CN106282622B - 一种铸造铝合金的废铝再生方法 - Google Patents
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Abstract
一种铸造铝合金的废铝再生方法，该方法所用废铝原材料的组成及质量百分比为：20～45%的废旧汽车发动机缸体，15～35%的废旧摩托车车轮，10～30%的废旧水龙头，10～25%的废旧电器发热盘，余量为铝合金压铸废料。本发明以废铝为主要原材料，通过优化废铝原材料的组成直接再生高性能的铸造铝合金，提高了废铝的使用价值，降低了铸造铝合金的生产成本，生产的高性能铸造铝合金可用于汽车、摩托车等领域，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于合金制备技术领域，具体是涉及一种铸造铝合金的废铝再生方法。
背景技术
铸造铝合金是可用铸造成形工艺直接获得零件的铝合金。铸造铝合金是目前应用最广泛的一类有色金属结构材料，大量用于家电、五金、汽车、摩托车、船舶、机械装备等领域。随着我国经济社会的飞速发展，对高性能铸造铝合金的需求日益增多。
对文献资料检索发现，现有技术主要以原生铝为原材料，在熔炼铸造过程中加入硅、铜、镁、锌等合金元素来制备铸造铝合金。众所周知，原生铝是由氧化铝电解得到，而氧化铝的电解属于高能耗行业，再加上铝矿资源的开采和氧化铝生产，导致原生铝的生产需要消耗大量的煤炭资源，同时还会排放大量的二氧化碳、粉尘和固体废弃物，造成严重的环境污染，最终导致铸造铝合金的生产成本较高。
我国是铝及铝合金的生产和消费大国，每年会源源不断的产生大量的废铝。利用废铝来再生铝合金，可以显著降低铝合金的生产成本，并减少煤炭资源的消耗以及二氧化碳、粉尘和固体废弃物的排放。但目前我国大部分的废铝主要用于再生五金制品用低附加值的铸造铝合金，废铝中含有的硅、铜、镁、锌等合金元素并没有得到有效利用，造成资源的巨大浪费。因此，利用废铝直接再生高附加值的高性能铸造铝合金，对于提高废铝的使用价值、降低铸造铝合金的生产成本都具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种铸造铝合金的废铝再生方法，以废铝为主要原材料直接再生高附加值的高性能铸造铝合金，提高废铝的使用价值，降低铸造铝合金的生产成本。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明所述的铸造铝合金的废铝再生方法，其特点是：该方法所用废铝原材料的组成及质量百分比为：20～45%的废旧汽车发动机缸体，15～35%的废旧摩托车车轮，10～30%的废旧水龙头，10～25%的废旧电器发热盘，余量为铝合金压铸废料；该方法包括以下步骤：
步骤一：将上述废旧汽车发动机缸体、废旧摩托车车轮、废旧水龙头、废旧电器发热盘和铝合金压铸废料在700～780℃加热熔化成铝合金液；
步骤二：用占废铝原材料总质量百分比为0.2～0.5%的铝钛合金和0.1～0.3%的铝锶合金对铝合金液进行细化变质处理；
步骤三：用占废铝原材料总质量百分比为0.3～1.5%的精炼剂对铝合金液进行精炼除气除渣处理；
步骤四：将处理后的铝合金液在660～760℃条件下铸造成铸造铝合金；
步骤五：将铸造铝合金在445～485℃固溶2～8小时，水淬后在135～155℃时效6～24小时，随炉冷却后得到符合要求的铸造铝合金。
其中，所述废旧汽车发动机缸体的化学成分及质量百分比为：Si 10.5～13.5%，Mg0.5～1.5%，Cu 0.5～1.5%，Mn ≤0.9%，Fe ≤0.9%，Zn ≤0.2%，Ti ≤0.25%，余量为Al和不可避免的杂质。
