專利名稱：：廢棄鎂合金零件重熔鑄造獲得鎂合金錠的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鎂合金廢棄零件回收后，重新熔化鑄造獲得可循環(huán)使用的鎂合金鑄錠的工藝，屬于金屬材料回收及熔煉、鑄造加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：鎂合金具有強(qiáng)度高、減震性能好、電磁屏蔽性能好、散熱性好、易加工、可回收的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于航天航空、汽車、3C產(chǎn)品、電動(dòng)工具、光學(xué)設(shè)備和體育用品等多個(gè)領(lǐng)域，由于具有可回收性，鎂合金被稱為21世紀(jì)的"綠色材料"。目前隨著全球制造業(yè)的輕量化、低能耗、低污染的發(fā)展，鎂合金零部件取代塑料、鋁合金甚至鋼制零件在廣泛應(yīng)用。隨著鎂合金應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，因正常使用壽命中止而報(bào)廢的鎂合金產(chǎn)品也越來(lái)越多，2005年中國(guó)報(bào)廢的鎂合金產(chǎn)品為10000B^/年。鎂合金從原料到成品，合格率在30%左右，廢料主要包括產(chǎn)品廢品、澆道、冒口、飛邊、邊角料等，進(jìn)行鎂合金產(chǎn)品回收處理，對(duì)于減少環(huán)境污染、節(jié)約能源、降低鎂合金成本、延長(zhǎng)鎂合金使用周期具有重要意義。從經(jīng)濟(jì)角度看，回收?qǐng)?bào)廢的鎂合金產(chǎn)品帶來(lái)顯著的效益。由于鎂合金的熔化潛熱比鋁合金低很多，對(duì)鎂合金的回收所消耗的能量比回收鋁合金消耗的能量要少很多。就鎂合金本身而言，生產(chǎn)一次新鎂合金需要的能量至少是35KWh/kg，而由廢料重熔再生鎂合金僅需要3KWh/kg，降低1個(gè)數(shù)量級(jí)以上。目前，鎂合金廢料的分類為以下6級(jí)。其中第l、2級(jí)廢料氧化物和表面污染物少，直接在零件制造的生產(chǎn)線上就可回收。46級(jí)廢料體積小，容易燃燒，回收分類和重熔再生都比較困難，目前基本上不進(jìn)行回收，重點(diǎn)在于第3類廢料，主要是生產(chǎn)的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)使用后，零件到達(dá)一定壽命后報(bào)廢后需要進(jìn)行回收。<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>但是，目前廢棄的鎂合金零部件回收沒有穩(wěn)定的回收工藝，原因是鎂合金容易燃燒，在廢鎂合金零件回收時(shí)容易氧化無(wú)法得到金屬鎂。回收后的鎂合金錠要求雜質(zhì)含量要低，必須在回收過(guò)程中進(jìn)行精煉凈化處理，才能避免原來(lái)廢棄的零件中的螺釘?shù)妊b配件中鐵雜質(zhì)的影響。此外，表面涂裝過(guò)的報(bào)廢鎂合金零件是所有鎂合金廢料中最難回收的一類，回收過(guò)程最復(fù)雜。這是因?yàn)殒V合金零件在使用時(shí)都經(jīng)過(guò)表面陽(yáng)極氧化處理、化學(xué)表面處理、電鍍、表面涂裝(油漆)，廢鎂零件中不僅含有油、水等污染物，而且有機(jī)涂料含量高，分離困難，回收時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量氣體。