回收2xxx或7xxx系列合金废料的方法技术

本发明专利技术涉及一种使用2xxx或7xxx系列的铝合金废料制备铝合金锭块的方法，包括以下步骤：(i)供应2xxx或7xxx系列的铝合金废料，(ii)任选地，分离所述废料上存在的油，(iii)在至少10℃的温度下用第一液体进行所述废料的第一处理操作，所述第一液体为pH值为1至5或8至13的水溶液，(iv)分离所述第一液体和由此处理的废料，(v)通过第二液体对所述废料进行至少一次的第二处理操作，(vi)分离所述第二液体和由此处理的废料，(vii)熔化由此所得的废料，(viii)任选地，以粗中间体的形式进行第一凝固，以及(viii)浇铸所用废料系列的铝合金锭块。本发明专利技术还涉及一种在轧制、挤压和/或锻造后制备航空结构元件的方法，其除了前述方法的步骤外，还包括至少一个轧制、挤压和/或锻造所用废料系列的铝合金锭块的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由2xxx或7xxx系列的铝合金废料(用于回收的原料，例如机械加工碎屑或下脚料)制备相应系列的合金锭块。特别地，本专利技术涉及回收来自航空或航天工业制造过程的废料。
技术介绍
在很多行业中，使用诸如机械加工、改造、切割中间产品等方法制造最终的金属产品的过程中产生大量的机械加工碎屑和机械加工下脚料。在本文中，这些残屑用术语“废料”表示，该术语用于名为“Aluminiumetalliagesd’aluminium—Termesetdefinitions—Partie3:Scrap(matièrespremièrespourrecyclage)”的标准EN12258-3中，意指将被回收的产品(铝)。因为飞机的很多结构部件和零件都是通过大块部件的整体机械加工获得的，所以航空和航天工业产生的废料特别多。然而，通常很难直接回收废料，因为其通常与航空中使用的其他铝合金或其他材料混合，例如与不锈钢和钛(Wilsonetal.JournaldePhysiqueC-751987)。因此，来自航空合金的机械加工残屑例如以用于铸件的铝硅合金回收。在下文中，该重复利用的方法将被称为“常规方法”。其导致丢失部分金属值，而且在不久以后不再吸收来自航空工业的全部废料。还可由废料制造用于航空和航天工业中的铝合金产品。因此，专利FR2801060和FR2902800记载了由用于回收的原料(例如，机械加工碎屑或下脚料)制造2xxx或7xxx系列铝合金成品或半成品。由于某些杂质的纯化步骤，使该回收成为可能。在下文中，该重复利用的方法被称为“航空方法”。废料回收的问题对于2xxx或7xxxAl-Li型合金特别敏感。此处，“2xxx或7xxxAl-Li型合金”是指任何包含锂的量超过0.2重量％且优选超过0.5重量％的2xxx或7xxx合金。这些合金具有的共同点是在锂的氧化性方面需要特别注意。包含锂的铝合金的密度比传统的铝合金的密度小，因此，这是期望减轻航空部件的重量的很好的因素。然而，2xxx或7xxxAl-Li型合金显著地贵于不包含锂的合金产品，原因有三：锂的固有成本、铸造中产生金属的成本以及回收废料的难度。已知“航空领域”中Al-Li型合金废料的回收是困难的(Wilsonetal.，JournaldePhysiqueC-751987)。国际申请WO2007/015013记载了熔化包含锂的铝合金废料的方法，其中，特别地，将所述废料装载到初始的液态金属垫层上，以在所述液态金属垫层的表面上产生具有可控厚度的浮动垫，该垫使得可尽可能少地使用昂贵的消耗品，例如惰性气体。已观察到已知的方法不总是能在“航空领域”中回收通过再熔化获得的锭块，这是由于某些碱金属(例如钠)或碱土金属(例如钙)或者甚至是某些金属(例如铁)的含量。本领域技术人员熟知当在合适的铸桶中浇铸铝时，通过氯化方法除去碱金属或碱土金属元素。然而，特别是由于与氯使用有关的限制，出于安全因素和环境考虑，在铸造中停止使用该气体是有利的，另外在2xxx或7xxxAl-Li型合金的情况下，该方法还具有去除大部分铝并因此其不再具有经济吸引力的缺点。