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解決方案

最牛“洗潔精“——激光清洗鎂廢料

來源:陝鎂V言2017-03-17 我要評論(0 )   

近年來,鎂合金的應用擴展迅速,主要被用於(yu) 運輸設備製造行業(ye) ,這是由於(yu) 對環境影響較小以及一些非常實用的屬性,例如,非常好的可回收性和輕便,這些帶來很高的能源利用效率。...

近年來,鎂合金的應用擴展迅速,主要被用於運輸設備製造行業,這是由於對環境影響較小以及一些非常實用的屬性,例如,非常好的可回收性和輕便,這些帶來很高的能源利用效率。隨著對鎂產品應用的不斷增加,也不可避免地導致更多的廢料出現。

目前,大多數含有鎂合金的廢料都被丟棄,因為沒有辦法去除上麵粘附的物質,例如表麵的油漆或燃油。在激光照射條件下,粘合材料可被去除從而露出清潔的表麵。這種經過激光清洗後的使用過的廢料,與那些工業生產中產生的廢料表現出同樣的特性。此外,這種回收技術在鎂合金製造過程中,可以在很大程度上減少二氧化碳排放量和能源消耗。

眾所周知的是,鎂的可回收性非常的好,因為鎂的熔點是933k,所以在鎂融化過程中比其它材料消耗更少的能量。目前,在生產過程中產生的廢料,出了油漆和燃油,都可以回收。然而, 油漆和燃油等有機物與可回收的廢料粘附得非常牢固。因此,幾乎所有這些廢料都被當做工業廢料填埋處理,回收利用這些廢料的願望還是很強烈的。

鎂的電化學勢在常用金屬中最低,並且非常容易腐蝕。因此需要化學穩定的塗料長期服務。另外,有機物例如燃油會附著在廢料上,如圖1中展示的發動機蓋。這些有機物的去除是不容易的。當粘有有機物的廢料熔融的時候,由於有機物的氣化,經常會造成爆炸。這樣,在這種廢料熔融的過程,需要在保護性氣體環境下進行,因此熔融後的金屬會捕獲碳。由於鎂合金的比重相當於來自於有機物中的碳,因此很難通過比重差異來分離鎂和碳。

圖1:各種不同的鎂廢料


碳雜質使得再生的鑄件質量較低。因此,去除粘附在廢料表麵的有機物,成為(wei) 了鎂產(chan) 品回收中的關(guan) 鍵性技術。

近來,利用短脈寬短脈衝(chong) 激光去除油漆和燃油的技術(激光清洗)被用在汽車和航空領域。這種激光清洗技術或許可以用來去除附著在鎂廢料表麵的有機物。

激光清洗去除有機殘留

圖2展示的是用激光照射發動機罩廢料(掃描速度:1500mm/s,震蕩頻率:10Hz)。閃光的地方是激光照射點,經過照射的表麵光線反射率也有所變化。這說明激光照射確實能去除附著在廢料表麵的有機物。

圖2:激光照射發動機罩表麵


總的來說,激光清洗隻是用激光消融術去除表麵附著的有機物,並不會(hui) 傷(shang) 害下層的基礎物質。換句話說,這個(ge) 環節中,腐蝕層作為(wei) 一種有機物被消除了。

圖3顯示的是由AZ91D鎂合金製成的各種發動機蓋的廢料。經過激光清洗後的廢部件,外觀跟未使用過的新部件相似。由於(yu) 腐蝕層被消除了經過激光清洗後,廢件的重量稍有變化。

圖3:各種AZ91D鎂合金製發動機蓋


(a)報廢產(chan) 品
(b)煤油清洗後的廢件
(c)激光清洗後的廢件

圖4:廢件再融化


圖4展示的是經過激光清洗後的廢件放在煤氣爐中的樣子。由於(yu) 有機物可以被激光照射清洗掉,因此在不引燃的情況下來重鑄鎂廢料。在再融化以後,這種金屬會(hui) 被倒入模具中。表3顯示的是再生後的鎂合金錠的化學成分。表中用激光清洗後的廢料跟幹淨的廢料,用戶要求以及標準規格相比較。用激光清洗後的廢料製成的錠,裏麵每個(ge) 元素的含量都符合用戶和標準規範的要求,並且每項值都跟幹淨廢料製成的錠相仿。

用煤油清洗過的廢料生產(chan) 的鑄錠上,存在很多孔洞,並且含有一定量的碳和氯。而用激光清洗後的廢料製成的鑄錠,孔洞數量比較少。

經過煤油清洗後的樣品被腐蝕得很厲害。而用激光清洗過的廢料和幹淨廢料製成的樣品的腐蝕程度比煤油清洗過的要輕得多,而且激光清洗過的材料和幹淨廢料生產(chan) 的樣品的腐蝕程度相仿。幹淨廢料的回收已經在普遍的采用,這種用激光清洗過的廢料可以作為(wei) 再生原料應用。

 

我的觀點

  用最佳條件的激光照射可以在報廢的鎂廢料上產(chan) 生幹淨的表麵,因為(wei) 不隻有機物,甚至連長期使用中產(chan) 生的腐蝕層也能被激光剝除。因此,經過激光清洗後,再生材料各方麵的屬性等同於(yu) 幹淨的廢料。

  在未來,鎂的使用量會(hui) 越來越大,而建立鎂回收技術也就變得更加重要。實驗證明,激光清洗是個(ge) 有效的技術,用來解決(jue) 回收過程中遇到的問題。

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