所述废旧摩托车车轮的化学成分及质量百分比为：Si 4.5～7.5%，Mg 0.3～0.6%，Cu 0.5～1.0%，Mn ≤0.7%，Fe ≤0.8%，Zn ≤0.1%，Ti ≤0.2%，余量为Al和不可避免的杂质。
所述废旧水龙头的化学成分及质量百分比为：Mg 0.3～0.8%，Ti 0.1～0.25%，Si≤0.4%，Cu ≤0.2%，Mn ≤0.3%，Fe ≤0.7%，余量为Al和不可避免的杂质。
所述废旧电器发热盘的化学成分及质量百分比为：Cu 3.5～5.5%，Mn 0.5～1.0%，Ti 0.15～0.35%，Zn ≤0.5%，Mg ≤0.45%，Si ≤0.4%，Fe ≤0.55%，余量为Al和不可避免的杂质。
所述铝合金压铸废料的化学成分及质量百分比为：Si 2.5～4.5%，Mg 2.5～3.5%，Cu 1.5～2.5%，Zn 1.5～3.5%，Mn ≤0.5%，Fe ≤0.6%，Ti ≤0.2%，余量为Al和不可避免的杂质。
所述铝钛合金的化学成分及质量百分比为：Ti 19.5～20.5%，Mg ≤0.15%，Si ≤0.15%，Cu ≤0.1%，Fe ≤0.5%，余量为Al和不可避免的杂质。
所述铝锶合金的化学成分及质量百分比为：Sr 19.5～20.5%，Mg ≤0.15%，Si ≤0.15%，Cu ≤0.1%，Fe ≤0.5%，余量为Al和不可避免的杂质。
所述精炼剂的成分组成及质量百分比为：NaCl 20～21%，Na2CO3 14～15%，KCl 18～19%，MgC12 12～13%，Na3AlF6 15～16%，NaF 13～14%，余量为K2CO3。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明以废旧汽车发动机缸体、废旧摩托车车轮、废旧水龙头、废旧电器发热盘和铝合金压铸废料为主要原材料，通过优化废铝原材料的组成，添加微量的钛、锶元素对硅相进行细化变质处理直接再生高附加值、高性能的铸造铝合金。与现有技术相比，本发明所用原材料主要为废铝，既没有使用原生铝，也没有添加铜、镁、硅、锌等合金元素，因此具有较低的生产成本，比现有技术的生产成本低35%以上。本发明提高了废铝的使用价值，降低了铸造铝合金的生产成本，生产的高性能铸造铝合金可广泛应用汽车、摩托车、高端机械装备等领域，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
废铝原材料的组成及质量百分比为：45%的废旧汽车发动机缸体（化学成分及质量百分比为：Si 10.5～13.5%，Mg 0.5～1.5%，Cu 0.5～1.5%，Mn ≤0.9%，Fe ≤0.9%，Zn ≤0.2%，Ti ≤0.25%，余量为Al和不可避免的杂质），25%的废旧摩托车车轮（化学成分及质量百分比为：Si 4.5～7.5%，Mg 0.3～0.6%，Cu 0.5～1.0%，Mn ≤0.7%，Fe ≤0.8%，Zn ≤0.1%，Ti ≤0.2%，余量为Al和不可避免的杂质），10%的废旧水龙头（化学成分及质量百分比为： Mg 0.3～0.8%，Ti 0.1～0.25%，Si ≤0.4%，Cu ≤0.2%，Mn ≤0.3%，Fe ≤0.7%，余量为Al和不可避免的杂质），10%的废旧电器发热盘（化学成分及质量百分比为：Cu 3.5～5.5%，Mn 0.5～1.0%，Ti 0.15～0.35%，Zn ≤0.5%，Mg ≤0.45%，Si ≤0.4%，Fe ≤0.55%，余量为Al和不可避免的杂质）和10%的铝合金压铸废料（化学成分及质量百分比为：Si 2.5～4.5%，Mg 2.5～3.5%，Cu 1.5～2.5%，Zn 1.5～3.5%，Mn ≤0.5%，Fe ≤0.6%，Ti ≤0.2%，余量为Al和不可避免的杂质）。
