JP2012017494A - Recycled material being upgraded and produced from cutting waste and scrap of aluminum - Google Patents

Recycled material being upgraded and produced from cutting waste and scrap of aluminum Download PDF

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正広 久保田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a fine powder with a high hardness by recycling cutting waste and scrap of aluminum alloy and by mechanical milling processing thereof, and to provide a new aluminum alloy recycled material which is processed into a rod-like shape from the aluminum alloy fine powder and has a higher Vickers hardness.SOLUTION: The fine powder of the aluminum alloy with the higher hardness as powder characteristics is prepared by mechanically grinding processing (mechanical milling) the cutting waste and scrap of the aluminum alloy at a condition of 7.2 ks or more. A bulk material consisting of the aluminum alloy recycled material with the higher Vickers hardness is obtained by hot extrusion after mechanically grinding processing (mechanical milling) the cutting waste and scrap of the aluminum alloy at a condition of 7.2 ks or more.

Description

本発明は、ＪＩＳ６０００系アルミニウム合金展伸材による切断屑及び切削屑を回収し、作製したアップグレード・リサイクル材に関するものである。   The present invention relates to an upgrade / recycled material produced by collecting cutting waste and cutting waste from JIS 6000 series aluminum alloy wrought material.

生産工程から発生する金属屑及び金属製品を使用後に回収すること、リサイクルして再使用することが積極的に行われてきた。
材料としてのアルミニウム及びそれを用いるアルミニウム製品は錆びにくいこと及び軽量であることを理由に、材料としてのアルミニウムは積極的に使用され、重要な工業材料となっている。また、アルミニウム地金の製造には多量の電力を消費することを理由に、合理的な製造システムの構築が必要とされる。アルミニウムよりアルミニウム製品を製造する生産工場では生産設備の合理化及び生産過程で発生する切断屑及び切削屑をリサイクル利用すること、及び生産過程で発生する規格外の部品などをリサイクルして利用することが行われている。
製品を回収しリサイクルして、アルミニウムを再利用する技術は、社会システムを構成するうえで基本的な役割をはたす、技術システムとして構築、改良され発展してきている。 It has been actively carried out to collect metal scraps and metal products generated from production processes after use, and to recycle and reuse them.
Aluminum as a material and aluminum products using the material are not easily rusted and are light in weight, and therefore, aluminum as a material is actively used and has become an important industrial material. In addition, the production of aluminum bullion requires the construction of a rational production system because a large amount of power is consumed. In production factories that manufacture aluminum products from aluminum, it is possible to streamline production facilities, recycle cutting waste and cutting waste generated in the production process, and recycle and use non-standard parts generated in the production process. Has been done.
Technology for collecting and recycling products and reusing aluminum has been built, improved and developed as a technical system that plays a fundamental role in the construction of social systems.