因此，本专利技术要解决的问题是提供一种新的制造2xxx或7xxx系列铝合金锭块的方法，该方法能够整合绝大部分细碎的废料，同时获得低含量的不想要的杂质，例如，特别是碱金属元素(例如钠)、碱土金属元素(例如钙)或某些金属(例如铁)。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是一种使用2xxx或7xxx系列的铝合金废料制造铝合金锭块的方法，其中(i)供应2xxx或7xxx系列的铝合金废料，(ii)任选地，分离所述废料上存在的油，(iii)在至少10℃的温度下通过第一液体进行所述废料的第一处理，所述第一液体为pH值为1至5或8至13的水溶液，(iv)分离所述第一液体和由此处理的废料，(v)通过第二液体对所述废料进行至少一次的第二处理，(vi)分离所述第二液体和由此处理的废料，(vii)熔化由此所得的废料，(viii)任选地，以粗中间体形式进行第一凝固，(ix)浇铸所用废料系列的铝合金锭块。本专利技术的另一个目的是一种制造航空结构元件的方法，其包括，除上述方法步骤之外，至少一个轧制、挤压和/或锻造所述所用废料系列的铝合金锭块的步骤，所述航空结构元件选自机身组成元件，例如机身蒙皮、机身加强件或纵梁、舱壁、周向框架；机翼，例如机翼蒙皮、加强件、翼肋以及翼梁；以及特别是由水平和垂直的稳定器构成的尾翼，以及地面横梁、座椅导轨和门。附图说明图1：本专利技术的废料处理流水线的示意图。具体实施方式除非另有说明，关于合金化学组成的所有信息表示为质量百分比。因此，在一个数学表达中，“0.4Li”意指以质量百分比表示的锂含量的0.4倍；这也适用于其他化学元素。合金的命名遵循本领域技术人员已知的铝业协会(TheAluminumAssociation)的规定。除非另有说明，适用欧洲标准EN12258-1的定义。关于废料和废料回收的术语记载于标准EN12258-3中。术语“机械加工”包括用于切削材料的任何方法，例如车削、铣削、钻孔、铰孔、攻螺丝、电火花加工、磨削、抛光。可通过本专利技术的方法回收的废料可为若干种形式，但是优选地包括细碎的废料，也就是说，横截面小于50mm2的废料。一种特别优选的形式参考在标准EN12258-3中的术语“车削屑(tournure)”，其表示由颗粒、碎屑、切屑和通过机械加工或其他操作产生的产品组成的生产废料。在本专利技术的框架中可被回收的废料可具有不同的状态：主要是散装废料和磨削废料，粒状废料可任选地涵盖于组成部件非常小的情况中。废料的尺寸特征对于实现本专利技术是重要的。如果供应的是压实形式的废料，则通常需要去压实步骤。在本专利技术的框架中使用的废料还用其密度表征。废料的表观密度用以下方法测量：将废料装满容积为1升的圆柱状容器，施加小冲击形式的振动以压实所述废料。重复所述操作直至所述容器被填充到边缘。利用充满的容器的重量减去空容器的重量来确定废料的表观密度。优选地，废料的表观密度为0.05至0.8t/m3(吨每立方米)，优选0.1至0.7t/m3，甚至更有利的是0.2至0.4t/m3。本专利技术的专利技术人已发现，当废料在至少10℃下用第一液体进行第一处理操作、然后用第二液体进行至少一次第二处理操作时，废料熔化后获得的锭块的化学组成可显著地改善，所述第一液体为pH值分别等于1至5或8至13的酸性或碱性水溶液。有利地，第一液体为酸性的，且其pH值为1至5，优选2至4，更优选2至3。无机酸(特别是例如磷酸、硫酸或硝酸)或者有机酸(特别是例如乙酸、柠檬酸、氨基磺酸)可单独或者结合使用，以获得所需的酸性水溶液。优选地，第一液体包含磷酸。对于移除不想要的杂质，用酸性第一液体处理比用碱性第一液体处理更有效。在碱性第一液体的情况下，可使用有机碱、基于氨的产品和/或无机碱，特别地，通常使用碱金属盐(例如苏打或碳酸钾)、碱土金属盐(例如石灰)。含有硅酸盐的盐是有利的。有利地，第一液体处理的温度为20至80℃。通常，废料被润滑油覆盖，其中润滑油可为乳状液或纯油，其在此处通称为“油”。存在于废料上的油的量根据产生废料的制造步骤以及用于切削金属的技术而变化。因此，存在于轧制板的剥皮过程中所得的废料上的油的本文档来自技高网...

