[硕士论文精品]q 镁合金笔记本电脑回收技术研究

摘要摘要镁合金应用量越来越大，回收镁合金件也越来越多。加速研究和开发回收镁合金的处理技术，对于减少环境污染、节约能源、降低镁合金产品成本、延长镁合金的使用周期具有重要意义。本文主要试验研究了镁合金笔记本电脑外壳回收件的表面层去除技术和再熔炼件的性能，主要工作和结论如下通过对比试验，得出了一种实用的镁合金表面有机涂层去除工艺，并对其工艺参数进行了优化试验和分析。与其他技术比较，该工艺增加了搅拌过程，促进并增强了对涂层的去除作用，减少了NAOH的添加量，降低了生产成本，有机涂层去除时间减小了30MIN。对去除过表面的镁合金回收科熔炼件，进行了力学性能、耐腐蚀性能和化学成分试验，进一步改善和确定了镁合金笔记本外壳适用的表面层去除工艺。经过去除表面有机涂层的AZ91D镁合金的耐腐蚀性能比直接熔炼未去除有机层的合金试样提高了7181。关键词镁合金；回收；AZ91D镁合金表面层去除HTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收。，。一，。，。星些三些查兰三三坚圭兰堡耋三。，。一，；。一，。ABSTRACTMAGNESIUMALLOYSAREMOREWIDELYUSEDTHENUMBEROFMAGNESIUMALLOYPRODUCTSWHICHHAVEBEENOUTOFUSEWILLBECOMEMORESPEEDINGUPRESEARCHINGANDDEVELOPINGATECHNOLOGYTORECYCLEMAGNESIUMALLOYPRODUCTSISVERYMEANINGFULINREDUCINGTHEENVIRONMENTPOLLUTION，SAVINGENERGY，DECREASINGPRODUCTCOST，ANDMAKINGPRODUCTLIFETIMELONGERTHISPAPERMAINLYRESEARCHEDARECYCLINGTECHNOLOGYFORMAGNESIUMALLOYPRODUCTSANDTHEPERFORMANCEOFITSREFUSIONTHEMAINWORKANDRESULTSAREASFOLLOWINGSBYCOMPARINGSEVERALTECHNOLOGIESOFSTRIPPINGTHECOATINGOFMAGNESIUMALLOYPRODUCTS，AOPTIMIUMPROCESSWASGAINEDTHETECHNICALPARAMETERSOFTHEPROCESSWEREANALYSIEDANDOPTIMIZEDCOMPAREDWITHOTHERTECHNOLOGIES，THISPROCESSADDEDTHECOURSEOFRABBLINGTHEPROCESSIMPROVEDTHESTRIPPINGEFFECTFORTHECOATINGOFTHEMAGNESIUMALLOY，REDUCEDTHEADDITIONAMOUNTOFNAOH，SAVEDTHECOSTANDSHORTENEDTHESTRIPPINGTIMEBY30MINUTESTHEMECHANICSPERFORMANCE，CHEMICALELEMENTS，ANDCORROSIONRESISTANTWERETESTEDFORTHEREFUSIONEDPRODUCTSWHICHAREMADEFROMTHERECYCLINGMATERIALSOFSTRIPPINGPAINTLAYERTHENTHETECHNOLOGYWASFURTHERIMPROVEDTHECORROSIONRESISTANCEOFAZ91DSAMPLESWHICHWEREST6PPEDBEFOREREMELTEDIS7181BETTERTHALLTHATOFDIRECTREMELTEDAZ91DSAMPLESKEYWORDSMAGNESIUMALLOY,RECYLING，AZ91DMAGNESIUMALLOY,COATING，STRIPPING，IIHTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收西北工业大学学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即研究生在校攻读学位期闰论文工怍的知识产权单位属于西北工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以舟本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西北工业大学。