従来から知られているこれらの発明は以下のような特徴を有している。
アルミニウム又はアルミニウム合金部材及び鉄又は鉄合金部材を含む複合材廃棄物を、溶融アルミニウム又はアルミニウム合金浴中に浸漬・撹拌して、前記複合材廃棄物中のアルミニウム又はアルミニウム合金部材を選択的に溶解し、鉄又は鉄合金部材は固形物として残存させて、両者を分離することを特徴とするアルミニウム部材及び鉄又は鉄合金部材を含む複合材廃棄物からアルミニウム又はアルミニウム合金と鉄又は鉄合金部材を分離回収する方法（例えば、特許文献１ 特開２００１−６４７３７号公報）。これらは、アルミニウム又はアルミニウム合金部材及び鉄又は鉄合金部材を処理操作中で分離して回収するところに特徴がある。
廃棄された家電製品、ＯＡ機器等の資源のリサイクル処理は、廃棄物に破砕処理を施した後、各成分の分離手段、磁力選別機によって磁性物（主に鉄）を取り出し、残りの破砕物を非鉄選別装置にかけて非鉄金属（主にアルミニウムと銅）を取り出し、残った破砕物をプラスチックとして選別回収してきた。分離するために特定の分離手段を用いるところに特徴がある。非鉄金属の選別方式には、主に、渦電流選別方式又は重液選別方式が用いられた（例えば、特許文献２ 特開２０００−３０１０２３号公報など）。
アルミニウムサッシの回収後のリサイクル後の最初の工程では、樹脂成分がウレタン系樹脂を主体とする場合には最初、無酸素雰囲気で乾留を行い、乾留完了後、系内に不活性ガスを導入し、系内の残留熱分解ガスを排気した後、系内に酸素又は空気を導入して有酸素雰囲気に切り換えて樹脂残渣を燃焼除去することを特徴とする複合アルミサッシの廃材リサイクル方法（特許文献３ 特開２００２−２８４７８２３号公報、特許文献４ 特開２００２−２７３３９６号公報、特許文献５ 特開２００１−９８３３４号公報）。リサイクル品に含まれる樹脂成分を合理的に除去することが特徴である。
廃棄物等を粉砕することにより得られる粉砕片から、非鉄金属とプラスチックを選別回収し、非鉄金属とプラスチックをそれぞれ原料として再利用するための廃棄物等からの有価物選別回収装置（特許文献６ 特開２００５−１９３０１５号公報）が知れている。非鉄金属とプラスチックを選別回収して、それぞれ原料として再利用する点が特徴である。
これらの発明は、回収後リサイクルするに際して、混在する多くの製品を対象とすること、構成する材料に応じて各原料物質を分離すること、又原料物質として取り出す際には温度処理による溶解処理を行うことが特徴である。
前記したように、アルミニウムは重要な工業材料であり、積極的に回収しリサイクルが行われてきた。従来行われてきた複合材廃棄物中のアルミニウム又はアルミニウム合金部材を選択的に溶解して原料を循環して使用する際には、複合材廃棄物として回収され、アルミニウム又はアルミニウム合金部材の加工度に応じた区別が行われず、一様に溶解処理が行われる。その結果、製品の製造に投入された加工エネルギーを無視して作業が進められる。回収する製品の回収生成物が特定物質に限定される場合には分離作業及び原料物質が最終物質となるので、総合的に見てみると、エネルギー処理としては合理的ではないとされる。これを有効な回収方法とすることが要求されている。すなわち、リサイクルするときに何を対象にするか、及び、どのような物質とするかということを総合的に検討することが必要とされている。 These conventionally known inventions have the following features.
A composite waste containing aluminum or an aluminum alloy member and an iron or iron alloy member is immersed and stirred in a molten aluminum or aluminum alloy bath to selectively dissolve the aluminum or aluminum alloy member in the composite waste. The aluminum or aluminum alloy member and the iron or iron alloy member are separated from the composite material containing the aluminum member and the iron or iron alloy member. Separation and recovery method (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-64737). These are characterized in that the aluminum or aluminum alloy member and the iron or iron alloy member are separated and recovered during the processing operation.
Recycling of resources such as discarded home appliances and office automation equipment is performed by crushing the waste, and then removing the magnetic material (mainly iron) by means of separating each component and magnetic separator, and the remaining crushed material The non-ferrous metal (mainly aluminum and copper) was taken out by applying a non-ferrous sorting device, and the remaining crushed material was sorted and collected as plastic. It is characterized in that a specific separation means is used for separation. As a nonferrous metal sorting method, an eddy current sorting method or a heavy liquid sorting method is mainly used (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-301023).
In the first step after recycling after the aluminum sash is collected, if the resin component is mainly urethane resin, dry distillation is first performed in an oxygen-free atmosphere, and after completion of dry distillation, an inert gas is introduced into the system. After exhausting residual pyrolysis gas in the system, oxygen or air is introduced into the system and switched to an aerobic atmosphere to burn and remove the resin residue (Patent Document) 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-284723, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-273396, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-98334. It is characterized by rational removal of resin components contained in recycled products.
Non-ferrous metals and plastics are separated and collected from crushed pieces obtained by pulverizing wastes, etc., and valuable materials sorting and collecting devices from wastes and the like for reusing non-ferrous metals and plastics as raw materials, respectively (Patent Document 6) JP 2005-193015 A) is known. The feature is that non-ferrous metals and plastics are sorted and recovered and reused as raw materials.
These inventions are intended for many mixed products when recycling after collection, separating each raw material according to the constituent materials, and dissolving treatment by temperature treatment when taking out as raw materials. It is a feature to do.
As described above, aluminum is an important industrial material and has been actively collected and recycled. When aluminum or an aluminum alloy member in a composite waste that has been conventionally dissolved is selectively dissolved and used as a raw material for circulation, it is recovered as a composite waste and the processing degree of the aluminum or aluminum alloy member is reduced. No distinction is made according to, and the dissolution process is performed uniformly. As a result, the work can be performed ignoring the processing energy input to the production of the product. When the collected product of the product to be collected is limited to a specific substance, the separation work and the raw material are the final substances. Therefore, when viewed comprehensively, it is not reasonable as an energy treatment. It is required to make this an effective collection method. In other words, it is necessary to comprehensively consider what is to be used for recycling and what kind of substance is used.

