一种废铝回收直接制备铝合金细化剂的方法技术

本发明专利技术涉及一种废铝回收直接制备铝合金细化剂的方法，属于细化剂技术领域。该方法包括以下步骤：废铝预处理；将预处理后的铝屑重熔，加入除铁剂，保温，加入混合盐，搅拌后加入覆盖剂，在氩气环境中静置，而后加入Al‑0.4V和Al‑0.4Zr合金，继续保温，然后进行除渣，获得铝熔体；最后将所得的铝熔体进行半固态变径挤压成形，制备成Al‑Ti‑B‑Zr‑C‑V合金细化剂线材。本发明专利技术有效降低了晶粒细化剂的生产成本，实现了废旧铝资源的有效回收利用。此方法制备工艺简单，可实现工业化生产。

A method of preparing aluminum alloy refiner directly from waste aluminum

【技术实现步骤摘要】
一种废铝回收直接制备铝合金细化剂的方法
本专利技术属于废铝回收再利用制备细化剂
，尤其涉及一种废铝回收直接制备铝合金细化剂的方法。
技术介绍
铝合金由于密度小、强度高、耐腐蚀等一系列优良性能，已经成为世界上第二大金属材料。随着原铝产量的短缺及各种铝产品相继达到报废年限，人们对废旧铝合金的回收利用越发关注。如果对废铝进行回收利用，制备高附加值产品，可有效降低生产成本，实现废旧资源的重复利用，对缓解铝土矿资源日益匮乏，经济、环境和能源的可持续发展有很大贡献。随着航空航天、交通等领域的发展，对铝合金的强韧性要求越来越高。铝合金晶粒细化是改善材料力学性能，提高材料质量的重要手段。采用铝合金细化剂细化铝合金晶粒，不仅提高了铝合金的强度、塑韧性，还减少了铝合金的成分偏析、缩松及热裂纹倾向，扩大铝合金的应用领域。目前，Al-Ti-B是最有效的晶粒细化剂，但仍存在细化效果衰退、TiB2粒子集聚等问题，仍需开发新型高性能晶粒细化剂。对工业废铝进行回收然后制备新型高性能铝合金细化剂，具有流程短，能耗低，可有效降低铝合金晶粒细化剂的生产成本，显著提高晶粒细化效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种废铝回收直接制备铝合金细化剂的方法，该方法将废铝进行清洁处理，然后重熔，向重熔的废铝合金里面加入其他合金元素与混合盐，最后进行半固态挤压成形，制备高性能铝合金晶粒细化剂。本专利技术有效降低了晶粒细化剂的生产成本，实现了废旧铝资源的有效回收利用。此方法制备工艺简单，可实现工业化生产。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种废铝回收直接制备铝合金细化剂的方法，包括以下步骤：（1）废铝预处理，获得预处理后的铝屑；（2）将步骤（1）预处理后的铝屑于720℃熔融，然后向其中加入除铁剂，搅拌均匀，保温30min，再升温至770-830℃，加入混合盐，搅拌30-55min后加入覆盖剂，在氩气环境中静置30min，而后加入Al-0.4V合金和Al-0.4Zr合金，继续保温50min，然后加入除渣剂进行除渣，获得铝熔体；（3）将步骤（2）所得的铝熔体引流至变径挤压装置内进行半固态变径挤压成形，制备成细化剂线材，并进行水冷，即得到Al-Ti-B-Zr-C-V合金细化剂线材。进一步，所述步骤（1）中废铝预处理的具体步骤为：首先对废铝进行电磁除铁、丙酮浸泡除油及水洗；然后将除油并水洗干净的废铝表面喷洒改性液，采用破碎机将废铝破碎至粒径为2-8cm的铝屑；随后将破碎的铝屑加入除漆液中，在40-60℃下浸泡30-50min，然后用清洗液超声波清洗40-60min；最后烘干。进一步，所述改性液由质量比为1-3:5-7:2-4:10-12的月桂基硫酸钾、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、柠檬酸钠、水组成。进一步，所述除漆液由质量比为5-7:2-4:5-8:8-10的甲基丙烯磺酸钠、四氟硼酸亚硝、正钒酸钠、水组成。进一步，所述清洗液由质量比为2:8的无水乙醇和溴乙烷组成。进一步，所述烘干采用回转烘干机，烘干时的旋转速度为2-6r/min，热风风速为1-2m/s，热风温度为60-100℃，烘干时间为10-50min，烘干后铝屑处于60-80℃的保温环境中。进一步，所述步骤（2）中，所述除铁剂由质量比为7:2:1:3的硼砂、冰晶石粉、氟硼酸钾、氯化钾组成，所述除铁剂的用量为铝屑的2-3wt%。进一步，所述步骤（2）中，所述混合盐由质量比为5-7:3-5:2-4:1-3的氟钛酸钾、氟硼酸钾、C粉和Cecl组成，所述混合盐的加入量为铝屑的0.4-0.7wt%。进一步，所述步骤（2）中，所述C粉经3-氨丙基三乙氧基硅烷在常温超声波辅助下进行了活化处理。进一步，所述步骤（2）中，所述混合盐采用铝箔包裹分步加入的方式，具体为当铝熔体温度加热至840℃时，将部分氟钛酸钾和C粉均匀混合加入，随后升温至880℃将剩余的氟钛酸钾、氟硼酸钾、C粉和Cecl均匀混合加入并对熔体进行机械和电磁搅拌；所述部分氟钛酸钾和C粉的混合方式及剩余的氟钛酸钾、氟硼酸钾、C粉和Cecl的混合方式为采用球料比为6:1，转速为250rmp的球磨机进行混合。进一步，所述步骤（2）中，所述覆盖剂由质量比为2-4:5-7:1-3:3-5的二氧化硅，氧化铝，氧化钙，C粉组成。进一步，所述步骤（2）中，所述覆盖剂加入并于铝熔体表面形成厚度为5-8cm的保护层。进一步，所述步骤（2）中，所述Al-0.4V合金和Al-0.4Zr合金的加入量分别为铝屑的0.5-0.7wt%。进一步，所述步骤（2）中，所述除渣剂由质量比6-8:4-6:1-3:3-5为氯化钠，冰晶石粉，氟硅酸钠，铝灰组成，所述除渣剂的加入量为铝屑的0.2-0.4wt%。进一步，所述步骤（3）中，所述铝熔体引流至变径挤压装置内，加热至550-650℃，并经由挤压杆挤出至水冷设备中，挤出速度为1.5-2.5m/min，变径比为2:5。进一步，所述步骤（3）中，所述水冷设备中冷却水流量为12-18L/min。进一步，所述步骤（3）中，所述变径挤压装置包括挤压杆，挤压筒，加热丝，热电偶，所述变径挤压装置顶部一侧设置有挤压杆，变径挤压装置底部一侧设置变径挤压出口，所述挤压筒内壁设有内衬，外壁由内到外依次设有热电偶、石棉层、加热丝和保温层，该装置通过挤压杆对熔体进行挤压由变径挤压出口制得制品。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、废铝回收的再生利用不仅节能效果显著，而且大大减少了一氧化碳的产生和排放，这对减少大气污染、保护环境有着重要的意义。2、本专利技术合理搭配了多种成分配制成的的细化剂，制备工艺简单，晶粒细化效率高，从而提高了铝合金的强度、伸长率等力学性能。3、本专利技术能够一体化实现废铝从清理到制成细化剂线材的整个过程，且变径挤压装置设备结构合理，具有很高的市场应用价值。附图说明图1为本专利技术废铝回收直接制备铝合金细化剂变径挤压装置的结构示意图；图中：1、挤压杆，2、挤压筒，3、加热丝，4、热电偶，5、熔体，6、变径挤压出口，7、制品，8、内衬，9、石棉层，10、保温层。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不是限制本专利技术的保护范围。本领域普通技术人员在不脱离本专利技术原理和宗旨的情况下，针对这些实施例进行的各种变化、修改、替换和变型，均应包含在本专利技术的保护范围之内。实施例1本实施例的废铝回收直接制备铝合金细化剂的方法，包括以下步骤：1）废铝预处理：将废铝进行电磁除铁、丙酮浸泡除油及水洗，然后喷洒改性液，采用破碎机将废铝破碎至粒径为2-8cm的铝屑；将上述破碎后的铝屑加入除漆液中，置于40℃中充分浸泡处理30min；将上述脱漆后的铝屑浸入清洗液中超声波清洗40min除去铝屑表面氧化膜；将上述除去氧化膜后的铝屑采用回转烘干机烘干，烘干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废铝回收直接制备铝合金细化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n（1）废铝预处理，获得预处理后的铝屑；/n（2）将步骤（1）预处理后的铝屑于720℃熔融，然后向其中加入除铁剂，搅拌均匀，保温30min，再升温至770-830℃，加入混合盐，搅拌30-55min后加入覆盖剂，在氩气环境中静置30min，而后加入Al-0.4V合金和Al-0.4Zr合金，继续保温50min，然后加入除渣剂进行除渣，获得铝熔体；/n（3）将步骤（2）所得的铝熔体引流至变径挤压装置内进行半固态变径挤压成形操作，制备成细化剂线材，并进行水冷，即得到了含有Al-Ti-B-Zr-C-V的铝合金细化剂线材。/n