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名二型土兰、V弘Q年乞月Y日指导教师签名J燮Q年月沙日西北工业大学学位论文原创性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容和致谢的地方外T本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，不包含本人或他人已申请学位或其它用途使用过的成果。对本文的研究散出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人学位论文与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。学位论文作者签名皇2量，、V叼伽7年沏阳日HTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收目录论文创新与贡献1本文设计的去除有机涂层工艺比日本富士通公司介绍得的工艺有着更多的优点增加了搅拌过程，促进并增强了对涂层的去除作用；NAOH的添加量减少，降低成本；缩短了溶液去除有机涂层的时间。2经过去除表面有机涂层的AZ91D镁合金的耐腐蚀性能比直接熔炼未去除有机层的合金试样提高了7181。LIIHTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收第1章绪论第1章绪论I1镁合金回收处理现状111镁合金回收处理的意义随着石油价格的上涨，人们节约能源及环保意识的增强，现代汽车工业正朝着重量轻、低能耗、低污染方向发展，镁合金的基础研究和开发应用取得了很大的进展，越来越多的镁合金零部件在逐渐取代塑料、铝合金、甚至钢制零件。过去的10年里，全世界汽车用镁合金压铸件市场平均年增长率为15，过去5年里，欧洲汽车用镁合金压铸件平均年增长率为12。目前欧洲每辆轿车用镁合金为25千克，在未来10年里每辆汽车镁使用量会增加一倍【14】。T镁合金材料具有外观好、手感好的特性，作为产品外壳材料可以提高产品档次。目前，主要的3C产品制造商都开始使用镁合金制造产品外壳。据统计，美国笔记本电脑厂商自I003年起开始大量采用镁合金机壳，在2004年笔记本电脑总出货量中，将有至少50采用一体镁合金机壳【5】。全球著名笔记本电脑生产商IBM开始大量使用镁合金作为笔记本电脑机壳，而不再使用碳纤维复合材料。DELL在主流商用笔记本电脑上原来采用铝合金机壳，2004年将新款枫型JM5全面升级为镁合金机壳。日本SONY公司也已经开始进行旧笔记本电脑回厂更换镁合金机壳的活动过去，镁主要是作为合金化元素使用。挪威NORSKHYDRO公司最近的一份报告预测，到2005年，镁在生产镁合金制品方面的用量将首次超过作为合金化元素的用量但是，随着镁合金应用领域越来越广，应用量越来越大，因正常使用而报废的镁合金产品也将越来越多。2005年我国的报废镁合金产品达到L万砘1。因此，加速研究和开发报废镁合金产品回收处理技术，对于减少环境污染、节约能源、降低镁合金产品成本、延长镁合金的使用周期具有重要意义。HTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收西北工业大学工程硕士学位论文从经济角度来看，回收镁合金产品也会带来非常显著的效益。由于镁合金的熔化潜热比铝合金低得多，因此对其进行回收所消耗的能量比回收铝合金消耗的能量少。就镁合金本身而言，生产一次镁合金需要的能量至少是35，000WHKG，而由废料重熔再生产的镁合金仅需要3，000WHKG71。112镁合金废料的分类镁合金的回收一方面是回收失效或报废的镁合金零部件，另一方面是回收镁合金加工过程中产生的废料和切屑。