リサイクルすることの対象物質を何にするか、次にどのような物質に変換して利用するかということを考慮した発明には以下のような発明が知られている。
例えば、使用済のアルミニウム合金に高純度のアルミニウム合金及び脱酸化力を添加して製鋼用アルミ脱酸剤を得る発明（特許文献７ 特公昭６３−５８８８３号公報）がある。又、アルミニウム缶から回収された再生アルミニウムが８０〜２０重量％、残部が廃アルミニウム箔製材から回収された再生アルミニウム、切り粉や研磨粉等アルミニウム加工時の排出屑、アルミニウムの溶解炉もしくは焙焼キルンから回収されたアルミニウムドロス、集塵ダストから選ばれる１種または２種以上の混合原料を２．４ｇ／ｃｍ３以上の嵩密度に加圧成形し、８５〜９８重量％の金属アルミニウム分を有するアルミニウム加圧成形体（特許文献８ 特開平９−２６３８５２号公報）とする。 The following inventions are known as inventions that consider what is a target substance to be recycled and what kind of substance to convert and use next.
For example, there is an invention (Japanese Patent Publication No. 63-58883) in which a high-purity aluminum alloy and deoxidizing power are added to a used aluminum alloy to obtain an aluminum deoxidizer for steelmaking. Recycled aluminum recovered from aluminum cans is 80 to 20% by weight, the rest is recovered aluminum recovered from waste aluminum foil lumber, wastes generated during aluminum processing such as swarf and polishing powder, aluminum melting furnace or roasting One or more mixed raw materials selected from aluminum dross and dust collected from the kiln are pressure-molded to a bulk density of 2.4 g / cm 3 or more, and 85 to 98% by weight of metal aluminum content is obtained. It is set as the aluminum press-molding body which has (patent document 8 Unexamined-Japanese-Patent No. 9-263852).

アルミニウムサッシ回収屑や廃車になった自動車の屑から高品質の材料を再生する技術の確立を目指す以下の発明がある。
例えば、強度及び曲げ加工性とスポット溶接性及び表面処理性に優れ、かつ、原料として自動車回収アルミ鋳物屑、アルミニウムサッシ回収屑等の回収アルミニウム材を用いて低価格で製造しうる自動車車体構造部材用アルミニウム合金押出材及びその製造方法を行なう発明である。アルミニウム合金鋳塊の少なくとも一部に、Ｍｇ０．２ｗｔ％を越え１．０ｗｔ％以下を含むアルミニウムサッシ回収屑と、Ｓｉ２．５ｗｔ％を越え１４ｗｔ％以下を含む自動車アルミニウム部品屑を使用し、５２０℃を越え５７０℃以下のビレット温度で１時間以上の均質化処理後４００℃を越え５２０℃以下の温度で１時間以上保持する均質化処理後、冷却、再加熱し、３３０℃を越え５００℃以下のビレット温度で熱間押出を行うことを自動車車体構造部材用アルミニウム合金押出材の製造方法（特許文献９ 特開２０００−６３９７２号公報、特許第３３４９４５７号明細書）。
アルミニウムサッシのスクラップ、特に金具やビス類を除去せずに全体をそのままシュレッダーにより裁断したようなサッシスクラップを原料として用いても、塗装用建材用として充分な強度と曲げ加工性を有しかつ塗装焼付け処理後の耐力低下も少ないアルミニウム合金圧延板調質材を得ることをについて、サッシスクラップを原料とし、Ｓｉ０．２〜０．６％、Ｆｅ０．３５％を越え１．０％以下、Ｍｇ０．２〜０．９％を含有し、Ｔｉ量が０．２％以下とされ、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、２３０℃以下での塗装焼付け処理後の耐力が９５Ｎ／ｍｍ２以上のＨ２ｎ調質材である塗装建材用Ａｌ合金圧延板調質材。及びサッシスクラップを原料として溶解鋳造してなる前記成分組成の鋳塊について、４５０〜６３０℃で１〜２４時間の加熱処理後、熱間押出を４００℃以上の温度で開始し、熱間押出終了後、３０〜７０％の圧延率で冷間圧延を施し、さらに２３０℃以上の温度で最終焼鈍を施す塗装建材用アルミニウム合金圧延板調質材の製造方法（特許文献１０ 特開２００３−１９３１６５号公報）がある。もともと強度が十分にでないことを前提として発明されたものであり、当初のアルミニウムサッシ材料の強度を越えるというものではない。 There are the following inventions aiming at establishment of technology for regenerating high quality materials from aluminum sash collection scraps and scrapped automobile scraps.
For example, an automobile body structural member that is excellent in strength, bending workability, spot weldability, and surface treatment, and that can be produced at low cost by using recovered aluminum materials such as recovered automobile cast aluminum and recovered aluminum sash as raw materials. It is invention which performs the aluminum alloy extruded material and its manufacturing method. At least a part of the aluminum alloy ingot is made of aluminum sash recovery scrap containing Mg exceeding 0.2 wt% and 1.0 wt% or less, and automotive aluminum part scrap containing Si exceeding 2.5 wt% and 14 wt% or less. After a homogenization treatment for more than 1 hour at a billet temperature of over 570 ° C., and after a homogenization treatment for over 1 hour at a temperature of over 400 ° C. and for a temperature of 520 ° C. A method of producing an aluminum alloy extruded material for automobile body structural members (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-63972, Japanese Patent No. 3349457) is to perform hot extrusion at a billet temperature of
Even if scrap of aluminum sash, especially sash scrap that has been cut by shredder without removing metal fittings and screws, is used as a raw material, it has sufficient strength and bending workability as a building material for painting and is painted. About obtaining aluminum alloy rolled sheet tempered material with little decrease in yield strength after baking treatment, sash scrap is used as a raw material, Si 0.2-0.6%, Fe 0.35% and 1.0% or less, Mg 0. H2n containing 2 to 0.9%, Ti content being 0.2% or less, the balance being Al and inevitable impurities, and having a proof stress after coating baking at 230 ° C. or less of 95 N / mm 2 or more Al alloy rolled sheet tempered material for paint building materials that is tempered material. And ingots of the above-described composition obtained by melting and casting sash scrap as raw materials, after heat treatment at 450 to 630 ° C. for 1 to 24 hours, hot extrusion is started at a temperature of 400 ° C. or more and hot extrusion is completed. Thereafter, cold rolling is performed at a rolling rate of 30 to 70%, and final annealing is performed at a temperature of 230 ° C. or higher (Patent Document 10 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-193165). Gazette). Originally invented on the premise that the strength is not sufficient, it does not exceed the strength of the original aluminum sash material.

