[发明专利]颗粒增强铝基复合材料回收工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种颗粒增强铝基复合材料回收工艺，属于铝基复合材料技术领域。

背景技术

颗粒增强铝基复合材料是金属基复合材料中最具有工业运用前景的新材料，不仅兼备了金属的优良韧性、塑性和陶瓷的强度与模量，还可以沿用传统的金属材料成型和加工工艺。因此很多国家对颗粒增强铝基复合材料的复合工艺和材料性能做了大量研究，其性能和工艺已逐步走向成熟。随着复合材料大规模的实用化和资源可回收利用、环境保护意识等可持续发展目标的影响，金属基复合材料的回收、再生已成为研究的热点之一。

根据颗粒增强铝基复合材料的制备方法，原理上金属和合金作为复合材料的基体可以重熔再生的。但在重熔过程中，增强体和基体将发生一定程度的界面反应。经过重熔长时间的高温保温，增强颗粒表面的高温氧化层将和铝基体反应，增强颗粒本身也将与基体合金发生反应，这将改变金属基体的结构，影响复合材料的性能。同时，复合材料的性能与基体的合金成分有关，某些合金元素经重熔后会下降，复合材料的性能也会随着下降。

当颗粒增强铝基复合材料废料不能再生，或者由于使用后含有较多的有害元素和其他化合物夹杂，经重熔处理后并不能直接得到性能优良的复合材料时，可以考虑将颗粒增强铝基复合材料进行分离。增强颗粒作为铝基复合材料中的第二相，可以用熔剂精炼的方法来除掉增强颗粒，除去增强颗粒的金属基体将重新变为有价金属。

要想除掉金属基体中的增强颗粒，熔剂精炼剂必须具有较好的扒渣性和精炼能力，即表面张力一定要小。单一的盐类很难具备优良的工艺性能，而混合盐熔化后通常具有更低的熔点，具有相同阴离子的盐类还可以形成固溶体、共晶化合物。特别对于卤素盐类，低熔点的同时还具有较低的表面张力，所以多重卤素盐类可以组成性能优良的熔剂精炼剂。在较低的熔化温度下，增强颗粒与金属基体间的润湿性降低，更有利于将增强颗粒从金属基体中分离出来。

综上所述，在颗粒增强复合材料领域，需要发明一种分离增强颗粒和金属基体的工艺。

发明内容

本发明的目的在于避免颗粒增强铝基复合材料重熔过程中，经长时间的高温保温，增强颗粒表面的高温氧化层及颗粒本身与金属基体发生反应，导致金属基体的结构、组成发生改变的不足之处，提出一种分离复合材料增强颗粒和金属基体的方法，使颗粒增强铝基复合材料得到回收再利用的工艺。

按照本发明提供的技术方案，颗粒增强铝基复合材料回收工艺，步骤为：

（1）废料洗涤：取待处理的复合材料，用碱液洗涤，洗涤温度为30-80℃，pH为8-13；然后用纯水洗去残留的碱液；

（2）烘干破碎：取步骤（1）洗涤后的复合材料送入烘干炉，在150-200℃下进行烘干1-3h；烘干完成后，对烘干后的复合材料进行破碎处理，直径控制在破碎至20-100目为止；

（3）混合盐的制备：取KCl和NaCl，其中KCl：NaCl质量比为0.8-1.2：1；将两种盐混合均匀，然后再加入两种盐总质量的5%-10%的K3AlF6，混合均匀后待用；将上述混合盐加热到680-720℃，保温10-40min，得到熔融盐，待用；

（4）熔炼分离：将步骤（2）得到的破碎后的复合材料加入到步骤（3）制备所得熔融盐中，复合材料：熔融盐质量比为1：0.1-0.3，搅拌反应使复合材料完全熔化，充分搅拌15-45min，除掉熔体表面的熔渣；在熔化和搅拌过程中，充入氩气进行保护；

（5）浇铸：取步骤（4）所得混合物静置1-5分钟后，在650-680℃时进行浇铸，即可完成回收工艺。

所述复合材料为颗粒增强铝基复合材料。

本发明主要采用熔融盐法除去颗粒增强铝基复合材料中的增强材料，熔融盐由卤素盐类KCl、NaCl、K₃AlF₆按一定比例组成。本发明中采用熔融混合盐与颗粒增强铝基复合材料废料熔体直接反应，反应过程采用保护气氛进行保护，以降低有价金属的烧损。复合材料废料在使用前应该进行预处理，经去杂、烘干、破碎后再加入熔盐中熔化。

本发明的有益效果：本发明采用熔融盐来分离增强颗粒与金属基体，达到回收铝基复合材料废料的目的。与直接重熔相比较，不需要在高温下长时间保温，所以金属基体中有价元素损失较少。将增强颗粒从金属基体中除去，直接避免了增强颗粒及其表面氧化层与金属基体之间的反应，使得回收后的金属基体仍利用价值。