particles, whiskers, and fibers are combined with the aluminum alloy by a method such as a stirring method, a powder metallurgy method, or a pressure impregnation method.

セラミックス強化材（粒子、ウィスカーや繊維）をアルミニウム合金に複合すると、アルミニウム合金の性能が大幅に改善されるが、セラミックス強化材が複合されているアルミ複合材料をリサイクルするとき、セラミックス強化材をアルミニウム合金から分離させる必要がある。   Combining ceramic reinforcements (particles, whiskers, and fibers) with aluminum alloys significantly improves the performance of the aluminum alloy. However, when recycling aluminum composites with composites of ceramic reinforcements, the ceramic reinforcements must be aluminum. It must be separated from the alloy.

従来の技術では、７００℃以上の温度で溶かしたアルミニウム複合材料にフラックスを添加してセラミックス粒子を分離させる方法（特許文献１）やフラックスの上にアルミニウム複合材料を乗せた状態で加熱溶融し、アルミニウム合金を分離させる方法（特許文献２）がある。いずれの方法でも多量のフラックス粒子を使っている（例えば、特許文献１では、１００ｇのアルミニウム複合材料に対し、４０ｇのフラックスを使用する）が、アルミニウム合金からセラミックス強化材を１００％分離させることができない。   In the conventional technique, a method of adding a flux to an aluminum composite material melted at a temperature of 700 ° C. or higher to separate ceramic particles (Patent Document 1) and heating and melting in a state where the aluminum composite material is placed on the flux, There is a method (Patent Document 2) for separating an aluminum alloy. Either method uses a large amount of flux particles (for example, in Patent Document 1, 40 g of flux is used for 100 g of aluminum composite material), but 100% of the ceramic reinforcement can be separated from the aluminum alloy. Can not.

すなわち、７００℃以上の温度でフラックス粒子を溶湯アルミニウム合金に添加すると、フラックス粒子がすぐ溶融塩になり、溶融塩と溶湯アルミニウム合金の比重の差で両者が充分に混合できない。その場合、多量のフラックスを添加してもセラミックス強化材を完全に分離することができない。   That is, when the flux particles are added to the molten aluminum alloy at a temperature of 700 ° C. or higher, the flux particles immediately become a molten salt, and the two cannot be sufficiently mixed due to the difference in specific gravity between the molten salt and the molten aluminum alloy. In that case, the ceramic reinforcing material cannot be completely separated even if a large amount of flux is added.

そこで、特許文献３では、セラミックス粒子強化アルミニウム合金を状態図で固相と液相が共存する温度範囲まで加熱して半凝固状態になるように溶解し、この半凝固状態のアルミニウム合金に撹拌法によりフラックス粒子を添加し、その後、撹拌しながら半凝固状態のアルミニウム合金を７００℃〜８００℃の温度範囲に加熱して、セラミックス粒子を溶湯状態のアルミニウム合金から分離させる方法を提案している。   Therefore, in Patent Document 3, a ceramic particle-reinforced aluminum alloy is heated to a temperature range in which a solid phase and a liquid phase coexist in a phase diagram and dissolved so as to be in a semi-solid state. Then, a method is proposed in which flux particles are added by heating the semi-solidified aluminum alloy to a temperature range of 700 ° C. to 800 ° C. with stirring to separate the ceramic particles from the molten aluminum alloy.

この方法よれば、半凝固状態のアルミニウム合金にフラックス粒子を混ぜることにより、溶融塩になる前のフラックス粒子を容易にかつ均一に分散でき、その後、アルミニウム合金を７００℃〜８００℃まで加熱することで、フラックス粒子の溶融塩でセラミックス粒子を吸着させて分離させることができる。   According to this method, by mixing flux particles into a semi-solidified aluminum alloy, the flux particles before becoming a molten salt can be easily and uniformly dispersed, and then the aluminum alloy is heated to 700 ° C. to 800 ° C. Thus, the ceramic particles can be adsorbed and separated by the molten salt of the flux particles.