鉴于镁合金废料的形状、清洁度、化学成分等因素对其回收方法及回收效果有很大的影响，必须严格区分不同的废料，这一点对镁合金压铸厂和回收厂都至关重要。表1I是英国MAGNESIUMELECTRON公司对镁合金废料的分类情况8L。表卜I英国MAGNESIUMELECTRON公司镁合金废料的分类等级清洁废料等级低级废料IA高级清洁废料如废铸4有污染的金属废料；例如被油件、饼形废料等水污染，还可能含硅污染物如LB大表面积清洁废料如薄滚桶珠子、砂粒、铝合金、铜合壁件等金、以及不含镁的垃圾等2含有FE或AL的清洁废5A碎片、碎屑或切削片清洁、料未被CU污染如果被干燥、无污染。CU污染，应作特殊情况5B碎片、碎屑或切削片被油水污染3表面涂装过的废件含有6A不含熔剂的残渣如坩埚淤或不含FE或ALL未被CU污渣、浮渣等要求干燥且不舍氧染如果被CA污染应作特殊化硅情况6B含熔剂的残渣如坩埚淤渣、浮渣等要求干燥且不含氧化硅目前，我国镁合金废料分类回收的国家标准还没有制定出来，2HTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收第1章绪论对镁合金废料回收分类时可以参考MAGNESIUMELECTRON公司的分类方法。其中的一级、二级清洁废料的氧化物含量和表面污染物较少，废料都是在镁合金加工过程中产生，回收处理的工艺较为简单。四到六级低级废料体积较小，氧化和污染严重，保存和运输的过程中非常容易燃烧，因此，对其回收分类和重熔再生处理的工艺相对加工过程中产生的清洁废料要复杂一些。回收处理报废镁合金零件三级清洁废料的工艺是三种废料中最复杂的，镁合金产品表面一般都经过阳极氧化处理、化学表面处理、电镀、表面涂装，废件中不仅含有油水等污染物，而且有机涂料含量高，分离困难，回收处理时会产生大量气体，因此还要在回收时考虑环境保护法规的要求，避免有害气体对大气的污染，使镁合金成为名副其实的“绿色材料”。113镁合金报废产品回收处理方法1131镁合金报废产品回收处理方案分析镁是化学性质极为活泼的金属，几乎在镁合金压铸过程的每一操作中都会产生氧化，加工废料中往往也会带进一些杂质元素如FE、NI、CU等，另外，使用过的镁合金产品废料中还含有大量的氧化膜、电镀金属和有机涂料，这些夹杂物的存在会严重降低镁合金的机械性能和抗腐蚀性能，因此在回收过程中，除去废料中的氧化物和杂质元素是回收处理时必须考虑的首要问题。目前，对镁合金废料回收处理主要集中在处理加工过程中产生的废料，对于回收报废镁合金产品的研究却很少【9】。回收处理报废镁合金产品不同于回收镁合金加工过程中产生的废料，报废镁合金产品表面一般都经过防腐蚀处理和耐磨处理，如果直接用处理加工废料的方法处理报废镁合金产品，其表面的有机涂层、电镀层等就会产生大量的气体和杂质，不仅会污染环境，增加回收处理的时间和成本，而且一些用于增强表面性能的金属或化合物进入熔体之后很难除去，如CU、NI等。报废镁合金产品的回收处理技术有两种方案。一种方案是开发新的熔炼工艺。例如I日本的立石浩规等人发现001，在回收处理表面涂装的薄壁镁合金件时，如果先向熔炼炉中加入等重量的一次镁合金料，融化之后再加入废料，可以大大减少有害气体的HTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收西北工业大学工程硕士学虚论文排放，杂质也更加容易去除，熔炼得到的镁合金铸锭的机械性能和抗腐蚀性能保持不变。另一种方案是先设法清除表面处理层，然后再利用现有熔炼工艺对报废产品进行回收处理。例如，日本富士通公司的KIMURAKOICM等人开发了一种表面涂层去除技术【M】。他们把回收的笔记本电脑外壳浸入氢氧化钾等物质组成的碱性溶液当中，氢氧根离子和水分子进入废料涂膜表面的空隙，借助界面活性作用使涂膜从基体分离，从而减少气体和杂质的产生这种技术已经在2002年用于回收富士通生产的笔记本电脑外壳。第二种方案开发成本低、周期短，而且两种废料的熔炼阶段工艺相同，实际生产中也可以减少回收设备费用的投入。因此，该方案是更好的选择。