アルミニウムやマグネシウムの切削屑を対象とする場合には、再溶解することなく、固相のまま直接バルク材に再生する固相リサイクルすることが期待されている。この場合には再溶解に必要とする処理温度を低くして、省エネルギーを進めるとともに、強ひずみ加工により微視組織を制御することにより、優れた機械特性を持つ再生材の製造が期待されている。この理念の下に、円柱材の被加工材に連続して強加工を付与できる圧縮ねじり加工法を用いて得られたアルミニウム切削屑の固相リサイクルプロセスが検討され、十分に可能であると述べている（非特許文献１ 軽金属 第５９巻７号、３５４頁から３５８頁）。
また、切削チップを固化成形されるに際しアルミニウムパイプ内に切削チップを詰め込んで押出装置にセットし６００℃で押出し及び圧延を行うことにより、プロセスの利用可能性を確認している（非特許文献２ 軽金属 第５３巻１１号、５５４頁から５６０頁）。 When aluminum or magnesium cutting scraps are targeted, it is expected to perform solid phase recycling that directly regenerates the bulk material without remelting. In this case, the processing temperature required for remelting is lowered, energy saving is promoted, and the microstructure is controlled by high strain processing, so that it is expected to produce recycled materials with excellent mechanical properties. . Under this philosophy, a solid-phase recycling process for aluminum swarf obtained using a compression torsion method that can give continuous processing to cylindrical workpieces has been studied and stated that it is sufficiently possible. (Non-patent Document 1 Light Metal, Vol. 59, No. 7, pages 354 to 358).
Further, when the cutting tip is solidified and formed, the cutting tip is packed in an aluminum pipe, set in an extrusion apparatus, and extruded and rolled at 600 ° C., thereby confirming the availability of the process (Non-Patent Document 2). Light Metal, Vol. 53, No. 11, pages 554 to 560).

以上のことを背景にして、構造用アルミニウム合金押し出し材の製造工程で発生する切断屑及び切削屑を回収して得られるＪＩＳ６０００系アルミニウム合金展伸材の切断屑及び切削屑を回収して、これを用いてアルミニウム切断屑及び切削屑より特性がよい物質とすること及びその際に既に投入されたエネルギーの無駄にならないようにする物質の利用を十分に考慮したアルミニウム切断屑及び切削屑から作製したアップグレード・リサイクル材の開発が必要とされ、積極的な開発が進められている。   Against the background described above, the cutting waste and cutting waste of the JIS 6000 series aluminum alloy wrought material obtained by collecting cutting waste and cutting waste generated in the manufacturing process of the structural aluminum alloy extruded material are recovered. It was made from aluminum cutting scraps and cutting scraps, taking into account the use of materials that have better properties than aluminum cutting scraps and cutting scraps, and the use of materials that do not waste energy already input at that time. There is a need for development of upgrade and recycling materials, and active development is underway.