【技术保护点】
使用2xxx或7xxx系列的铝合金废料制造铝合金锭块的方法，其中(i)供应2xxx或7xxx系列的铝合金废料，(ii)任选地，分离废料上存在的油，(iii)在至少10℃的温度下通过第一液体进行所述废料的第一处理操作，所述第一液体为pH值为1至5或8至13的水溶液，(iv)分离第一液体以及由此处理的废料，(v)通过第二液体对所述废料进行至少一次的第二处理操作，(vi)分离所述第二液体以及由此处理的废料，(vii)熔化由此所得的废料，(viii)任选地，以粗中间体的形式进行第一凝固，(ix)浇铸所用废料系列的铝合金锭块。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.16 FR 14/015901.使用2xxx或7xxx系列的铝合金废料制造铝合金锭块的方法，其中(i)供应2xxx或7xxx系列的铝合金废料，(ii)任选地，分离废料上存在的油，(iii)在至少10℃的温度下通过第一液体进行所述废料的第一处理操作，所述第一液体为pH值为1至5或8至13的水溶液，(iv)分离第一液体以及由此处理的废料，(v)通过第二液体对所述废料进行至少一次的第二处理操作，(vi)分离所述第二液体以及由此处理的废料，(vii)熔化由此所得的废料，(viii)任选地，以粗中间体的形式进行第一凝固，(ix)浇铸所用废料系列的铝合金锭块。2.权利要求1的方法，其中所述第一液体的pH值为2至4。3.权利要求1或2的方法，其中所述第一液体包含磷酸。4.权利要求1至3中任一项的方法，其中所述第一液体包含至少一种非离子表面活性剂。5.权利要求4的方法，其中所述非离子表面活性剂选自具有酯键的产品、具有醚键的产品和/或具有酰胺键的产品。6.权利要求1至5中任一项的方法，其中在所述第一处理操作期间和/或所述第二处理操作期间应用超声处理，超声频率通常为10kHz至100kHz，优选15kHz至35kHz。7.权利要求1至6中任一项的方法，其中在用最后的液体对所述废料进行最后的处理操作后，将最后的处理液体与废料分离以使液体的剩余量不超过3重量％，和/或在温度通常为60至350℃、优选80至300℃、以及甚至更优选105至130℃的窖炉中通过热处理来干燥所述废料。8.权利要求1至7中任一项的方法，其中所述第二液体主要包含水，有利地所述第二液体为去离子水。9.权利要求1至7中任一项的方法，其中所述第二液体为水溶液，其pH值为(i)如果所述第一液体的pH值为1至5，则大于第一液体的pH值，或(ii)如果所述第一液体的pH值为8至13，则小于第一液体...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·阿巴伯，L·博伊森内特，J·迪亚瓦拉，P·赫尔维尤，A·皮查特，
申请(专利权)人：伊苏瓦尔肯联铝业，
类型：发明
国别省市：法国;FR