特開２００１−５９１２０号公報JP 2001-59120 A 特開平７−９０４０８号公報JP-A-7-90408 特開２０１０−１０８３１２号公報JP 2010-108312 A

しかしながら、固相と液相が共存できない共晶アルミニウム合金にはこの方法は使えない。また、Ａｌ−Ｓｉ系のようなＳｉが１２．６ｍａｓｓ％以上の過共晶合金においては、表皮生成型の凝固をするため、固相率が高くなり、撹拌しても、容器の内表面や溶湯の表面に凝固層が生成しやすいので、半凝固撹拌法を使ってフラックス粒子を添加しようとしても、すでに凝固した部分への分散が期待できなく、過共晶合金への応用は難しい。   However, this method cannot be used for a eutectic aluminum alloy in which a solid phase and a liquid phase cannot coexist. In addition, in a hypereutectic alloy such as Al-Si system in which the Si content is 12.6 mass% or more, the solidification rate is high because of the solidification of the skin, and even if stirring is performed, the inner surface of the container Since a solidified layer is likely to be formed on the surface of the molten metal, even if it is attempted to add flux particles using the semi-solid stirring method, dispersion to the already solidified portion cannot be expected, and application to a hypereutectic alloy is difficult.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、共晶アルミニウム合金や過共晶アルミニウム合金で形成されたセラミックス粒子強化アルミニウム合金をリサイクルできるセラミックス粒子強化アルミニウム複合材料のリサイクル方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for recycling a ceramic particle reinforced aluminum composite material that can solve the above-described problems and can recycle a ceramic particle reinforced aluminum alloy formed of a eutectic aluminum alloy or a hypereutectic aluminum alloy. is there.

上記目的を達成するために請求項１の発明は、セラミックス粒子で強化した共晶または過共晶アルミニウム合金の溶湯にアルミニウムを添加し、アルミニウム合金の組成を亜共晶にしてから、半凝固の状態まで溶湯アルミニウム合金を冷却し、半凝固撹拌法で、金属塩からなるフラックス粒子を添加した後、更に撹拌しながら半凝固状態の亜共晶アルミニウム合金を７００℃〜８００℃までに加熱することにより、セラミックス粒子を溶湯状態のアルミニウム合金から分離させることを特徴とするセラミックス粒子強化アルミニウム複合材料のリサイクル方法である。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, aluminum is added to a molten eutectic or hypereutectic aluminum alloy reinforced with ceramic particles to make the composition of the aluminum alloy hypoeutectic, and then semi-solidified. The molten aluminum alloy is cooled to a state, and after adding flux particles made of a metal salt by a semi-solid stirring method, the semi-solid eutectic aluminum alloy is heated to 700 ° C. to 800 ° C. with further stirring. The ceramic particle-reinforced aluminum composite material is recycled by separating the ceramic particles from the molten aluminum alloy.

請求項２の発明は、フラックス粒子は、金属ハロゲン化物（ＫＣｌ、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＫＦ、ＣａＣｌ2、ＣａＦ2、ＭｇＣｌ2、Ｎａ3ＡｌＦ6、ＮａＡｌＦ4、ＫＡｌＦ4、Ｋ3ＡｌＦ6）、金属硫酸塩（Ｋ2ＳＯ4、Ｎａ2ＳＯ4、ＭｇＳＯ4、カリウムミョウバンＫＡｌ（ＳＯ4）2）、金属炭酸塩、金属硝酸塩の中から選ばれる少なくとも１種の金属塩からなる請求項１記載のセラミックス粒子強化アルミニウム複合材料のリサイクル方法である。 According to a second aspect of the invention, the flux particles, metal halide (KCl, NaCl, NaF, KF , CaCl 2, CaF 2, MgCl 2, Na 3 AlF 6, NaAlF 4, KAlF 4, K 3 AlF 6), metal 2. The metal salt according to claim 1, comprising at least one metal salt selected from sulfate (K 2 SO 4 , Na 2 SO 4 , MgSO 4 , potassium alum KAl (SO 4 ) 2 ), metal carbonate and metal nitrate. This is a method for recycling ceramic particle-reinforced aluminum composite material.

