阅读说明：本技术 一种利用再生铝加工制备高强度铝合金门窗的方法 (Method for processing and preparing high-strength aluminum alloy door and window by using secondary aluminum ) 是由 郭世龙 郭启军 于 2020-07-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及废铝回收利用技术领域,公开了一种利用再生铝加工制备高强度铝合金门窗的方法,以废旧铝为原料代替部分纯铝,添加其它合金元素,加工制备得到的再生铝锭进一步挤压成型加工为铝合金门窗,制备得到的再生铝锭在机械性能上均优于市场上广泛使用的铝合金,抗拉强度达320MPa以上,伸长率达到15%以上,延伸强度达到228MPa以上；并且降低了价格成本；本发明通过采用半连续式铸造工艺加工得到铝合金门窗,添加的废铝成分高,却能够生产出性能优异的铝合金门窗,提高了废铝的可再生利用率,降低了生产成本,解决铝行业结构不合理,再生铝产业发展落后的问题。(The invention relates to the technical field of waste aluminum recycling, and discloses a method for preparing a high-strength aluminum alloy door and window by using recycled aluminum, wherein waste aluminum is used as a raw material to replace part of pure aluminum, other alloy elements are added, and a recycled aluminum ingot obtained by processing and preparation is further extruded and molded into the aluminum alloy door and window, the mechanical property of the prepared recycled aluminum ingot is superior to that of aluminum alloy widely used in the market, the tensile strength reaches more than 320MPa, the elongation reaches more than 15%, and the elongation strength reaches more than 228 MPa; and the price cost is reduced; according to the invention, the aluminum alloy door and window is obtained by adopting the semi-continuous casting process, the added waste aluminum has high content, but the aluminum alloy door and window with excellent performance can be produced, the renewable utilization rate of the waste aluminum is improved, the production cost is reduced, and the problems that the structure of the aluminum industry is unreasonable and the development of the secondary aluminum industry is lagged are solved.)

一种利用再生铝加工制备高强度铝合金门窗的方法

技术领域

本发明属于废铝回收利用技术领域，具体涉及一种利用再生铝加工制备高强度铝合金门窗的方法。

背景技术

废铝作为可再生资源，其回收再生利用对于经济效益和社会效益的提高具有重要的意义。随着经济的发展，铝及其合金在国民经济中的地位和作用仅次于钢铁，其用量和范围日益扩大。原铝已不能满足社会的需要，一方面是铝土矿的日益枯竭，另一方面是铝的冶炼消耗大量能源，加剧能源危机。所以，有效地回收和利用铝加工行业的各种废料和使用报废的零件就显得尤其重要。另一方面，在冶炼新铝的过程中要消耗大量的能源，而熔化废铝的能耗很低，仅相当于电解铝的5%左右；铝是一种抗蚀性很强的金属，腐蚀损失量少，废铝重熔时实收率相当高，回收价值高，可无限次的被回收利用。基于资源、环境和经济发展的迫切需要，废铝再生技术越来越受重视。

铝具有质量轻、耐腐蚀、可多次回收使用的优良特性，再生铝的回收利用对于铝资源的保护以及产业结构升级具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种利用再生铝加工制备高强度铝合金门窗的方法，将再生铝用于制备高强度铝合金门窗，使得再生铝工业得到更好的发展利用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种利用再生铝加工制备高强度铝合金门窗的方法，其具体由以下制备工艺流程加以实现：

配料：按照质量百分比计：废旧铝占36-39%、工业硅粉占3.4-3.8%、金属镁粉占0.6-0.8%、金属铜粉占0.2-0.3%、金属复合稀土改性剂0.0027-0.0031%，剩余为纯铝锭。

所述废旧铝为铝制废轮毂、废门窗中的一种或多种。

所述金属复合稀土改性剂按照质量百分比计含有以下元素成分：锰占25-30%、镓占10-18%、钕占10-14%、钬占8-11%、钇占10-12%、钪占5-9%、剩余为铈。

制备方法包括以下步骤：

（1）将废旧铝清洗除污除杂后切割为小块，置于升温至780-800℃的熔炼炉中进行重熔，待废旧铝块全部熔融后，加入占熔融物料质量0.17-0.19%的除渣剂进行除渣，除渣后浇注成锭，得到回收铝锭；

（2）熔炼时先加入纯铝锭，待完全熔化后，再加入回收铝锭，将回收铝锭熔化后，温度调整至770-800℃，依次加入金属镁粉、金属铜粉、工业硅粉，搅拌熔炼35-45分钟，然后加入金属复合稀土改性剂，并通入多元混合气体进行精炼，通气时间为60-70分钟，流量控制在1.3-1.5立方米/分钟，加入0.13-0.16%除渣剂进行除渣，除渣搅拌均匀后进行浇注，将熔体匀速倒入结晶器中，均匀浇注成再生铝锭；