铸造铝合金的废铝再生方法，具体由以下步骤组成：
步骤一：将上述废旧汽车发动机缸体、废旧摩托车车轮、废旧水龙头、废旧电器发热盘和铝合金压铸废料在700℃加热熔化成铝合金液；
步骤二：用占废铝原材料总质量百分比为0.5%的铝钛合金和0.3%的铝锶对铝合金液进行细化变质处理；
步骤三：用占废铝原材料总质量百分比为0.3%的精炼剂对铝合金液进行精炼除气除渣处理；
步骤四：将处理后的铝合金液在660℃条件下铸造成铸造铝合金；
步骤五：将铸造铝合金在445℃固溶8小时，水淬后在135℃时效24小时，随炉冷却后得到符合要求的铸造铝合金。
按GB228-2010《金属材料拉伸试验》标准，在DNS200型万能电子拉伸试验机上对本实施例铸造合金进行室温拉伸，其抗拉强度在310～350MPa，伸长率在7.5～8.5%，具有中等的强度和优良的塑性，适合于制造汽车和摩托车的发动机缸体、缸盖等零部件。
实施例2
废铝原材料的组成及质量百分比为：20%的废旧汽车发动机缸体（化学成分及质量百分比为：Si 10.5～13.5%，Mg 0.5～1.5%，Cu 0.5～1.5%，Mn ≤0.9%，Fe ≤0.9%，Zn ≤0.2%，Ti ≤0.25%，余量为Al和不可避免的杂质），15%的废旧摩托车车轮（化学成分及质量百分比为：Si 4.5～7.5%，Mg 0.3～0.6%，Cu 0.5～1.0%，Mn ≤0.7%，Fe ≤0.8%，Zn ≤0.1%，Ti ≤0.2%，余量为Al和不可避免的杂质），30%的废旧水龙头（化学成分及质量百分比为： Mg 0.3～0.8%，Ti 0.1～0.25%，Si ≤0.4%，Cu ≤0.2%，Mn ≤0.3%，Fe ≤0.7%，余量为Al和不可避免的杂质），10%的废旧电器发热盘（化学成分及质量百分比为：Cu 3.5～5.5%，Mn 0.5～1.0%，Ti 0.15～0.35%，Zn ≤0.5%，Mg ≤0.45%，Si ≤0.4%，Fe ≤0.55%，余量为Al和不可避免的杂质）和25%的铝合金压铸废料（化学成分及质量百分比为：Si 2.5～4.5%，Mg 2.5～3.5%，Cu 1.5～2.5%，Zn 1.5～3.5%，Mn ≤0.5%，Fe ≤0.6%，Ti ≤0.2%，余量为Al和不可避免的杂质）。
铸造铝合金的废铝再生方法，具体由以下步骤组成：
步骤一：将上述废旧汽车发动机缸体、废旧摩托车车轮、废旧水龙头、废旧电器发热盘和铝合金压铸废料在780℃加热熔化成铝合金液；
步骤二：用占废铝原材料总质量百分比为0.2%的铝钛合金和0.1%的铝锶合金对铝合金液进行细化变质处理；
步骤三：用占废铝原材料总质量百分比为1.5%的精炼剂对铝合金液进行精炼除气除渣处理；
步骤四：将处理后的铝合金液在760℃条件下铸造成铸造铝合金；
步骤五：将铸造铝合金在485℃固溶2小时，水淬后在155℃时效6小时，随炉冷却后得到符合要求的铸造铝合金。
按GB228-2010《金属材料拉伸试验》标准，在DNS200型万能电子拉伸试验机上对本实施例铸造合金进行室温拉伸，其抗拉强度在390～410MPa，伸长率在5.5～6.5%，具有较高的强度和塑性，适合于制造汽车和摩托车连接件。
实施例3