特開２００１−６４７３７号公報JP 2001-64737 A 特開２０００−３０１０２３号公報JP 2000-301023 A 特開２００２−２８４７８２３号公報JP 2002-284723 A 特開２００２−２７３３９６号公報JP 2002-273396 A 特開２００１−９８３３４号公報JP 2001-98334 A 特開２００５−１９３０１５号公報JP 2005-193015 A 特公昭６３−５８８８３号公報Japanese Patent Publication No. 63-58883 特開平９−２６３８５２号公報JP-A-9-263852 特開２０００−６３９７２号公報、特許第３３４９４５７号明細書Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-63972, Japanese Patent No. 3349457 特開２００３−１９３１６５号公報JP 2003-193165 A

軽金属 第５９巻７号、３５４頁から３５８頁Light Metal Vol.59, No.7, pp.354-358 軽金属 第５３巻１１号、５５４頁から５６０頁Light Metal Vol. 53, No. 11, pp. 554 to 560

本発明が解決しようとする課題は、構造用アルミニウム合金押し出し材の製造工程で発生する切断屑及び切削屑を回収して得られるＪＩＳ６０００系アルミニウム合金展伸材の切断屑及び切削屑を回収して、アルミニウム切断屑及び切削屑より棒状に加工されたビッカース硬度が向上した新規なアルミニウム合金リサイクル材を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to collect cutting waste and cutting waste of JIS 6000 series aluminum alloy wrought material obtained by collecting cutting waste and cutting waste generated in the manufacturing process of structural aluminum alloy extruded material. Another object of the present invention is to provide a new aluminum alloy recycled material having improved Vickers hardness processed into a rod shape from aluminum cutting waste and cutting waste.

本発明者らは前記課題について鋭意研究し、構造用アルミニウム合金押し出し材の製造工程で発生する切断屑及び切削屑を回収して得られるＪＩＳ６０００系アルミニウム合金展伸材の切断屑及び切削屑を回収して、機械的な粉砕処理（メカニカルミリング）を７．２ｋｓの条件下に行って微粉末特性としての硬度が向上したアルミニウム合金微粉末を得ることができること、及びアルミニウム合金切断屑及び切削屑を、機械的に粉砕処理（メカニカルミリング）を７．２ｋｓ以上行った後、熱間押出を行って、ビッカース硬度が向上したアルミニウム合金リサイクル材からなるバルク材を得ることができることを見出して、本発明を完成させた。
本発明によれば、以下の発明が得られる。
（１）ＪＩＳ６０００系アルミニウム合金展伸材の切断屑及び切削屑を、機械的に粉砕処理（メカニカルミリング）を７．２ｋｓ以上で行うことにより作製したことを特徴とする微粉末特性としての硬度が向上したアルミニウム合金微粉末。
（２）ＪＩＳ６０００系アルミニウム合金展伸材の切断屑及び切削屑を、機械的に粉砕処理（メカニカルミリング）を７．２ｋｓ以上行った後、熱間押出を行って得られることを特徴とするビッカース硬度が向上したアルミニウム合金リサイクル材からなるバルク材。 The present inventors diligently researched on the above problems, and recovered cutting waste and cutting waste of JIS 6000 series aluminum alloy wrought material obtained by collecting cutting waste and cutting waste generated in the manufacturing process of the structural aluminum alloy extruded material. Then, it is possible to obtain an aluminum alloy fine powder having improved hardness as a fine powder characteristic by performing mechanical pulverization treatment (mechanical milling) under a condition of 7.2 ks, and to cut aluminum alloy cutting waste and cutting waste. The present invention finds that a bulk material made of an aluminum alloy recycled material having improved Vickers hardness can be obtained by performing mechanical extrusion (mechanical milling) for 7.2 ks or more and then performing hot extrusion. Was completed.
According to the present invention, the following invention is obtained.
(1) Hardness as a fine powder characteristic characterized by being produced by mechanically grinding (mechanical milling) cutting scraps and cutting scraps of JIS 6000 series aluminum alloy wrought material at 7.2 ks or more. Improved aluminum alloy fine powder.
(2) Vickers obtained by subjecting cutting waste and cutting waste of JIS 6000 series aluminum alloy wrought material to mechanical extrusion (mechanical milling) for 7.2 ks or more and then hot extrusion. Bulk material made of recycled aluminum alloy with improved hardness.