（3）将制备得到的再生铝锭送入模具中进行型材挤压，模具加热温度为480-510℃，挤压筒温度为440-450℃，保温1.8-2.0小时，在230-240MPa下进行挤压，挤压速度控制在10.2-10.6米/分钟，挤压成型后降温至320-340℃，保温1-2小时，在150-160℃下进行时效处理，时效处理时间为3-5小时。

所述除渣剂按照重量份计由以下成分制成：氯化钠16-22份、氯化镁12-18份、氯化钾7-10份、六氟铝酸钠4-6份、氟化钙4-8份。

所述再生铝锭在熔炼中，多元混合气体为氮气与氩气的混合气体，其中氮气与氩气体积比为2.8-3.0:1.4-1.5。

所述废旧铝除杂过程包括除去废铝中的废铁、尘土、砂子、油污、有机涂料等杂质。

本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有废铝在实际生产中应用性能不佳的问题，本发明提供了一种利用再生铝加工制备高强度铝合金门窗的方法，以废旧铝为原料代替部分纯铝，添加其它合金元素，加工制备得到的再生铝锭进一步挤压成型加工为铝合金门窗，制备得到的再生铝锭在机械性能上均优于市场上广泛使用的铝合金，抗拉强度达320MPa以上，伸长率达到15%以上，延伸强度达到228MPa以上；并且降低了价格成本；本发明通过采用半连续式铸造工艺加工得到铝合金门窗，添加的废铝成分高，却能够生产出性能优异的铝合金门窗，提高了废铝的可再生利用率，降低了生产成本，解决铝行业结构不合理，再生铝产业发展落后的问题；本发明通过对废铝再生技术的研究，实现了实际应用，有利于铝资源的可持续发展，解决我国铝行业危机，降低了能源消耗，提高了经济效益。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种利用再生铝加工制备高强度铝合金门窗的方法，其具体由以下制备工艺流程加以实现：

配料：按照质量百分比计：废旧铝占36%、工业硅粉占3.4%、金属镁粉占0.6%、金属铜粉占0.2%、金属复合稀土改性剂0.0027%，剩余为纯铝锭。

所述废旧铝为铝制废轮毂、废门窗中的一种或多种。

所述金属复合稀土改性剂按照质量百分比计含有以下元素成分：锰占25%、镓占10%、钕占10%、钬占8%、钇占10%、钪占5%、剩余为铈。

制备方法包括以下步骤：

（1）将废旧铝清洗除污除杂后切割为小块，置于升温至780℃的熔炼炉中进行重熔，待废旧铝块全部熔融后，加入占熔融物料质量0.17-%的除渣剂进行除渣，除渣后浇注成锭，得到回收铝锭；

（2）熔炼时先加入纯铝锭，待完全熔化后，再加入回收铝锭，将回收铝锭熔化后，温度调整至770℃，依次加入金属镁粉、金属铜粉、工业硅粉，搅拌熔炼35分钟，然后加入金属复合稀土改性剂，并通入多元混合气体进行精炼，通气时间为60分钟，流量控制在1.3立方米/分钟，加入0.13%除渣剂进行除渣，除渣搅拌均匀后进行浇注，将熔体匀速倒入结晶器中，均匀浇注成再生铝锭；

（3）将制备得到的再生铝锭送入模具中进行型材挤压，模具加热温度为480℃，挤压筒温度为440℃，保温1.8小时，在230MPa下进行挤压，挤压速度控制在10.2米/分钟，挤压成型后降温至320℃，保温1小时，在150℃下进行时效处理，时效处理时间为3小时。

所述除渣剂按照重量份计由以下成分制成：氯化钠16份、氯化镁12份、氯化钾7份、六氟铝酸钠4份、氟化钙4份。

所述再生铝锭在熔炼中，多元混合气体为氮气与氩气的混合气体，其中氮气与氩气体积比为2.8:1.4。

所述废旧铝除杂过程包括除去废铝中的废铁、尘土、砂子、油污、有机涂料等杂质。

实施例2

一种利用再生铝加工制备高强度铝合金门窗的方法，其具体由以下制备工艺流程加以实现：

配料：按照质量百分比计：废旧铝占37%、工业硅粉占3.6%、金属镁粉占0.7%、金属铜粉占0.25%、金属复合稀土改性剂0.0029%，剩余为纯铝锭。

所述废旧铝为铝制废轮毂、废门窗中的一种或多种。

所述金属复合稀土改性剂按照质量百分比计含有以下元素成分：锰占28%、镓占14%、钕占12%、钬占10%、钇占11%、钪占7%、剩余为铈。

制备方法包括以下步骤：

（1）将废旧铝清洗除污除杂后切割为小块，置于升温至790℃的熔炼炉中进行重熔，待废旧铝块全部熔融后，加入占熔融物料质量0.18%的除渣剂进行除渣，除渣后浇注成锭，得到回收铝锭；