本発明によれば、セラミックス粒子強化アルミニウム複合材料からセラミックス粒子を完全に分離することができ、セラミックス粒子強化アルミニウム複合材料のリサイクルが可能になり、地球環境の保全や省エネルギーに貢献できるという優れた効果を発揮するものである。   According to the present invention, the ceramic particles can be completely separated from the ceramic particle reinforced aluminum composite material, and the ceramic particle reinforced aluminum composite material can be recycled. To demonstrate.

本発明においてリサイクルの対象とするＡｌ−Ｓｉ系合金の状態図を示す図である。It is a figure which shows the phase diagram of the Al-Si type alloy made into the object of recycling in this invention.

以下、本発明の好適な一実施の形態を詳述する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

先ず、本発明は、ピストンなどの自動車部品に用いられた、高強度、耐熱性や耐摩耗性に優れるセラミックス粒子強化アルミニウム複合材料の鋳造品をリサイクルするものである。   First, the present invention recycles a cast product of a ceramic particle reinforced aluminum composite material that is used for automobile parts such as pistons and has high strength, heat resistance, and wear resistance.

一般に鋳物用アルミニウム合金のほとんどは、Ａｌ−Ｓｉ二元合金やその二元合金にＣｕ、Ｍｇ、Ｎｉ等を少量含有させた多元Ａｌ−Ｓｉ合金が鋳造用アルミニウム合金として用いられており、セラミック粒子としては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）等の粒子が用いられている。 In general, most of aluminum alloys for casting are Al-Si binary alloys and multi-component Al-Si alloys containing a small amount of Cu, Mg, Ni, etc. in the binary alloys are used as casting aluminum alloys. As such, particles such as silicon carbide (SiC), spinel (MgAl 2 O 4 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and silicon nitride (Si 3 N 4 ) are used.

図１は、Ａｌ−Ｓｉ二元状態図を示したもので、Ａｌ−Ｓｉ系はＳｉが１２．６ｍａｓｓ％に共晶点をもつ共晶系で、液相Ｌからα−Ａｌ＋Ｓｉの共晶凝固を行い、Ｓｉが１２．６ｍａｓｓ％以下では亜共晶組成で、１２．６ｍａｓｓ％以上では過共晶組成となる。ここで、亜共晶組成では、温度低下で液相から初晶としてα−Ａｌ相を生成するが、過共晶組成では、初晶Ｓｉ相が塊状に析出して粗大に成長し、これが表皮生成型の凝固となってしまい、フラックス粒子と混合できなくなってしまう。   FIG. 1 shows an Al—Si binary phase diagram. The Al—Si system is a eutectic system in which Si has a eutectic point at 12.6 mass%, and eutectic solidification from the liquid phase L to α-Al + Si. When the Si content is 12.6 mass% or less, a hypoeutectic composition is obtained. Here, in the hypoeutectic composition, the α-Al phase is generated from the liquid phase to the primary crystal when the temperature is lowered, but in the hypereutectic composition, the primary Si phase precipitates in a lump and grows coarsely, As a result, it becomes solidified and cannot be mixed with the flux particles.

そこで、本発明は、セラミックス粒子で強化した共晶または過共晶アルミニウム合金の溶湯にアルミニウムを添加し、アルミニウム合金の組成を亜共晶にしてから、半凝固の状態まで溶湯アルミニウム合金を冷却し、半凝固撹拌法でフラックス粒子（単一の金属塩、または複合の金属塩（２種以上の金属塩の混合物））を添加した後、更に撹拌しながら半凝固状態の亜共晶アルミニウム合金を７００℃〜８００℃までに加熱することにより、セラミックス粒子を溶湯状態のアルミニウム合金から分離させるようにしたものである。   Therefore, the present invention adds aluminum to a molten eutectic or hypereutectic aluminum alloy reinforced with ceramic particles to make the aluminum alloy composition hypoeutectic, and then cools the molten aluminum alloy to a semi-solid state. After adding flux particles (single metal salt or composite metal salt (mixture of two or more metal salts)) by semi-solid stirring method, semi-solid eutectic aluminum alloy in semi-solid state is further stirred. The ceramic particles are separated from the molten aluminum alloy by heating to 700 ° C to 800 ° C.