废铝原材料的组成及质量百分比为：25%的废旧汽车发动机缸体（化学成分及质量百分比为：Si 10.5～13.5%，Mg 0.5～1.5%，Cu 0.5～1.5%，Mn ≤0.9%，Fe ≤0.9%，Zn ≤0.2%，Ti ≤0.25%，余量为Al和不可避免的杂质），30%的废旧摩托车车轮（化学成分及质量百分比为：Si 4.5～7.5%，Mg 0.3～0.6%，Cu 0.5～1.0%，Mn ≤0.7%，Fe ≤0.8%，Zn ≤0.1%，Ti ≤0.2%，余量为Al和不可避免的杂质），15%的废旧水龙头（化学成分及质量百分比为： Mg 0.3～0.8%，Ti 0.1～0.25%，Si ≤0.4%，Cu ≤0.2%，Mn ≤0.3%，Fe ≤0.7%，余量为Al和不可避免的杂质），15%的废旧电器发热盘（化学成分及质量百分比为：Cu 3.5～5.5%，Mn 0.5～1.0%，Ti 0.15～0.35%，Zn ≤0.5%，Mg ≤0.45%，Si ≤0.4%，Fe ≤0.55%，余量为Al和不可避免的杂质）和15%的铝合金压铸废料（化学成分及质量百分比为：Si 2.5～4.5%，Mg 2.5～3.5%，Cu 1.5～2.5%，Zn 1.5～3.5%，Mn ≤0.5%，Fe ≤0.6%，Ti ≤0.2%，余量为Al和不可避免的杂质）。
铸造铝合金的废铝再生方法，具体由以下步骤组成：
步骤一：将上述废旧汽车发动机缸体、废旧摩托车车轮、废旧水龙头、废旧电器发热盘和铝合金压铸废料在760℃加热熔化成铝合金液；
步骤二：用占废铝原材料总质量百分比为0.3%的铝钛合金和0.2%的铝锶合金对铝合金液进行细化变质处理；
步骤三：用占废铝原材料总质量百分比为0.9%的精炼剂对铝合金液进行精炼除气除渣处理；
步骤四：将处理后的铝合金液在740℃条件下铸造成铸造铝合金；
步骤五：将铸造铝合金在465℃固溶5小时，水淬后在145℃时效12小时，随炉冷却后得到符合要求的铸造铝合金。
按GB228-2010《金属材料拉伸试验》标准，在DNS200型万能电子拉伸试验机上对本实施例铸造合金进行室温拉伸，其抗拉强度在350～390MPa，伸长率在6.5～7.5%，具有优良的强度和塑性，适合于制造汽车、摩托车仪表盘及骨架等。
实施例4
废铝原材料的组成及质量百分比为：20%的废旧汽车发动机缸体（化学成分及质量百分比为：Si 10.5～13.5%，Mg 0.5～1.5%，Cu 0.5～1.5%，Mn ≤0.9%，Fe ≤0.9%，Zn ≤0.2%，Ti ≤0.25%，余量为Al和不可避免的杂质），15%的废旧摩托车车轮（化学成分及质量百分比为：Si 4.5～7.5%，Mg 0.3～0.6%，Cu 0.5～1.0%，Mn ≤0.7%，Fe ≤0.8%，Zn ≤0.1%，Ti ≤0.2%，余量为Al和不可避免的杂质），10%的废旧水龙头（化学成分及质量百分比为： Mg 0.3～0.8%，Ti 0.1～0.25%，Si ≤0.4%，Cu ≤0.2%，Mn ≤0.3%，Fe ≤0.7%，余量为Al和不可避免的杂质），25%的废旧电器发热盘（化学成分及质量百分比为：Cu 3.5～5.5%，Mn 0.5～1.0%，Ti 0.15～0.35%，Zn ≤0.5%，Mg ≤0.45%，Si ≤0.4%，Fe ≤0.55%，余量为Al和不可避免的杂质）和30%的铝合金压铸废料（化学成分及质量百分比为：Si 2.5～4.5%，Mg 2.5～3.5%，Cu 1.5～2.5%，Zn 1.5～3.5%，Mn ≤0.5%，Fe ≤0.6%，Ti ≤0.2%，余量为Al和不可避免的杂质）。
铸造铝合金的废铝再生方法，具体由以下步骤组成：
步骤一：将上述废旧汽车发动机缸体、废旧摩托车车轮、废旧水龙头、废旧电器发热盘和铝合金压铸废料在740℃加热熔化成铝合金液；
步骤二：用占废铝原材料总质量百分比为0.4%的铝钛合金和0.15%的铝锶合金对铝合金液进行细化变质处理；
步骤三：用占废铝原材料总质量百分比为1.2%的精炼剂对铝合金液进行精炼除气除渣处理；