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)表面涂裝過(guò)的到達(dá)使用壽命后報(bào)廢的鎂合金零件，本發(fā)明提供一種重新熔化鑄造的回收工藝，可以有效清除廢棄的鎂合金零件表面上的涂裝，獲得高質(zhì)量的鎂合金重熔鑄錠，鑄錠成分偏差在2%以內(nèi)，雜質(zhì)含量低于0.3%，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，可以重新作為鎂合金錠使用。本發(fā)明針對(duì)表面涂裝過(guò)的廢棄的鎂合金零件，采用機(jī)械拋丸打磨去除表面涂裝，然后重新熔化鎂合金零件，進(jìn)行精煉處理，最終澆注獲得鎂合金鑄錠的工藝，對(duì)廢棄的鎂合金進(jìn)行了回收。回收后的鎂合金鑄錠經(jīng)成分分析，成分偏差在2%以內(nèi)，可以被重新使用。廢棄鎂合金零件重熔鑄造獲得鎂合金錠的工藝，根據(jù)需回收的各種鎂合金零件形狀和表面狀態(tài)的不同，首先需要對(duì)其進(jìn)行表面處理，表面處理采用機(jī)械拋丸和NaOH堿液浸泡的方式。首先采用旋轉(zhuǎn)式拋丸設(shè)備，將鎂合金零件和直徑為35mrn的鋼丸一同在密閉的設(shè)備內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)拋丸處理。拋丸處理時(shí)間3040分鐘，然后取出鎂合金零件。經(jīng)過(guò)拋丸處理后的鎂合金零件，表面的油污、油漆、涂層被打破或者去除，采用重量百分濃度為15%20%的NaOH水溶液，在6(TC7(TC浸泡2(^30分鐘，去除油漆后，再用清水漂^fe2次，烘干后備用。將經(jīng)過(guò)堿液表面清洗的鎂合金廢料，按以下步驟進(jìn)行烙煉和澆注。采用坩鍋電阻爐進(jìn)行熔煉，可以比較準(zhǔn)確的控帝U熔煉溫度，避免電爐局部溫度過(guò)高造成鎂廢料的局部氧化和燃燒；將坩鍋預(yù)熱至70(TC，此時(shí)坩鍋呈現(xiàn)暗紅色，在坩鍋壁和底部撒上鎂合金熔抓將經(jīng)預(yù)熱到30(TC40(rC的鎂合金廢料加入到坩鍋中，第一次加入鎂合金廢料的量不宜過(guò)多，一般以加入了坩鍋體積的1/3為宜。廢料加入后在廢料表面各處撒上熔劑，蓋好爐門，升溫熔煉；在熔煉過(guò)程中，約每隔510分鐘打開爐門觀察熔化情況，如果不出現(xiàn)著火的火星，則馬山關(guān)閉爐門避免更多新鮮空氣進(jìn)入爐中造成氧化。如果出現(xiàn)鎂氧化燃燒的情況，則針對(duì)氧化處撒熔劑滅火；熔煉溫度控制在700°C720°C，待第一次加入的廢料完全熔化成液體后，再緩慢的加入新的固體廢料，加入量以液體逐漸凝固為準(zhǔn)，撒上一層熔劑后，蓋上爐門進(jìn)行熔煉；待一爐廢料完全熔化后，調(diào)整合金液體溫度為700°C720°C，進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)，應(yīng)避免破壞表面的熔劑阻燃層；攪拌時(shí)，一邊攪拌一邊加入精煉用熔劑，攪拌時(shí)間為1530分鐘為宜；完全攪拌后，如果表面渣過(guò)多，可進(jìn)行除渣，使用漏勺扒出熔渣，重新撒上新的熔劑；攪拌后熔體靜置1530分鐘，熔皿度控制在690。C720。C。將合金液澆入預(yù)先預(yù)熱到20(TC的鑄型中，在澆注過(guò)禾呈中，對(duì)澆包內(nèi)合金液和鑄型內(nèi)合金液同時(shí)進(jìn)行撒硫磺+硼酸的混合粉，避免燃燒；澆注完成后就得到回收的鎂合金鑄錠。烘烤澆包。澆包應(yīng)該在其他的爐子中預(yù)熱至亮紅色，一般應(yīng)當(dāng)和熔體的溫度接近；洗滌澆包。澆包要在事先熔化的熔劑的坩鍋內(nèi)洗滌，然后在澆注前取出，滴凈熔劑；舀取合金液。用澆包的底推開合金液表面上的熔劑層，用澆包的寬口平穩(wěn)的流入合金液，舀取合金液；舀出合金液后，應(yīng)該在澆包上撒硫磺+硼酸的混合粉，避免合金液燃燒。所述廢棄鎂合金是指表面涂裝過(guò)的鎂合金。