フラックス粒子は、金属ハロゲン化物（ＫＣｌ、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＫＦ、ＣａＣｌ2、ＣａＦ2、ＭｇＣｌ2、Ｎａ3ＡｌＦ6、ＮａＡｌＦ4、ＫＡｌＦ4、Ｋ3ＡｌＦ6等）、金属硫酸塩（Ｋ2ＳＯ4、Ｎａ2ＳＯ4、ＭｇＳＯ4、カリウムミョウバンＫＡｌ（ＳＯ4）2等）、金属炭酸塩、金属硝酸塩の中から選ばれる少なくとも１種の金属塩（単一の金属塩、または複合の金属塩）である。 The flux particles include metal halides (KCl, NaCl, NaF, KF, CaCl 2 , CaF 2 , MgCl 2 , Na 3 AlF 6 , NaAlF 4 , KAlF 4 , K 3 AlF 6, etc.), metal sulfate (K 2 SO 4 , Na 2 SO 4 , MgSO 4 , potassium alum KAl (SO 4 ) 2, etc., metal carbonate, metal nitrate, at least one metal salt (single metal salt or composite metal salt) ).

粒子強化共晶または過共晶アルミニウム合金の溶湯に、アルミニウムを添加し、アルミニウム合金の組成を亜共晶にしてから、すなわち、例えば、Ａｌ−Ｓｉ二元合金においては、Ｓｉが１２．６ｍａｓｓ％以下の亜共晶Ａｌ−Ｓｉ合金の半凝固の温度範囲で撹拌すると、微細な球状の初晶α−Ａｌが液相の中に晶出するため、固相率を上げても（半凝固撹拌の温度を下げる）容器内壁近傍に凝固層が生成されなく、固相−液相が共存する広い温度範囲で良い流動性が保たれるので、後に添加されるフラックスの粒子は容易に半凝固のアルミニウム合金に分散できる。   After adding aluminum to the melt of the particle-reinforced eutectic or hypereutectic aluminum alloy, the composition of the aluminum alloy is hypoeutectic. That is, for example, in an Al-Si binary alloy, Si is 12.6 mass%. When the following eutectic Al-Si alloy is stirred in the temperature range for semi-solidification, fine spherical primary α-Al crystallizes in the liquid phase. The solidified layer is not formed near the inner wall of the container, and good fluidity is maintained in a wide temperature range where the solid phase and the liquid phase coexist, so that the flux particles added later are easily semi-solidified. Can be dispersed in aluminum alloy.

フラックスの融点が半凝固の溶湯アルミニウム合金の温度より高いと、固体の状態のフラックス粒子が半凝固状態の溶湯アルミニウム合金に添加することができ、容易にかつ均一にアルミニウム合金に分散できる。ただし、フラックスの融点が半凝固のアルミニウム合金より低い場合でも、半凝固状態の溶湯アルミニウム合金中に微細のアルミニウム固体粒子が存在するので、溶融状態のフラックスが均一に半凝固の溶湯アルミニウム合金に分散できる。フラックス粒子の粒径は一般に１０μｍ〜１ｍｍであるが、フラックス粒子が細かければ細かいほど、少量のフラックス添加でもセラミックス粒子をアルミニウム合金から分離できる。フラックスが単一の金属塩の場合、その融点は金属塩そのものの融点であるが、２種または２種以上の金属塩を複合した場合、その融点が変わる。例えば、二元共晶、三元共晶の場合、その融点は単一の場合より低くなる。従って、複合金属塩の場合、その配合比を調整することによりその融点も調整できる。フラックスの融点は５００℃〜７００℃が好ましい。   When the melting point of the flux is higher than the temperature of the semi-solid molten aluminum alloy, the solid state flux particles can be added to the semi-solid molten aluminum alloy and can be easily and uniformly dispersed in the aluminum alloy. However, even when the melting point of the flux is lower than that of the semi-solid aluminum alloy, fine aluminum solid particles are present in the semi-solid molten aluminum alloy, so that the molten flux is uniformly dispersed in the semi-solid molten aluminum alloy. it can. The particle size of the flux particles is generally 10 μm to 1 mm, but the finer the flux particles, the more the ceramic particles can be separated from the aluminum alloy with a small amount of added flux. When the flux is a single metal salt, the melting point is that of the metal salt itself, but when two or more metal salts are combined, the melting point changes. For example, in the case of binary eutectic and ternary eutectic, the melting point is lower than that of a single eutectic. Therefore, in the case of a composite metal salt, the melting point can be adjusted by adjusting the blending ratio. The melting point of the flux is preferably 500 ° C to 700 ° C.