步骤四：将处理后的铝合金液在690℃条件下铸造成铸造铝合金；
步骤五：将铸造铝合金在475℃固溶4小时，水淬后在150℃时效18小时，随炉冷却后得到符合要求的铸造铝合金。
按GB228-2010《金属材料拉伸试验》标准，在DNS200型万能电子拉伸试验机上对本实施例铸造合金进行室温拉伸，其抗拉强度在410～450MPa，伸长率在4.5～5.5%，具有极高的强度，适合于制造汽车和摩托车的车轮等。
而且，上述各实施例中采用的铝钛合金的化学成分及质量百分比为：Ti 19.5～20.5%，Mg ≤0.15%，Si ≤0.15%，Cu ≤0.1%，Fe ≤0.5%，余量为Al和不可避免的杂质。铝锶合金的化学成分及质量百分比为：Sr 19.5～20.5%，Mg ≤0.15%，Si ≤0.15%，Cu ≤0.1%，Fe ≤0.5%，余量为Al和不可避免的杂质。精炼剂的成分组成及质量百分比为：NaCl 20～21%，Na2CO3 14～15%，KCl 18～19%，MgC12 12～13%，Na3AlF6 15～16%，NaF 13～14%，余量为K2CO3。
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。
Claims (1)
1.一种铸造铝合金的废铝再生方法，其特征在于：
该方法所用废铝原材料的组成及质量百分比为：20～45%的废旧汽车发动机缸体，15～35%的废旧摩托车车轮，10～30%的废旧水龙头，10～25%的废旧电器发热盘，余量为铝合金压铸废料；
所述废旧汽车发动机缸体的化学成分及质量百分比为：Si 10.5～13.5%，Mg 0.5～1.5%，Cu 0.5～1.5%，Mn ≤0.9%，Fe ≤0.9%，Zn ≤0.2%，Ti ≤0.25%，余量为Al和不可避免的杂质；
所述废旧摩托车车轮的化学成分及质量百分比为：Si 4.5～7.5%，Mg 0.3～0.6%，Cu0.5～1.0%，Mn ≤0.7%，Fe ≤0.8%，Zn ≤0.1%，Ti ≤0.2%，余量为Al和不可避免的杂质；
所述废旧水龙头的化学成分及质量百分比为：Mg 0.3～0.8%，Ti 0.1～0.25%，Si ≤0.4%，Cu ≤0.2%，Mn ≤0.3%，Fe ≤0.7%，余量为Al和不可避免的杂质；
所述废旧电器发热盘的化学成分及质量百分比为：Cu 3.5～5.5%，Mn 0.5～1.0%，Ti0.15～0.35%，Zn ≤0.5%，Mg ≤0.45%，Si ≤0.4%，Fe ≤0.55%，余量为Al和不可避免的杂质；
所述铝合金压铸废料的化学成分及质量百分比为：Si 2.5～4.5%，Mg 2.5～3.5%，Cu1.5～2.5%，Zn 1.5～3.5%，Mn ≤0.5%，Fe ≤0.6%，Ti ≤0.2%，余量为Al和不可避免的杂质；
该方法包括以下步骤：
步骤一：将上述废旧汽车发动机缸体、废旧摩托车车轮、废旧水龙头、废旧电器发热盘和铝合金压铸废料在700～780℃加热熔化成铝合金液；
步骤二：用占废铝原材料总质量百分比为0.2～0.5%的铝钛合金和0.1～0.3%的铝锶合金对铝合金液进行细化变质处理；
步骤三：用占废铝原材料总质量百分比为0.3～1.5%的精炼剂对铝合金液进行精炼除气除渣处理；
步骤四：将处理后的铝合金液在660～760℃条件下铸造成铸造铝合金；
步骤五：将铸造铝合金在445～485℃固溶2～8小时，水淬后在135～155℃时效6～24小时，随炉冷却后得到符合要求的铸造铝合金。
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