废铝回收制备激光选区熔化用粉末的方法、产物以及设备技术

本发明专利技术属于废铝在利用技术领域，尤其涉及废铝回收制备激光选区熔化用粉末的方法、产物以及设备。本发明专利技术可将废铝回收重熔与气雾化制粉技术结合一体，将废铝直接制成制备激光选区熔化用粉末，而且在熔融工艺中加入混合盐组分，可以使得最终的粉末微观组织均匀，晶粒细化，提高产品质量。

【技术实现步骤摘要】
废铝回收制备激光选区熔化用粉末的方法、产物以及设备
本专利技术属于废铝在利用
，尤其涉及废铝回收制备激光选区熔化用粉末的方法、产物以及设备。
技术介绍
在铝制品的生产加工过程中，会产生大量的工艺废料和不合格产品，统称为“废铝”，如果不能妥善处理废铝会造成环境污染和巨大的资源浪费。由于废铝具有化学成分相对清晰，回收成本低，再利用价值高等特点，废铝回收相关技术得到越来越多的关注。气雾化制粉技术具有环境污染小、粉末球形度高、氧含量低以及冷却速率大等优点。经过多年发展，气雾化制粉技术已发展为生产高性能金属及合金粉末的主要方法，如果能够将废铝回收重熔技术和气雾化制粉技术相结合，对工艺参数进行研发性探索，那么有望将废铝直接制成可用于激光选区熔化技术（SLM）的金属粉末，不仅符合我国目前对资源在利用和节能减排的生产要求，也更加符合企业的市场规划。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种废铝回收制备激光选区熔化用粉末的方法、产物以及设备，本专利技术可将废铝回收重熔与气雾化制粉技术结合一体，将废铝直接制成制备激光选区熔化用粉末，而且在熔融工艺中加入混合盐组分，可以使得最终的粉末微观组织均匀，晶粒细化，提高产品质量。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：废铝回收制备激光选区熔化用粉末的方法，步骤如下：1）将废铝制屑并除去杂质，然后除去铝屑表面附着的氧化层后烘干；2）将烘干后的铝屑熔融后升温至900℃-950℃并加入由氟硼酸钾、氟钛酸钾和氯化钾组成且质量配比为2-3：5-7：3-5的混合盐，搅拌反应30min后加入氟铝酸钠覆盖剂继续保温反应，再于氩气环境中静置30min后，加入由六氯乙烷和氟铝酸钠组成且质量配比为5-7：1的混合粉末，搅拌反应后除渣；3）将步骤2）所得的铝熔体引流至900-950℃的抽真空环境下与由氯化钠和氟化钠组成且质量配比为8-10：1的混合粉剂搅拌反应；4）将步骤3）所得的铝熔体引流至温度为800℃且积压比为20:1的环境下搅拌并螺旋挤出，并以4000-5000g/min的流量进入气雾化设备，并于5-7Mpa的氩气喷吹作用制粉，即得所述激光选区熔化用粉末，其中气雾化设备内为800-900℃、雾化气流压力8×105-9×105Mpa的氩气环境。优选的，所述步骤1）具体如下：将废铝破碎至粒径为1-5cm的铝屑，然后依次对铝屑进行电磁除铁、丙酮浸泡除油、水洗、脱漆、超声波清洗除去铝屑表面氧化膜和烘干步骤；其中烘干步骤采用热风烘干，烘干后铝屑应处于60-80℃的保温状态（烘干温度过低烘干效果不明显，温度过高会使铝屑再次氧化，所以优选为60-80℃）；其中脱漆步骤为将水洗后的铝屑于800-850℃环境下浸泡入熔融态的脱漆粉1-5min，所述脱漆粉由质量比为1：1的碳酸钠和氯化镁组成（该配比下的脱漆粉脱漆效果最佳，能够使铝屑表面的油漆完全被溶解，如果配比有偏差则会造成脱漆效率降低甚至没有效果）；其中超声波清洗除去铝屑表面氧化膜步骤为将脱漆后的铝屑浸入清洗液中超声波清洗，所述清洗液由体积比为1：9的无水乙醇和溴乙烷组成。优选的，所述步骤1）中的烘干采用直接加热式转筒烘干机，烘干的旋转速度为1-10r/min、热风风速为0.5-1.5m/s，热风温度为50-150℃，烘干时长10-60min。