アルミニウム合金はＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｃｕ等の共晶または過共晶合金で、その合金に更にアルミニウムを添加して、合金の組成を亜共晶にしてから、固相（微細な球状の初晶α−Ａｌ）と液相が共存できる範囲を作り出し、その状態で半凝固撹拌を実施することにより、フラックスと半凝固の亜共晶アルミニウム合金は容易に混ぜることができる。   The aluminum alloy is a eutectic or hypereutectic alloy such as Al-Si, Al-Mg, Al-Cu, and the like. In this state, the flux and the semi-solid hypoeutectic aluminum alloy can be easily mixed.

また、強化に用いられているセラミックス粒子はＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、ＭｇＡｌ2Ｏ4、Ｂ4Ｃ等の粒子である。 Ceramic particles used for strengthening are particles such as SiC, Al 2 O 3 , Si 3 N 4 , MgAl 2 O 4 , and B 4 C.

フラックス粒子を分散した半凝固の溶湯アルミニウム合金を再度７００℃から８００℃に加熱すると、フラックス成分が溶融塩になり、セラミックス粒子や酸化物被膜を吸着後比重差で溶湯中から浮上し、溶湯アルミニウム合金からセラミックス粒子を完全に分離できる。溶湯アルミニウム合金の表面に浮いているセラミックス粒子とフラックスが簡単に採取できる。   When the semi-solid molten aluminum alloy in which the flux particles are dispersed is heated again from 700 ° C. to 800 ° C., the flux component becomes a molten salt, and after adsorbing the ceramic particles and oxide coating, it floats from the molten metal due to the specific gravity difference. The ceramic particles can be completely separated from the alloy. Ceramic particles and flux floating on the surface of the molten aluminum alloy can be easily collected.

一方、ＮａＣｌなどのような水溶性のフラックスを使用すれば、セラミックス粒子とフラックスの分離ができ、セラミックス粒子のリサイクルもできる。   On the other hand, if a water-soluble flux such as NaCl is used, the ceramic particles and the flux can be separated, and the ceramic particles can be recycled.

このように、本発明は、Ａｌ−Ｓｉ系のアルミニウム合金にアルミニウムを加えて、その組成を亜共晶にしてからフラックス粒子を半凝固状態で撹拌することで、その後加熱により、セラミックス粒子強化アルミニウム複合材料からセラミックス粒子を完全に分離することができ、セラミックス粒子強化アルミニウム複合材料のリサイクルが可能になり、地球環境の保全や省エネルギーに貢献できる。   As described above, the present invention adds aluminum to an Al—Si-based aluminum alloy, makes the composition hypoeutectic, and then stirs the flux particles in a semi-solid state. Ceramic particles can be completely separated from the composite material, and the ceramic particle reinforced aluminum composite material can be recycled, contributing to the preservation of the global environment and energy saving.

以下に実施例と比較例を説明する。   Examples and comparative examples will be described below.