本発明によれば、機械装置、車両、家具、建築等の構造用アルミニウム押し出し材の製造工程から回収されるアルミニウム合金切断屑及び切削屑をメカニカルミリングすることによりメカニカルミリング処理前の硬度９５ＨＶから５７．６ｋｓ後には１９０ＨＶと２倍以上向上したアルミニウム合金微粉末を得ることができ、又アルミニウム押し出し材の製造工程から排出されるアルミニウム合金切断屑及び切削屑をメカニカルミリングしてアルミニウム合金微微粉末を得た後、熱間押出することにより得られるバルク材は、従来のＪＩＳ規格に規定されている硬さ、Ａ６０６１−Ｏ材の３０ＨＶやＡ６０６１−Ｔ６材の９５ＨＶと比較して約２倍から６倍以上の硬さ２００ＨＶを示す。
以上の結果、アルミニウム切削屑及び削り屑から、アップグレード・リサイクル材を得ることが可能となり、アルミニウム切削屑及び削り屑からアップグレード・リサイクル材の新しい回収方法を切り開くものである。 According to the present invention, a mechanical milling of aluminum alloy cutting waste and cutting waste recovered from the manufacturing process of structural aluminum extrusion materials for machinery, vehicles, furniture, buildings, etc., results in a hardness of 95HV to 57 before mechanical milling. After 6 ks, it is possible to obtain an aluminum alloy fine powder that is improved by 190 times or more, and mechanically milling the aluminum alloy cutting waste and cutting waste discharged from the manufacturing process of the aluminum extruded material to obtain an aluminum alloy fine powder. After that, the bulk material obtained by hot extrusion is about 2 to 6 times the hardness specified in the conventional JIS standard, 30 HV of A6061-O material and 95 HV of A6061-T6 material. The above hardness is 200 HV.
As a result, it becomes possible to obtain an upgrade / recycled material from the aluminum swarf and shavings, and open up a new recovery method of the upgrade / recycled material from the aluminum swarf and shavings.

ＪＩＳ６０００系アルミニウム合金展伸材の切断屑及び切削屑を、機械的な粉砕処理（メカニカルミリング）を７．２ｋｓ以上で行うことにより粉末特性としての硬度が向上したアルミニウム合金微粉末の測定結果を示す図である。The measurement result of the aluminum alloy fine powder which improved the hardness as a powder characteristic by performing mechanical crushing processing (mechanical milling) at 7.2 ks or more of the cutting waste and cutting waste of JIS 6000 series aluminum alloy wrought material is shown. FIG. メカニカルミリングを７．２ｋｓ以上行って微粉末特性が向上したアルミニウム合金微粉末を、熱間押出を行って得られるバルク材のビッカース硬度が顕著に向上したことを示す図である。It is a figure which shows that the Vickers hardness of the bulk material obtained by performing hot extrusion of the aluminum alloy fine powder which improved the fine powder characteristic by performing mechanical milling for 7.2 ks or more markedly improved.

本発明は、ＪＩＳ６０００系アルミニウム合金展伸材の構造用アルミニウム押し出し材製造工程で発生する切断屑及び切削屑を対象とする。
一般に家庭用あるいはビル用の窓枠にアルミニウムサッシとして用いられる、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（６０００番系合金）のなかでも、ＪＩＳ６０６３合金からなる押出形材のアルミニウムサッシが多用されている。
構造用アルミニウム合金押し出し材としてＪＩＳ６０６３より高い強度を求められる場合には、ＪＩＳ６Ｎ０１合金が用いられている。
ＪＩＳ６０６３合金とＪＩＳ６Ｎ０１合金に含まれる元素及び元素量を表１に示す。 The present invention is directed to cutting scraps and cutting scraps generated in the structural aluminum extrusion material manufacturing process of JIS 6000 series aluminum alloy wrought material.
Among Al-Mg-Si alloys (No. 6000 series alloys) that are generally used as aluminum sashes for window frames for homes or buildings, extruded aluminum sashes made of JIS6063 alloy are frequently used.
When a higher strength than JIS6063 is required as a structural aluminum alloy extrusion material, JIS6N01 alloy is used.
Table 1 shows the elements and element amounts contained in the JIS6063 alloy and the JIS6N01 alloy.

Figure 2012017494
Figure 2012017494

本発明では、ＪＩＳ６０６３とＪＩＳ６Ｎ０１との切断屑及び切削屑の混合物を使用した。   In this invention, the mixture of the cutting waste of JIS6063 and JIS6N01 and the cutting waste was used.

