[发明专利]一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法

说明书

本发明提供了一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法，分别制备铝屑和铝粉并混合均匀，将熔点较铝屑低的铝粉作为粘合剂、熔合剂和补缩相，通过控制热压的温度实现填充在铝屑界面的铝粉熔化，而作为主要成分的铝屑不熔化。同时，在热压形成的剪切力作用下，铝粉熔化形成的熔融液熔合铝屑界面，并填充在未熔化的铝屑间隙，进而得到均匀致密、孔隙率低、强度高的混合铝屑固态再生变形铝合金，且硬度为80‑120HV1，屈服强度为180‑280MPa，抗拉强度为200‑300MPa，延伸率为10‑20％，能够达到熔炼铝合金挤压型材同等力学性能。

技术领域

本发明涉及金属新工艺制造领域，具体涉及铝合金再生回收技术领域，尤其涉及一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法。

背景技术

铝合金废料回收传统工艺为压制成铝饼然后重新熔炼，最后再通过挤压、轧制成型材，或者通过铸造方法制成最终零件。但是，由于熔炼温度高，铝合金废料氧化除渣损耗大，导致铝合金回收率低，能耗大，污染物排放多。传统工艺铝合金废料一次回收率约40％，影响回收率的主要因素有：(1)铝合金废料分拣难度高，精炼除杂质金属困难，往往采用降低等级或者用纯铝稀释的方法熔炼目标合金；(2)熔炼过程高温烧损，除渣，铸锭去除头尾与氧化皮等；(3)铝合金成型过程的工艺损耗；(4)铝合金冶炼工艺需要消耗大量的电能或者天然气，每吨铝液熔化需要消耗电量约为62kW，同时产生粉尘，金属蒸汽，废水等污染物。

从1945年美国人M.Stern提出铝屑固态回收概念并申请专利起，铝合金固态回收利用技术一直有人在研究，但并未形成规模产业化。固态回收技术是将筛选清洗后的铝屑通过固态加工方式聚合在一起，形成致密无缺陷的板材或者零件，由于没有熔化过程，固态回收节能且环保。在消费电子行业，零部件特征复杂，精度要求高，大部分零件是通过切削加工完成，以满足高精度装配要求，约有60-80％体积的原料被加工成铝屑需要回收。我国是全球消费电子行业制造中心和铝材消费大国，通过固态回收能提高铝合金再循环比例，降低能源消耗，对碳减排具有重要意义。

CN201410561656.0公开了一种固态再生铝合金及其制备方法。固态再生铝合金的抗拉强度为160～280MPa，屈服强度为70～120MPa，延伸率为15％～30％，其制备方法为：将铝合金屑放入破碎机内破碎细粒或细屑；取适量铝合金细粒或细屑放入钢制模具腔内，然后通过模压将其压制成预制块；将压制好的预制块放入感应线圈内进行感应加热；将加热好的预制块放入模具内进行热挤压，即可制备出具有各种横截面形状和尺寸的铝合金型材。

CN201910486783.1公开了一种新型铝合金固态成型方法：将铝合金碎屑放入破碎机内破碎成为细屑或者细粒状；将铝合金碎屑或细粒放入钢制模具内，将装填好细屑或细粒的模具放于压机之上，将铝合金细屑压制成圆柱形的预压块；将预压块放置于感应线圈内感应加热并保温；将保温后的预压块放置于挤压锻模具中，利用压力进行热挤压锻成型，得到所需的形状的铝合金零部件毛坯。零部件毛坯的铝合金的抗拉强度为130-180MPa，屈服强度为50-90MPa，延伸率为15％-25％。

然而，铝合金固态回收技术仍然存在以下难点：(1)铝屑切削过程混杂的铁屑、非金属等固态杂质去除困难；(2)切屑液、油污等有机物清洗不干净；(3)铝屑热压制备致密铝锭设备和工艺仍不成熟，挤压后铝材内部存在孔洞和气孔。因此，仍需要开发固态回收方法制备高性能铝合金的新方法。

发明内容