実施例１：
ＳｉＣ粒子強化アルミニウム複合材料（ＳｉＣ粒子：粒径１０μｍ、８ｍａｓｓ％添加；アルミニウム合金：ＡＣ８Ａ（Ａｌ−１２．２ｍａｓｓ％Ｓｉ−１ｍａｓｓ％Ｃｕ−１ｍａｓｓ％Ｎｉ−１．１ｍａｓｓ％Ｍｇ））２０ｋｇにＳｉの含有量が７ｍａｓｓ％になるようにＡｌを添加し、その溶湯を半凝固状態に冷却した後、半凝固撹拌法でフラックス（ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＮａＦとＮａ3ＡｌＦ6の混合物）１００ｇを添加した後、撹拌しながらＳｉＣ粒子を含んだ溶湯アルミニウム合金を７３５℃に加熱し、更に１０ｍｉｎ撹拌した。その後、撹拌を止め、浮上したＳｉＣ粒子とフラックスを採取した。溶湯アルミニウム合金を７３５℃で１時間静置した後、金型に鋳込んだ。回収されたアルミニウム合金の組織を観察し、ＳｉＣ粒子が含まれていないことが確認された。 Example 1:
SiC particle reinforced aluminum composite material (SiC particles: particle size 10 μm, 8 mass% added; aluminum alloy: AC8A (Al-12. 2 mass% Si-1 mass% Cu-1 mass% Ni-1.1 mass% Mg)) 20 kg of Si After adding Al so that the content becomes 7 mass%, the molten metal was cooled to a semi-solid state, and then 100 g of flux (mixture of NaCl, KCl, NaF and Na 3 AlF 6 ) was added by a semi-solid stirring method. While stirring, the molten aluminum alloy containing SiC particles was heated to 735 ° C. and further stirred for 10 minutes. Thereafter, stirring was stopped, and the SiC particles and flux that floated were collected. The molten aluminum alloy was allowed to stand at 735 ° C. for 1 hour and then cast into a mold. The structure of the recovered aluminum alloy was observed, and it was confirmed that no SiC particles were contained.

実施例２：
ＭｇＡｌ2Ｏ4粒子強化アルミニウム複合材料（ＭｇＡｌ2Ｏ4粒子：粒径９μｍ、８ｍａｓｓ％添加；アルミニウム合金：ＡＣ９Ｂ（Ａｌ−１８ｍａｓｓ％Ｓｉ−１ｍａｓｓ％Ｃｕ−１ｍａｓｓ％Ｎｉ−１ｍａｓｓ％Ｍｇ））２０ｋｇにＳｉの含有量が８．５ｍａｓｓ％になるようにＡｌを添加し、その溶湯を半凝固状態に冷却した後、半凝固撹拌法でフラックス（ＫＣｌ、Ｋ3ＡｌＦ6、Ｋ2ＳＯ4の混合物）１１０ｇを添加した後、撹拌しながらＭｇＡｌ2Ｏ4粒子を含んだ溶湯アルミニウム合金を７３５℃に加熱し、更に１０ｍｉｎ撹拌した。その後、撹拌を止め、浮上したＭｇＡｌ2Ｏ4粒子とフラックスを採取した。溶湯アルミニウム合金を７３５℃で１時間静置した後、金型に鋳込んだ。回収されたアルミニウム合金の組織を観察し、ＭｇＡｌ2Ｏ4粒子が含まれていないことが確認された。 Example 2:
MgAl 2 O 4 particle reinforced aluminum composite material (MgAl 2 O 4 particles: particle size 9 μm, 8 mass% added; aluminum alloy: AC9B (Al-18 mass% Si-1 mass% Cu-1 mass% Ni-1 mass% Mg)) 20 kg Al is added so that the Si content is 8.5 mass%, and the molten metal is cooled to a semi-solid state, and then flux (mixture of KCl, K 3 AlF 6 , K 2 SO 4 ) by a semi-solid stirring method. After adding 110 g, the molten aluminum alloy containing MgAl 2 O 4 particles was heated to 735 ° C. while stirring and further stirred for 10 minutes. Thereafter, stirring was stopped, and the floating MgAl 2 O 4 particles and flux were collected. The molten aluminum alloy was allowed to stand at 735 ° C. for 1 hour and then cast into a mold. The structure of the recovered aluminum alloy was observed, and it was confirmed that MgAl 2 O 4 particles were not contained.