【技术特征摘要】
1.一种废铝回收直接制备铝合金细化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）废铝预处理，获得预处理后的铝屑；
（2）将步骤（1）预处理后的铝屑于720℃熔融，然后向其中加入除铁剂，搅拌均匀，保温30min，再升温至770-830℃，加入混合盐，搅拌30-55min后加入覆盖剂，在氩气环境中静置30min，而后加入Al-0.4V合金和Al-0.4Zr合金，继续保温50min，然后加入除渣剂进行除渣，获得铝熔体；
（3）将步骤（2）所得的铝熔体引流至变径挤压装置内进行半固态变径挤压成形操作，制备成细化剂线材，并进行水冷，即得到了含有Al-Ti-B-Zr-C-V的铝合金细化剂线材。


2.根据权利要求1所述的废铝回收直接制备铝合金细化剂的方法，其特征在于，所述步骤（1）中废铝预处理的具体步骤为：
首先对废铝进行电磁除铁、丙酮浸泡除油及水洗；然后将除油并水洗干净的废铝表面喷洒改性液，采用破碎机将废铝破碎至粒径为2-8cm的铝屑；随后将破碎的铝屑加入除漆液中，在40-60℃下浸泡30-50min，然后用清洗液超声波清洗40-60min；最后烘干。


3.根据权利要求2所述的废铝回收直接制备铝合金细化剂的方法，其特征在于，所述改性液由质量比为1-3:5-7:2-4:10-12的月桂基硫酸钾、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、柠檬酸钠、水组成。


4.根据权利要求2所述的废铝回收直接制备铝合金细化剂的方法，其特征在于，所述除漆液由质量比为5-7:2-4:5-8:8-10的甲基丙烯磺酸钠、四氟硼酸亚硝、正钒酸钠、水组成。

<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵占勇，段瑞斌，张立正，白培康，张文达，刘斌，王建宏，李玉新，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14