优选的，所述步骤2）中，烘干后的铝屑先于700℃熔融至铝熔体，保温30min后升温至900℃-950℃；所述混合盐于铝熔体升温至900℃时采用铝箔包裹加入，且加入后对铝熔体搅拌5-10次，每次搅拌2-3min，混合盐的加入量为铝熔体的0.5-0.8wt%；所述氟铝酸钠覆盖剂于混合盐加入并反应30min后加入并于铝熔体表面形成厚度为5-8cm的保护层，氟铝酸钠覆盖剂加入后保温反应2h；所述混合粉末采用铝箔包裹加入且加入后对铝熔体搅拌5-10次，每次搅拌2-3min，混合粉末的加入量为铝熔体的0.2-0.7wt%。优选的，所述步骤2）中，所述混合盐制备方法如下：采用球料比8：1，转速为230rmp的球磨机对氟硼酸钾、氟钛酸钾和氯化钾进行混合，混合后烘干即得所述混合盐。优选的，所述步骤3）中，所述铝熔体通过预热至700℃的流道引流，所述流道上设有用于对铝熔体过滤的过滤网；所述混合粉剂采用铝箔包裹后加入，加入后对铝熔体搅拌5-10次，每次搅拌2-3min，混合粉剂的加入量为铝熔体的0.4-0.5wt%。优选的，所述混合盐由质量配比为2：5：3的氟硼酸钾、氟钛酸钾和氯化钾组成；所述混合粉末由质量配比为5：1的六氯乙烷和氟铝酸钠组成；所述混合粉剂由质量配比为8：1的氯化钠和氟化钠组成。优选的，所述步骤4）中，所述铝熔体通过预热至700℃的流道引流入螺旋挤出装置内，并经由螺旋挤出装置挤出至气雾化设备中。优选的，所述粉末粒度为15-50μm，且含氧量≤0.20%。一种废铝回收制备激光选区熔化用粉末的设备，所述设备包括顺次设置并连接的预处理装置、初炼装置、精炼装置和雾化制粉装置；所述预处理装置包括顶部一侧设置进料口、底部另一侧设置出料口的第一壳体，所述出料口处设有阀门，第一壳体内部包括除杂仓、脱油仓和脱漆仓，以及位于脱漆仓下方并分别位于出料口两侧的脱氧化膜仓和干燥仓；进料口下方设有与外界电机传动连接的树枝状搅拌器，除杂仓包括位于树枝搅拌器下方且上、下设置的转笼式除铁器和杂质箱，脱油仓包括位于转笼式除铁器出料口一侧的振动网床以及位于振动网床下方的废液箱，振动网床上方沿振动网床传动物料的方向分别设有除油液喷头和热水喷头；所述脱漆仓包括位于振动网床传动物料端头下方的脱漆缸，脱漆缸内设有前段没入脱漆液、后段倾斜延伸至脱漆缸外部的第一链式输送机；所述脱氧化膜仓包括位于第一链式输送机后段下方的去氧化液缸，去氧化液缸内设有前段没入脱漆液、后段倾斜延伸至去氧化液缸外部的第二链式输送机；所述干燥仓内设有烘干机；所述脱漆缸和去氧化液缸内均设有超声波清洗机构；所述脱漆缸底部设有可转动并接触去氧化液的液封板；所述初炼装置包括顶部进口与第一壳体出料口连通的熔炼炉，熔炼炉底部设有出口，且出口处设有陶瓷滤网，熔炼炉内壁设有内衬，外壁由内置外包设有石棉层、电磁线圈和保温层，熔炼炉上还设有压料机构、红外测温仪和氩气循环机构，所述熔炼炉顶部设有隔热层，底部设有电磁搅拌机构；所述精炼装置包括顶部进口与熔炼炉出口连通的精炼炉，精炼炉底部设有出口，精炼炉内壁设有内衬，外壁由内置外包设有石棉层、电磁线圈和保温层，精炼炉上还设有压料机构、红外测温仪和抽真空泵，所述精炼炉顶部设有隔热层，底部设有电磁搅拌机构；所述雾化制粉装置包括第二壳体，第二壳体顶部设有与精炼炉出口连通的进料口、底部设有螺旋喂料机，第二壳体内部由上至下设有熔料室、集料斗和导风仓，所述熔料室底部通过设有螺旋挤出装置的出口与集料斗连通，集料斗内顶壁于熔料室出口两侧设有氩气喷嘴、集料斗内壁中部设有冷风喷嘴，所述导风仓内由上至下设有数个导风板且导风仓顶部开设有与外界连通的排气口；螺旋喂料机与外界的收集机构对接。所述设备的工作过程如下：首先将破碎成屑状的废铝从预处理装置即第一壳体的进料口进入，铝屑首先接触由电机带动的树枝状搅拌器并被打散，打散后的铝屑落在转笼式除铁器中，铝屑中的铁杂质被转笼式除铁器所吸附（所述转笼式除铁器采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.