比較例１：
ＳｉＣ粒子強化アルミニウム複合材料（ＳｉＣ粒子：粒径１０μｍ、８ｍａｓｓ％添加；共晶アルミニウム合金：ＡＣ８Ａ）２０ｋｇを７３５℃に加熱して溶かし、撹拌しながら溶湯温度を凝固点まで冷却したが、半凝固の状態にならず、半凝固状態でフラックスを添加することができなかった。その後、再度アルミニウム複合材料を７３５℃に加熱して溶かし、撹拌しながらフラックス（ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＮａＦとＮａ3ＡｌＦ6の混合物）２５０ｇを添加した後、１０ｍｉｎ撹拌した。その後、撹拌を止め、浮上したＳｉＣ粒子とフラックスを採取した。溶湯アルミニウム合金を７３５℃で１時間静置した後、金型に鋳込んだ。その組織を観察し、多量のＳｉＣ粒子（添加されたＳｉＣ粒子の４０％程度）が含まれていることが確認された。 Comparative Example 1:
SiC particle reinforced aluminum composite material (SiC particles: particle size 10 μm, 8 mass% added; eutectic aluminum alloy: AC8A) 20 kg was melted by heating to 735 ° C., and the melt temperature was cooled to the freezing point while stirring. The flux could not be added in a semi-solid state. Thereafter, the aluminum composite material was again melted by heating to 735 ° C., and 250 g of flux (a mixture of NaCl, KCl, NaF and Na 3 AlF 6 ) was added with stirring, followed by stirring for 10 min. Thereafter, stirring was stopped, and the SiC particles and flux that floated were collected. The molten aluminum alloy was allowed to stand at 735 ° C. for 1 hour and then cast into a mold. The structure was observed and it was confirmed that a large amount of SiC particles (about 40% of the added SiC particles) were contained.

Claims (2)

セラミックス粒子で強化した共晶または過共晶アルミニウム合金の溶湯にアルミニウムを添加し、アルミニウム合金の組成を亜共晶にしてから、半凝固の状態まで溶湯アルミニウム合金を冷却し、半凝固撹拌法で、金属塩からなるフラックス粒子を添加した後、更に撹拌しながら半凝固状態の亜共晶アルミニウム合金を７００℃〜８００℃までに加熱することにより、セラミックス粒子を溶湯状態のアルミニウム合金から分離させることを特徴とするセラミックス粒子強化アルミニウム複合材料のリサイクル方法。   Aluminum is added to the melt of eutectic or hypereutectic aluminum alloy reinforced with ceramic particles, the aluminum alloy composition is hypoeutectic, the molten aluminum alloy is cooled to a semi-solid state, and the semi-solid stirring method is used. Then, after adding flux particles made of a metal salt, the semi-solidified hypoeutectic aluminum alloy is heated to 700 ° C. to 800 ° C. with further stirring to separate the ceramic particles from the molten aluminum alloy. Recycling method of ceramic particle reinforced aluminum composite material characterized by the above. フラックス粒子は、金属ハロゲン化物（ＫＣｌ、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＫＦ、ＣａＣｌ2、ＣａＦ2、ＭｇＣｌ2、Ｎａ3ＡｌＦ6、ＮａＡｌＦ4、ＫＡｌＦ4、Ｋ3ＡｌＦ6）、金属硫酸塩（Ｋ2ＳＯ4、Ｎａ2ＳＯ4、ＭｇＳＯ4、カリウムミョウバンＫＡｌ（ＳＯ4）2）、金属炭酸塩、金属硝酸塩の中から選ばれる少なくとも１種の金属塩からなる請求項１記載のセラミックス粒子強化アルミニウム複合材料のリサイクル方法。 The flux particles include metal halides (KCl, NaCl, NaF, KF, CaCl 2 , CaF 2 , MgCl 2 , Na 3 AlF 6 , NaAlF 4 , KAlF 4 , K 3 AlF 6 ), metal sulfate (K 2 SO 4). 2. The ceramic particle-reinforced aluminum composite material according to claim 1, comprising at least one metal salt selected from Na 2 SO 4 , MgSO 4 , potassium alum KAl (SO 4 ) 2 ), metal carbonate, and metal nitrate. Recycling method.
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