本発明の処理対象材料は、前記アルミニウム合金より構造用アルミニウム押し出し材の製造工程で発生した切断屑や、穴あけや溝を形成したときに得られる切削屑である。これら屑の形状は格別大きな形状ではない。混合物として使用する際には、切断屑及び切削屑は９メッシュで篩い分けし、大きな屑は取り除いて用いた。   The material to be treated of the present invention is cutting waste generated in the manufacturing process of the structural aluminum extrusion material from the aluminum alloy, or cutting waste obtained when drilling or forming a groove. These scrap shapes are not particularly large. When used as a mixture, cutting scraps and cutting scraps were sieved with 9 mesh, and large scraps were removed.

構造用アルミニウム合金押し出し材の製造工程で発生し排出される切断屑及び切削屑は、生産する構造用アルミニウム合金押し出し材に比較すれば、その量は、現場で回収して再溶解しアルミニウム原料に戻して再利用できるという量ではない。   Compared with the structural aluminum alloy extruded material produced, the amount of cutting and cutting waste generated and discharged in the manufacturing process of structural aluminum alloy extruded material is recovered on site and remelted into aluminum raw material. It is not an amount that can be returned and reused.

これらを資源として再利用する場合は、工場生産から排出された廃棄物として廃棄する以外には現状では方法がないものである。これは無価値に近い状態にある。廃棄されたアルミニウム合金屑は品質が明確であれば再生ビレットの原料として利用できるものの、より低品質の原料としてしか利用方法が無い。   In the case of reusing these as resources, there is currently no method other than disposal as waste discharged from factory production. This is near valueless. Although the discarded aluminum alloy scrap can be used as a raw material for recycled billets if the quality is clear, it can only be used as a lower quality raw material.

構造用アルミニウム合金押し出し材の製造工程で発生し排出された切断屑及び切削屑に対してメカニカルミリングを行う。   Mechanical milling is performed on the cutting waste and cutting waste generated and discharged in the manufacturing process of the structural aluminum alloy extruded material.

メカニカルミリングは、切断屑、切削屑、穴あけや溝を形成したときに得られる屑などを、遊星ボールミル、振動ボールミル、高速回転ボールミルなどを用いて、機械的な手段により微微粉末化する。切断屑、穴あけや溝を形成したときに得られる切削屑は、これらのミルにより処理することができる大きさである。大きな屑を排除するため篩い分けを行って、特定の粒径とする。
なお、本発明ではアメリカのＳＰＥＸ社製で８０００型振動型のボールミルを採用した。操作ではカタログ記載の回転数である１４２５ｒｐｍを採用した。この条件は通常の操作条件である。他の機種を用いる場合にも各機種の通常の操作条件により行うことができる。 In mechanical milling, cutting scraps, cutting scraps, scraps obtained when forming holes or grooves, and the like are finely pulverized by mechanical means using a planetary ball mill, a vibrating ball mill, a high-speed rotating ball mill, or the like. Cutting scraps obtained when cutting scraps, drilling holes or grooves are formed are of a size that can be processed by these mills. Sifting to eliminate large debris to a specific particle size.
In the present invention, an 8000 type vibration type ball mill manufactured by SPEX of the United States was employed. In operation, 1425 rpm which is the rotation speed described in the catalog was adopted. This condition is a normal operating condition. Even when other models are used, it can be performed according to the normal operating conditions of each model.

処理時間を０、０．３、０．９、１．８、３．６、７．２、１４．４、２８．８、５７．７ｋｓとしたときの微粉末のビッカース硬度を測定した結果を図１に示した。
図１の横軸のｋｓは、単位で１０００秒（キロ秒）を意味する。
３．６ｋｓの時点で硬度は最小状態の硬度の値となる。７．２ｋｓ以降、１４．４、２８．８、５７．７ｋｓでは硬度は顕著に向上したことがわかる。これは予想を超えるものである。 The result of measuring the Vickers hardness of the fine powder when the treatment time is 0, 0.3, 0.9, 1.8, 3.6, 7.2, 14.4, 28.8, 57.7 ks. It was shown in FIG.
The ks on the horizontal axis in FIG. 1 means 1000 seconds (kiloseconds).
At 3.6 ks, the hardness is the minimum hardness value. It can be seen that after 7.2 ks, the hardness significantly improved at 14.4, 28.8, and 57.7 ks. This is beyond expectations.