本發(fā)明采用拋丸處理和堿液清洗同時(shí)對(duì)廢棄的鎂合金零件表面進(jìn)行了預(yù)處理，去除了表面的油漆、油污等涂裝，保證了后續(xù)重新熔煉過(guò)程的順利進(jìn)行，保證了回收后鎂錠的純度。本發(fā)明采用高溫重新熔化、鑄造工藝獲得了鎂合金錠，該合金錠成分均勻，成分偏差在2%以內(nèi)，雜質(zhì)含量低于0.3%,達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，可以被再次作為回收的鎂合金錠進(jìn)行使用。本發(fā)明簡(jiǎn)單有效，可以容易的在工廠中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)。圖l:進(jìn)行鎂合金表面拋丸處理的設(shè)備照片；圖2:回收的各種鎂合金零件形狀；圖3:重熔后獲得的鎂合金鑄錠。具體實(shí)施例方式實(shí)施例l:首先采用旋轉(zhuǎn)式拋丸設(shè)備，將鎂合金零件和直徑為3mm的鋼丸一同在密閉的設(shè)備內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)拋丸處理。拋丸處理時(shí)間30分鐘，然后取出鎂合金零件。經(jīng)過(guò)拋丸后處理后的鎂合金零件，使用15%NaOH的水溶液，采用電加熱至60'C浸泡20分鐘，再用清水漂洗2次，烘干。將經(jīng)過(guò)拋丸和表面清洗的鎂合金廢料，采用坩鍋電阻爐進(jìn)行熔煉，將坩鍋預(yù)熱至70(TC，此時(shí)坩鍋呈現(xiàn)暗紅色，在坩鍋壁和底部撒上少量的鎂合金熔劑，第一次加入鎂合金廢料到坩鍋體積的1/3左右。廢料加入后在廢料表面各處撒上熔劑，蓋好爐門，升溫熔化；在熔化過(guò)程中，如果出現(xiàn)鎂氧化燃燒的情況，貝附對(duì)氧化處撒熔劑滅火。熔化溫度控制在72(TC,待第一次加入的廢料完全熔化成液體后，再緩慢的加入新的固體廢料，加入量以液體逐漸凝固為準(zhǔn)。待一爐廢料完全熔化后，將溫度調(diào)整到合金液體溫度為70(TC，進(jìn)行攪拌，一邊攪拌，一邊加入精煉劑，攪拌時(shí)間為15分鐘，攪拌后，熔體靜置15分鐘，熔體溫度控制在690°C。使用澆包舀取合金液。用澆包的底推開合金液表面上的熔劑層，用澆包的寬口平穩(wěn)的流入合金液，舀取合金液；舀出合金液后，應(yīng)該在澆包上撒硫磺+硼酸的混合粉，出現(xiàn)藍(lán)色的火焰，避免合金液燃燒；將合金液澆入預(yù)先預(yù)熱到200'C左右的鑄型中，澆注完成后就得到回收的鎂合金鑄錠。實(shí)施例2:首先采用旋轉(zhuǎn)式拋丸設(shè)備，將鎂合金零件和直徑為5mm的鋼丸一同在密閉的設(shè)備內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)拋丸處理。拋丸處理時(shí)間40分鐘，然后取出鎂合金零件。經(jīng)過(guò)拋丸后處理后的鎂合金零件，使用20%NaOH的水溶液，采用電加熱至70'C浸泡30分鐘，再用清水漂洗2次，烘干。將經(jīng)過(guò)拋丸和表面清洗的鎂合金廢料，釆用坩鍋電阻爐進(jìn)行熔煉，將坩鍋預(yù)熱至70(TC，此時(shí)坩鍋呈現(xiàn)暗紅色，在坩鍋壁和底部撒上少量的鎂合金熔劑，第一次加入鎂合金廢料到坩鍋體積的1/3左右。廢料加入后在廢料表面各處撒上熔劑，蓋好爐門，升鵬化；在熔化過(guò)程中，如果出現(xiàn)鎂氧化燃燒的情況，則針對(duì)氧化處撒熔劑滅火。熔化溫度控制在72(TC，待第一次加入的廢料完全熔化成液體后，再緩慢的加入新的固體廢料，加入量以液體逐漸凝固為準(zhǔn)。待一爐廢料完全烙化后，將溫度調(diào)整到合金液，度為72(TC，進(jìn)行攪拌，一邊攪拌，一邊加入精煉劑，攪拌時(shí)間為30分鐘，攪拌后，熔體靜置30分鐘，熔度控制在720°C。使用澆包舀取合金液。