一种镁锂合金废料回收及真空再生方法技术

本发明专利技术属于有色金属材料循环利用技术领域，具体涉及一种镁锂合金废料回收及真空再生方法。本发明专利技术采用两次真空熔炼与铸造工艺，针对Ⅰ类、Ⅱ类镁锂合金废料提出了一种镁锂合金废料回收真空再生方法，以提高镁锂合金废料的回收利用率。其中一次真空熔铸过程包括机械强力搅拌、通惰性气体精炼以及长时间静置，综合作用下产生的上浮下沉机制，能够初步筛除氢气和密度大的氧化夹杂、非金属夹杂等。二次真空熔铸，包括旋转喷吹，两次精炼，短时静置，二次筛除氢气、密度大的氧化夹杂以及非金属夹杂等，然后依次经双级过滤，消除氧化夹杂、非金属夹杂等，最终浇铸实现镁锂合金的再生铸造。最终浇铸实现镁锂合金的再生铸造。

【技术实现步骤摘要】
一种镁锂合金废料回收及真空再生方法


[0001]本专利技术属于有色金属材料循环利用
，具体涉及一种镁锂合金废料回收及真空再生方法，所回收再生的铸锭能够用于航空航天、电子器件等领域的产品生产和材料加工。

技术介绍

[0002]镁锂合金具有比普通镁合金更小的密度，一般为1.3～1.6g/cm3，是铝合金的1/2～3/5，且具有更好的减震和电磁屏蔽性能。
[0003]在航空航天领域，通过结构设计减重已达极限，设计者们都在寻求轻量化材料以实现减重，从而提升飞行器可搭载空间。镁锂合金作为最轻质的结构材料，是重要的减重材料之一，不仅已在卫星蒙皮蜂窝板、阀座、仪器设备壳体、单兵装备等方面广泛应用，而且在3C消费领域也具有较大的应用潜力。另外，由于石油能源价格飞涨以及碳达峰的到来，为满足减少碳排放和提高产品便携性的双重需求，镁锂合金也已在部分型号的笔记本外壳、耳机振膜等3C产品中应用。
[0004]一般情况下，为达到结构极限减重的目的，突出镁锂合金的轻量化优势，常常会选用LA91N、LA93M、LA103Z等Li含量较高的镁锂合金(其中Li含量最高可达14wt.％)作为结构材料，从而发挥其低密度的优势。但是由于锂原材料成本较高，且锂元素又极为活泼、易燃，所以对镁锂合金制备工艺要求较高，导致制造成本的增加。而镁锂合金成品率的高低也会影响其在减重替代方面是否具有高性价比的优势。
[0005]虽然采用真空无熔剂高纯净制备工艺得到的镁锂合金成品率已达85％以上，但是在后续塑性加工、冲压、裁切、车铣等过程中容易产生大量的废料，且产品的废料比最高达到了30％，而废料的实际利用率仅50％左右，存在着严重的浪费。
[0006]由于镁锂合金最低自燃温度可低至100℃，对于产出的镁锂合金废料，如果保存不当或受潮，极易造成火灾、爆炸等事故的发生，具有较大的安全隐患。因此需要对镁锂合金废料在室内进行集中、分类、分级别干燥保存，防止受潮或温度升高。但是随着废料的增多，占用的场地空间、人力成本、物料成本都不断增加，造成更大的安全隐患和材料储存成本压力，镁锂合金废料的再生回收成为亟待解决的问题。
[0007]对于镁锂合金废料，按其形态分类，主要分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类(参见《GB/T 20926
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2007镁及镁合金废料》)，其中Ⅰ类废料主要为块状形态，如铸锭冒口、变形材的裁切料、变形材的废品等，其占废料的比例在60％以上，回收利用价值最高；Ⅱ类主要为屑状形态，如铸锭车屑、板材铣屑等，其表面积大，需特殊封闭保存，减少空气氧化，其占废料比例约25％；Ⅲ类主要为渣状形态，如熔炼过程中产生的渣滓等，经济价值低，无回收利用价值，可采用一定的化学工艺进行排废处理，以消除危险性。由于受技术条件的制约，目前大多数生产镁锂合金的厂家仅能回收铸锭废料、变形材废品等块体较大的废料并进行回炉铸造，对于裁切料、屑料等表面积较大的废料，回炉过程中易燃烧，造渣严重，导致成本高且难以保障纯净度，所以这两类废料的回收难度较大。
[0008]对于合金废料的回收，现有技术公开较少，专利号为CN202010777645.1的中国专利公开了一种铝锂合金废料废屑再生回收方法，该方法基于铝锂合金特点，采用除杂剂、加新料等方式能够实现杂质、氢含量的降低。专利号为CN02113128.7的中国专利公开了一种废镁合金真空回收工艺和装置，根据各金属元素蒸气压的不同，通过真空蒸馏，将金属元素分离提纯的，但是由于冷凝后镁锂合金为疏松块体，若在此情况下收集极易发生燃烧、爆炸等危险。
[0009]综上，可以看出，现有技术中还未见有对不同形态类别的镁锂合金废料均能实现合理回收的工艺方法。
[0010]基于此，为提高镁锂合金原材料利用率、降低镁锂合金废料的安全风险，开发出回收率高、应用广泛的镁锂合金废料回收再生利用方法极为必要。