前記で得られた硬度が向上したアルミニウム合金微粉末に対し、冷間で予備成形体を作製した後、熱間押出を行ってバルク材を得た。予備成形体を予備加熱した後、直ちに熱間押出加工を開始する。その熱間押出加工の開始温度は４５０℃以上とする。熱間押出加工の開始温度が４５０℃未満では熱間加工性が悪く、熱間押出の効率が悪い。熱間押出は、予備成形体のビレットから最終製品になる際の断面の比は２５：１である。   The aluminum alloy fine powder with improved hardness obtained above was prepared in the cold and then subjected to hot extrusion to obtain a bulk material. After pre-heating the preform, hot extrusion is started immediately. The starting temperature of the hot extrusion process is 450 ° C. or higher. If the start temperature of hot extrusion is less than 450 ° C., the hot workability is poor and the efficiency of hot extrusion is poor. In the hot extrusion, the ratio of the cross section when the billet of the preform is changed to the final product is 25: 1.

図２は熱間押出されたバルク材の硬度を調べた結果である。
図２の右の二つのデータは、前記のメカニカルミリング処理により得られたアルミニウム合金微粉末について予備成形体を作製し、それを押出したバルク材の硬度の測定結果を示している。図２の左の二つのデータは、切断屑から予備成形体を作製し、それを押出したバルク硬さを示している。
両者を対比すると、本発明の前者の場合の硬度は著しく高い結果であることを理解できる。作製したバルク材の特性は従来のＪＩＳ規格に規定されている硬度を大幅に超えており、アルミニウム切削屑からアップグレード・リサイクル材を得ることができたことがわかる。このような現象は従来知られていない。 FIG. 2 shows the results of examining the hardness of the hot extruded bulk material.
The two data on the right of FIG. 2 show the measurement results of the hardness of the bulk material obtained by preparing a preform from the aluminum alloy fine powder obtained by the mechanical milling process and extruding it. The two pieces of data on the left in FIG. 2 indicate the bulk hardness of a preform formed from cut waste and extruded.
Comparing both, it can be understood that the hardness in the former case of the present invention is extremely high. The characteristics of the produced bulk material greatly exceed the hardness defined in the conventional JIS standard, and it can be seen that an upgrade / recycle material could be obtained from aluminum cutting waste. Such a phenomenon is not conventionally known.

本発明は、構造用アルミニウム合金押し出し材の製造工程で発生する切断屑及び切削屑を回収して得られるＪＩＳ６０００系アルミニウム合金展伸材の切断屑及び切削屑を、機械的に粉砕処理（メカニカルミリング）を７．２ｋｓ以上行った後、熱間押出を行うことにより、棒状に加工されたビッカース硬度が向上した新規なアルミニウム合金リサイクル材を製造する新しい構造用アルミニウム合金押し出し材の製造工程で発生する切断屑及び切削屑によるリサイクルシステムである。
回収したＪＩＳ６０００系アルミニウム合金展伸材の切断屑及び切削屑より、棒状に加工されたビッカース硬度が向上した新規なアルミニウム合金リサイクル材を得る点で、従来、類例を見ないリサイクルシステムであり、新しい工業材料の製造方法として期待できるものである。 The present invention mechanically pulverizes the cutting waste and cutting waste of JIS 6000 series aluminum alloy expanded material obtained by collecting cutting waste and cutting waste generated in the manufacturing process of the structural aluminum alloy extruded material (mechanical milling). ) For 7.2 ks or more, and then hot extrusion is performed to produce a new aluminum alloy recycled material with improved Vickers hardness processed into a rod shape. This is a recycling system using cutting waste and cutting waste.
It is an unprecedented recycling system in terms of obtaining a new aluminum alloy recycled material with improved Vickers hardness that has been processed into a rod shape from the cutting waste and cutting waste of the collected JIS 6000 series aluminum alloy wrought material. It can be expected as a manufacturing method for industrial materials.

Claims (2)

ＪＩＳ６０００系アルミニウム合金展伸材の切断屑及び切削屑を、機械的な粉砕処理（メカニカルミリング）を７．２ｋｓ以上で行うことにより作製したことを特徴とする粉末特性としての硬度が向上したアルミニウム合金微粉末。   Aluminum alloy with improved hardness as a powder characteristic, characterized in that the cutting waste and cutting waste of JIS 6000 series aluminum alloy wrought material were produced by mechanical grinding (mechanical milling) at 7.2 ks or more. Fine powder. ＪＩＳ６０００系アルミニウム合金展伸材の切断屑及び切削屑を、機械的に粉砕処理（メカニカルミリング）を７．２ｋｓ以上行った後、熱間押出を行って得られることを特徴とするビッカース硬度が向上したアルミニウム合金リサイクル材からなるバルク材。
Improved Vickers hardness, obtained by mechanically crushing mechanical milling of cutting waste and cutting waste from JIS 6000 series aluminum alloy wrought material for 7.2 ks or more, followed by hot extrusion Bulk material made of recycled aluminum alloy material.
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