用澆包的底推開合金液表面上的熔劑層，用澆包的寬口平穩(wěn)的流入合金液，舀取合金液；舀出合金液后，應(yīng)該在澆包上撒硫磺十硼酸的混合粉，出現(xiàn)藍(lán)色的火焰，避免合金液燃燒；將合金液澆入預(yù)先預(yù)熱到20(TC左右的鑄型中，澆注完成后就得到回收的鎂合金鑄錠。權(quán)利要求1.廢棄鎂合金零件重熔鑄造獲得鎂合金錠的工藝，其特征在于針對(duì)表面涂裝過(guò)的廢棄的鎂合金零件，采用機(jī)械拋丸打磨去除表面涂裝，通過(guò)堿液表面清洗，熔煉和澆注獲得鎂合金鑄錠。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述機(jī)械拋丸打磨過(guò)程為將廢棄鎂合金零件和直徑為3~5mm的鋼丸一同在密閉的設(shè)備內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)拋丸處理，拋丸處理時(shí)間3040分鐘。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述堿液表面清洗過(guò)程為采用重量百分濃度為15X20X的NaOH水溶液，在6(TC7(TC浸泡經(jīng)打磨的廢棄鎂合金零件，浸泡時(shí)間為2(K30分鐘，再用清水漂洗2次。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述熔煉過(guò)程為將坩鍋預(yù)熱至70(Tc，在坩鍋壁和底部撒上鎂合金烙劑；將經(jīng)預(yù)熱到30(rc40(rc的廢棄鎂合金零件加入到坩鍋中，第一次加入量為坩鍋體積的1/3，在表面各處撒上熔劑;熔煉溫度控制在700°C720°C，待第一次加入的合金零件完全熔化成液體后，再緩慢的加入新的固體廢料，加入量以液體逐漸凝固為準(zhǔn)，撒上一層熔劑后，蓋上爐門進(jìn)行熔煉；待一爐廢料完全熔化后，調(diào)整合金液^M度為70(TC720。C，進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)，一邊攪拌一邊加入精煉用熔劑，攪拌時(shí)間為1530分鐘；攪拌后熔體靜置1530分鐘，熔體溫度控制在690°C720°C。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述澆注過(guò)程為將熔煉后熔體采用澆包澆入預(yù)先預(yù)熱到20(TC的鑄型中，在澆注過(guò)程中，對(duì)澆包內(nèi)合金液和鑄型內(nèi)合金液同時(shí)進(jìn)行撒硫磺+硼酸的混合粉，硫磺+硼酸的混合粉的混合重量比為2~2.5:1，澆注完成后就得到回收的鎂合金鑄錠。全文摘要廢棄鎂合金零件重熔鑄造獲得鎂合金錠的工藝。本發(fā)明針對(duì)表面涂裝過(guò)的廢棄的鎂合金零件，采用機(jī)械拋丸打磨去除表面涂裝，然后重新熔化鎂合金零件，進(jìn)行精煉處理，最終澆注獲得鎂合金鑄錠的工藝，對(duì)廢棄的鎂合金進(jìn)行了回收。本發(fā)明采用拋丸處理和堿液清洗同時(shí)對(duì)廢棄的鎂合金零件表面進(jìn)行了預(yù)處理，去除了表面的油漆、油污等涂裝，保證了后續(xù)重新熔煉過(guò)程的順利進(jìn)行，保證了回收后鎂錠的純度。采用本發(fā)明獲得的鎂合金錠，成分均勻，成分偏差在2％以內(nèi)，雜質(zhì)含量低于0.3％，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，可以被再次作為回收的鎂合金錠進(jìn)行使用。文檔編號(hào)C23G1/14GK101338378SQ200810031748公開日2009年1月7日申請(qǐng)日期2008年7月14日優(yōu)先權(quán)日2008年7月14日發(fā)明者琨余申請(qǐng)人:中南大學(xué)