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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

文檔序號:3349786閱讀:357來源:國知局

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,廣泛用于航天航空、汽車、3C產(chǎn)品、電動工具、光學設(shè)備和體育用品等多個領(lǐng)域,由于具有可回收性,鎂合金被稱為21世紀的"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)域的擴大,因正常使用壽命中止而報廢的鎂合金產(chǎn)品也越來越多,2005年中國報廢的鎂合金產(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,進行鎂合金產(chǎn)品回收處理,對于減少環(huán)境污染、節(jié)約能源、降低鎂合金成本、延長鎂合金使用周期具有重要意義。從經(jīng)濟角度看,回收報廢的鎂合金產(chǎn)品帶來顯著的效益。由于鎂合金的熔化潛熱比鋁合金低很多,對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個數(shù)量級以上。目前,鎂合金廢料的分類為以下6級。其中第l、2級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,目前基本上不進行回收,重點在于第3類廢料,主要是生產(chǎn)的產(chǎn)品經(jīng)過使用后,零件到達一定壽命后報廢后需要進行回收。<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容易氧化無法得到金屬鎂?;厥蘸蟮逆V合金錠要求雜質(zhì)含量要低,必須在回收過程中進行精煉凈化處理,才能避免原來廢棄的零件中的螺釘?shù)妊b配件中鐵雜質(zhì)的影響。此外,表面涂裝過的報廢鎂合金零件是所有鎂合金廢料中最難回收的一類,回收過程最復(fù)雜。這是因為鎂合金零件在使用時都經(jīng)過表面陽極氧化處理、化學表面處理、電鍍、表面涂裝(油漆),廢鎂零件中不僅含有油、水等污染物,而且有機涂料含量高,分離困難,回收時會產(chǎn)生大量氣體。
發(fā)明內(nèi)容針對表面涂裝過的到達使用壽命后報廢的鎂合金零件,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%,達到國家標準要求,可以重新作為鎂合金錠使用。本發(fā)明針對表面涂裝過的廢棄的鎂合金零件,采用機械拋丸打磨去除表面涂裝,然后重新熔化鎂合金零件,進行精煉處理,最終澆注獲得鎂合金鑄錠的工藝,對廢棄的鎂合金進行了回收?;厥蘸蟮逆V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,首先需要對其進行表面處理,表面處理采用機械拋丸和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)進行旋轉(zhuǎn)拋丸處理。拋丸處理時間3040分鐘,然后取出鎂合金零件。經(jīng)過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)過堿液表面清洗的鎂合金廢料,按以下步驟進行烙煉和澆注。采用坩鍋電阻爐進行熔煉,可以比較準確的控帝U熔煉溫度,避免電爐局部溫度過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入爐中造成氧化。如果出現(xiàn)鎂氧化燃燒的情況,則針對氧化處撒熔劑滅火;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,撒上一層熔劑后,蓋上爐門進行熔煉;待一爐廢料完全熔化后,調(diào)整合金液體溫度為700°C720°C,進行攪拌,攪拌時,應(yīng)避免破壞表面的熔劑阻燃層;攪拌時,一邊攪拌一邊加入精煉用熔劑,攪拌時間為1530分鐘為宜;完全攪拌后,如果表面渣過多,可進行除渣,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,在澆注過禾呈中,對澆包內(nèi)合金液和鑄型內(nèi)合金液同時進行撒硫磺+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的鎂合金。本發(fā)明采用拋丸處理和堿液清洗同時對廢棄的鎂合金零件表面進行了預(yù)處理,去除了表面的油漆、油污等涂裝,保證了后續(xù)重新熔煉過程的順利進行,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%,達到國家標準要求,可以被再次作為回收的鎂合金錠進行使用。本發(fā)明簡單有效,可以容易的在工廠中實現(xiàn)生產(chǎn)。圖l:進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。具體實施例方式實施例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)進行旋轉(zhuǎn)拋丸處理。拋丸處理時間30分鐘,然后取出鎂合金零件。經(jīng)過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)過拋丸和表面清洗的鎂合金廢料,采用坩鍋電阻爐進行熔煉,將坩鍋預(yù)熱至70(TC,此時坩鍋呈現(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;在熔化過程中,如果出現(xiàn)鎂氧化燃燒的情況,貝附對氧化處撒熔劑滅火。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。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,進行攪拌,一邊攪拌,一邊加入精煉劑,攪拌時間為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)進行旋轉(zhuǎn)拋丸處理。拋丸處理時間40分鐘,然后取出鎂合金零件。經(jīng)過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)過拋丸和表面清洗的鎂合金廢料,釆用坩鍋電阻爐進行熔煉,將坩鍋預(yù)熱至70(TC,此時坩鍋呈現(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;在熔化過程中,如果出現(xiàn)鎂氧化燃燒的情況,則針對氧化處撒熔劑滅火。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。待一爐廢料完全烙化后,將溫度調(diào)整到合金液,度為72(TC,進行攪拌,一邊攪拌,一邊加入精煉劑,攪拌時間為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,其特征在于針對表面涂裝過的廢棄的鎂合金零件,采用機械拋丸打磨去除表面涂裝,通過堿液表面清洗,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,其特征在于所述機械拋丸打磨過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)進行旋轉(zhuǎn)拋丸處理,拋丸處理時間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,撒上一層熔劑后,蓋上爐門進行熔煉;待一爐廢料完全熔化后,調(diào)整合金液^M度為70(TC720。C,進行攪拌,攪拌時,一邊攪拌一邊加入精煉用熔劑,攪拌時間為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,在澆注過程中,對澆包內(nèi)合金液和鑄型內(nèi)合金液同時進行撒硫磺+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)明針對表面涂裝過的廢棄的鎂合金零件,采用機械拋丸打磨去除表面涂裝,然后重新熔化鎂合金零件,進行精煉處理,最終澆注獲得鎂合金鑄錠的工藝,對廢棄的鎂合金進行了回收。本發(fā)明采用拋丸處理和堿液清洗同時對廢棄的鎂合金零件表面進行了預(yù)處理,去除了表面的油漆、油污等涂裝,保證了后續(xù)重新熔煉過程的順利進行,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%,達到國家標準要求,可以被再次作為回收的鎂合金錠進行使用。文檔編號C23G1/14GK101338378SQ200810031748公開日2009年1月7日申請日期2008年7月14日優(yōu)先權(quán)日2008年7月14日發(fā)明者琨余申請人:中南大學
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