技术实现思路

[0011]针对以上问题，为了大幅降低镁锂合金废料中的夹杂，并尽可能的避免引入外部杂质，本专利技术针对Ⅰ类、Ⅱ类镁锂合金废料提出了一种镁锂合金废块废屑回收真空再生方法，以提高镁锂合金废料的回收利用率。
[0012]基于上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
[0013]一种镁锂合金废料回收及真空再生方法，包括如下步骤：
[0014](1)废料回收和预处理：
[0015]a、将Ⅰ类镁锂合金废料经抛磨、喷砂或抛丸进行预处理，再经压块获得Ⅰ类饼状废料，封闭保存备用；
[0016]b、将Ⅱ类镁锂合金废屑经清洗，干燥，压块，获得Ⅱ类饼状废料，封闭保存备用；
[0017](2)一次重熔再生：
[0018]将步骤(1)所得Ⅰ类饼状废料、Ⅱ类饼状废料烘干后，按(1
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5)：1的质量比混合，置于真空感应熔炼炉中，抽真空至10Pa及以下，通入惰性气体至20～50kPa，并升温至750～850℃直至熔化，然后搅拌，精炼，粗过滤，浇铸，得到一次重熔再生铸锭；
[0019](3)二次重熔再生：
[0020]将步骤(2)所得一次重熔再生铸锭再次置于真空感应熔炼炉中，抽真空至10Pa及以下，并升温至400～550℃，然后通入惰性气体至20～50kPa，继续升温到730
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830℃进行再次回炉熔化，然后精炼，过滤，浇铸，最终得到二次重熔再生镁锂合金铸锭。
[0021]优选的，步骤(1)中所述镁锂合金包括但不限于合金牌号为LA43M、LZ91M、LZ91N、LA93M、LA93Z、LA103M、LA103Z的镁锂合金。
[0022]优选的，步骤(1)中Ⅰ类镁锂合金废料包括表面积较小的镁锂合金废料和板材、棒材、丝材等表面积稍大的镁锂合金废料；对于表面积较小的镁锂合金废料的预处理直接进行抛磨、喷砂或抛丸处理，去除表面油污以及氧化物即可；对于板材、棒材、丝材等表面积稍大的镁锂合金废料的预处理需要抛磨、喷砂或抛丸处理后再进行破碎处理。
[0023]进一步优选的，所述破碎处理为将板材、棒材、丝材等表面积稍大的镁锂合金废料通过破碎机撕碎，其中，板材厚度≤3mm、棒材直径≤5mm；对于表面积大于以上规格的镁锂合金废料可直接抛除氧化皮后回炉重熔。
[0024]优选的，步骤(1)中清洗时，采用工业酒精进行清洗去除Ⅱ类镁锂合金废屑表面油
污、水渍。
[0025]具体的，步骤(1)中压块后得到的Ⅰ类饼状废料的尺寸为直径Φ100～180mm、高度50～150mm，Ⅰ类饼状废料密度不低于1.3g/cm3。
[0026]具体的，步骤(1)中压块后得到的Ⅱ类饼状废料的尺寸为直径Φ100～180mm、高度50～150mm，Ⅱ类饼状废料密度不低于1.4g/cm3。
[0027]具体的，步骤(2)中所述搅拌、精炼与粗过滤工艺为：饼状废料熔化后，采用不锈钢搅拌杆搅拌5～10min，在惰性气体气氛下精炼5～10min，静置30～45min，然后经3～8目不锈钢过滤网进行粗过滤，浇铸后得到一次重熔再生铸锭。
[0028]具体的，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁锂合金废料回收及真空再生方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）废料回收和预处理：a、将Ⅰ类镁锂合金废料经抛磨、喷砂或抛丸进行预处理，再经压块获得Ⅰ类饼状废料，封闭保存备用；b、将Ⅱ类镁锂合金废屑经清洗，干燥，压块，获得Ⅱ类饼状废料，封闭保存备用；（2）一次重熔再生：将步骤（1）所得Ⅰ类饼状废料、Ⅱ类饼状废料烘干后，按（1
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5）：1的质量比混合，抽真空至10Pa及以下，通入惰性气体至20~50kPa，并升温至750~850℃直至熔化，然后搅拌，精炼，粗过滤，浇铸，得到一次重熔再生铸锭；（3）二次重熔再生：将步骤（2）所得一次重熔再生铸锭再次抽真空至10Pa及以下，并升温至400~550℃，然后通入惰性气体至20~50kPa，继续升温到730
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830℃进行再次熔化，然后精炼，过滤，浇铸，最终得到二次重熔再生镁锂合金铸锭。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述镁锂合金牌号为LA43M、LZ91M、LZ91N、LA93M、LA93Z、LA103M或LA103Z。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中对于Ⅰ类镁锂合...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖阳，高华，刘金学，解海涛，张瑷月，李飞，刘志鹏，马凯杰，
申请(专利权)人：郑州轻研合金科技有限公司，
类型：发明
国别省市：