（2）熔炼时先加入纯铝锭，待完全熔化后，再加入回收铝锭，将回收铝锭熔化后，温度调整至775℃，依次加入金属镁粉、金属铜粉、工业硅粉，搅拌熔炼40分钟，然后加入金属复合稀土改性剂，并通入多元混合气体进行精炼，通气时间为65分钟，流量控制在1.4立方米/分钟，加入0.15%除渣剂进行除渣，除渣搅拌均匀后进行浇注，将熔体匀速倒入结晶器中，均匀浇注成再生铝锭；

（3）将制备得到的再生铝锭送入模具中进行型材挤压，模具加热温度为495℃，挤压筒温度为445℃，保温1.9小时，在235MPa下进行挤压，挤压速度控制在10.4米/分钟，挤压成型后降温至330℃，保温1.5小时，在155℃下进行时效处理，时效处理时间为4小时。

所述除渣剂按照重量份计由以下成分制成：氯化钠19份、氯化镁15份、氯化钾8份、六氟铝酸钠5份、氟化钙6份。

所述再生铝锭在熔炼中，多元混合气体为氮气与氩气的混合气体，其中氮气与氩气体积比为2.9:1.45。

所述废旧铝除杂过程包括除去废铝中的废铁、尘土、砂子、油污、有机涂料等杂质。

实施例3

一种利用再生铝加工制备高强度铝合金门窗的方法，其具体由以下制备工艺流程加以实现：

配料：按照质量百分比计：废旧铝占39%、工业硅粉占3.8%、金属镁粉占0.8%、金属铜粉占0.3%、金属复合稀土改性剂0.0031%，剩余为纯铝锭。

所述废旧铝为铝制废轮毂、废门窗中的一种或多种。

所述金属复合稀土改性剂按照质量百分比计含有以下元素成分：锰占30%、镓占18%、钕占14%、钬占11%、钇占12%、钪占9%、剩余为铈。

制备方法包括以下步骤：

（1）将废旧铝清洗除污除杂后切割为小块，置于升温至800℃的熔炼炉中进行重熔，待废旧铝块全部熔融后，加入占熔融物料质量0.19%的除渣剂进行除渣，除渣后浇注成锭，得到回收铝锭；

（2）熔炼时先加入纯铝锭，待完全熔化后，再加入回收铝锭，将回收铝锭熔化后，温度调整至800℃，依次加入金属镁粉、金属铜粉、工业硅粉，搅拌熔炼45分钟，然后加入金属复合稀土改性剂，并通入多元混合气体进行精炼，通气时间为70分钟，流量控制在1.5立方米/分钟，加入0.16%除渣剂进行除渣，除渣搅拌均匀后进行浇注，将熔体匀速倒入结晶器中，均匀浇注成再生铝锭；

（3）将制备得到的再生铝锭送入模具中进行型材挤压，模具加热温度为510℃，挤压筒温度为450℃，保温2.0小时，在240MPa下进行挤压，挤压速度控制在10.6米/分钟，挤压成型后降温至340℃，保温2小时，在160℃下进行时效处理，时效处理时间为5小时。

所述除渣剂按照重量份计由以下成分制成：氯化钠22份、氯化镁18份、氯化钾10份、六氟铝酸钠6份、氟化钙8份。

所述再生铝锭在熔炼中，多元混合气体为氮气与氩气的混合气体，其中氮气与氩气体积比为3.0:1.5。

所述废旧铝除杂过程包括除去废铝中的废铁、尘土、砂子、油污、有机涂料等杂质。

对比例1

与实施例1的区别在于，直接将废旧铝清洗除污除杂后切割为小块与纯铝锭共同熔炼为再生铝锭，其余保持不变。

对比例2

与实施例2的区别在于，配料中：按照质量百分比计：废旧铝占25%、工业硅粉占4.0%、金属镁粉占0.8%、金属铜粉占0.3%，剩余为纯铝锭；其余保持不变。

对比例3

与实施例3的区别在于，所述金属复合稀土改性剂按照质量百分比计含有以下元素成分：锰占40%、钇占20%、钪占12%、剩余为铈，其余保持不变。

对照组

与实施例1的别于在于，使用6063铝合金作为材料加工制备门窗，其余步骤保持不变。

分别使用实施例1-3和对比例1-3的方法制备高强度铝合金门窗，并与对照组比较，分别使用按照各组方法加工制备尺寸为100mm×40mm×20mm门窗条样板（每组5个），试验中保持无关变量一致，对铝合金门窗条试样性能进行测试，进行结果统计分析，结果如下表所示：

项目	抗拉强度（MPa）	伸长率（%）	延伸强度（MPa）
				实施例1	342	15.7	238
实施例2	345	15.8	241
				实施例3	338	15.6	235
对比例1	274	11.3	191
				对比例2	261	10.2	183
对比例3	306	13.6	219
				对照组	160	8.0	110

（铝合金门窗的拉伸实验测试均可依据GB/T228-2010进行测试。）。