废铝回收制备激光选区熔化用粉末的方法，其特征在于，步骤如下：1）将废铝制屑并除去杂质，然后除去铝屑表面附着的氧化层后烘干；2）将烘干后的铝屑熔融后升温至900℃‑950℃并加入由氟硼酸钾、氟钛酸钾和氯化钾组成且质量配比为2‑3：5‑7：3‑5的混合盐，搅拌反应30min后加入氟铝酸钠覆盖剂继续保温反应，再于氩气环境中静置30min后，加入由六氯乙烷和氟铝酸钠组成且质量配比为5‑7：1的混合粉末，搅拌反应后除渣；3）将步骤2）所得的铝熔体引流至900‑950℃的抽真空环境下与由氯化钠和氟化钠组成且质量配比为8‑10：1的混合粉剂搅拌反应；4）将步骤3）所得的铝熔体引流至温度为800℃且积压比为20:1的环境下搅拌并螺旋挤出，并以4000‑5000g/min的流量进入气雾化设备，并于5‑7Mpa的氩气喷吹作用制粉，即得所述激光选区熔化用粉末，其中气雾化设备内为800‑900℃、雾化气流压力8×105‑9×105Mpa的氩气环境。

【技术特征摘要】
1.废铝回收制备激光选区熔化用粉末的方法，其特征在于，步骤如下：1）将废铝制屑并除去杂质，然后除去铝屑表面附着的氧化层后烘干；2）将烘干后的铝屑熔融后升温至900℃-950℃并加入由氟硼酸钾、氟钛酸钾和氯化钾组成且质量配比为2-3：5-7：3-5的混合盐，搅拌反应30min后加入氟铝酸钠覆盖剂继续保温反应，再于氩气环境中静置30min后，加入由六氯乙烷和氟铝酸钠组成且质量配比为5-7：1的混合粉末，搅拌反应后除渣；3）将步骤2）所得的铝熔体引流至900-950℃的抽真空环境下与由氯化钠和氟化钠组成且质量配比为8-10：1的混合粉剂搅拌反应；4）将步骤3）所得的铝熔体引流至温度为800℃且积压比为20:1的环境下搅拌并螺旋挤出，并以4000-5000g/min的流量进入气雾化设备，并于5-7Mpa的氩气喷吹作用制粉，即得所述激光选区熔化用粉末，其中气雾化设备内为800-900℃、雾化气流压力8×105-9×105Mpa的氩气环境。2.如权利要求1所述的废铝回收制备激光选区熔化用粉末的方法，其特征在于，所述步骤1）具体如下：将废铝破碎至粒径为1-5cm的铝屑，然后依次对铝屑进行电磁除铁、丙酮浸泡除油、水洗、脱漆、超声波清洗除去铝屑表面氧化膜和烘干步骤；其中烘干步骤采用热风烘干，烘干后铝屑应处于60-80℃的保温状态；其中脱漆步骤为将水洗后的铝屑置于800-850℃环境下浸泡入熔融态的脱漆粉1-5min，所述脱漆粉由质量比为1：1的碳酸钠和氯化镁组成；其中超声波清洗除去铝屑表面氧化膜步骤为将脱漆后的铝屑浸入清洗液中超声波清洗，所述清洗液由体积比为1：9的无水乙醇和溴乙烷组成。3.如权利要求2所述的废铝回收制备激光选区熔化用粉末的方法，其特征在于，所述步骤1）中烘干采用直接加热式转筒烘干机，烘干的旋转速度为1-10r/min、热风风速为0.5-1.5m/s，热风温度为50-150℃，烘干时长10-60min。4.如权利要求1所述的废铝回收制备激光选区熔化用粉末的方法，其特征在于，所述步骤2）中，烘干后的铝屑先于700℃熔融至铝熔体，保温30min后升温至900℃-950℃；所述混合盐于铝熔体升温至900℃时采用铝箔包裹加入，且加入后对铝熔体搅拌5-10次，每次搅拌2-3min，混合盐的加入量为铝熔体的0.5-0.8wt%；所述氟铝酸钠覆盖剂于混合盐加入并反应30min后加入并于铝熔体表面形成厚度为5-8cm的保护层，氟铝酸钠覆盖剂加入后保温反应2h；所述混合粉末采用铝箔包裹加入且加入后对铝熔体搅拌5-10次，每次搅拌2-3min，混合粉末的加入量为铝熔体的0.2-0.7wt%。5.如权利要求1所述的废铝回收制备激光选区熔化用粉末的方法，其特征在于，所述步骤2）中，所述混合盐制备方法如下：采用球料比8：1，转速为230rmp的球磨机对氟硼酸钾、氟钛酸钾和氯化钾进行混合，混合后烘干即得所述混合盐。6.如权利要求1所述的废铝回收制备激光选区熔化用粉末的方法，其特征在于，所述步骤3）中，所述铝熔体通过预热至700℃的流道引...

【专利技术属性】
技术研发人员：白培康，赵文杰，赵占勇，李忠华，刘斌，王建宏，李玉新，王宇，李晓峰，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14