1132已去除表面处理层的镁合金报废产品回收处理方法已经去除表面处理层的镁合金报废产品与加工过程中产生的镁合金废料成分相似，可用回收熔炼加工废料的工艺对其进行回收。回收处理镁或镁合金废料的方法有蒸馏法、电解法和熔解法。对于不同的废料应该选择不同的回收方法。蒸馏法】是根据合金中各种化学成分蒸汽压不同的原理对镁或镁合金废料进行提纯的，该工艺操作复杂，耗能较大。电解法【L。”J是基于离子在阳极和阴极上选择放电的电化学原理进行的，目前尚处于研究阶段。以上两种方法主要是用来回收纯镁，不适对镁合金废料的回收处理。熔解法是目前回收镁合金废料最常用的工艺方法。根据在精炼过程中是否采用熔剂，熔解法可分为熔剂法和无熔剂法。1熔剂法在对镁合金废料回收精炼过程中，熔剂法所使用的熔剂既能充分地吸收杂质，又能与镁合金熔体完全分离，避免了熔剂夹杂的产生，从而保持了镁合金原有的力学性能和抗腐蚀性能，因此，熔剂法不仅适用于回收处理表面附有油水、脱模剂等的镁合金低级废料，如粉末、切屑、薄板等，而且还能用于精炼被腐蚀、污染和表面处理过的报废镁合金产品。典型的熔剂法是坩埚炉法和NORSKHYDRO公司开发的盐浴槽法。坩埚炉法装置【”1如图11所示，其基本工艺过程为首先把覆盖熔HTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收第1章绪论剂加入到坩埚的底部，将其加热到熔融状态后再加入镁合金废料，在废料融化过程中应视炉内情况随时加入覆盖熔剂。熔体温度达到710后加入精炼剂，精炼过程中需要进行搅拌，以使夹杂物与熔剂充分接触丽被熔剂吸附，精炼过程需要3040MIN，接着检验化学成分，根据检验结果对合金的化学成分进行调整，之后吹氩气除气，然后去除坩埚底部、侧壁以及熔体表面的渣，静置30MIN，最后在保护气氛下铸成镁合金合金锭。图1I坩埚炉法示意图坩埚炉法存在这样一些缺点熔炼过程中会排放出有害的卤化氢气体；炉渣中含镁，造成了镁的浪费，而且去除炉渣很困难；熔剂存在于熔体中，造成熔剂夹渣。盐浴槽法【”L的装置如图12所示，该装置有许多隔舱，连接每个隔舱的小孔上都带有过滤网，镁合金就是在每个隔舱中逐步净化，最终被送到保温炉中调整化学成分。该方法使用的熔剂在熔融状态下的密度介于固态镁合金和液态镁合金之间，且容易与镁合金液分离，这样使得加入的固态废料在炉底受热熔化后，其中的镁合金液上浮到熔剂上方，密度大的杂质则仍然留在炉底，熔剂起到了阻止炉底的杂质再次进入镁合金熔体的作用。5HTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收西北工业大学工程硕士学位论文图卜2盐浴槽法示意图盐浴槽法可以处理各种镁合金废料，提纯效果好，处理后得到镁合金的各种性能可达到原一次镁合金的水平。用该方法精炼镁合金废料时，熔化温度稳定，易于控制。盐浴槽的结构适合于大规模20吨左右镁合金废料的连续回收，具有很高的经济效益【19正31。2无熔剂法无熔剂法完全可以避免熔剂夹杂的情况，不过只能用于回收体积较大的镁合金清洁废料，不适合用于对报废镁合金产品的回收精炼处理，因为目前镁合金产品表面处理层的去除工艺尚不能使其表面完全清洁，仍需要进一步的熔炼通过熔剂加以净化。典型的无熔剂法是双炉法【241。114镁合金报废产品回收处理效果检验回收处理之后得到镁合金的枫械性能和耐腐蚀性能决定了镁合金产品的质量回收处理过的镁合金是否能像一次镁合金一样加工成产品，进入市场，保持同样的使用性能和使用寿命。影响这些性能的因素主要有化学成分、杂质含量、含气量和金相组织等，因此，必须检验回收镁合金的化学成分、纯净度、耐腐蚀性能等。一6HTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收第1章绪论1141化学成分回收镁合金的化学成分要求与一次镁合金完全相同，都应该符合ASTM或CEN标准。检验回收镁合金化学成分一般采用光谱分析法，有时也用湿法化学方法。检验化学成分一般在对镁合金熔体除杂质、除气之后，根据检验的结果调整熔体化学成分，即主要合金元素AL、ZN、MN等的含量，并检验FE、NI、CU等是否超标。1I42纯净度由于回收镁合金中容易含有MGO等多种夹杂物，这些夹杂物对镁合金铸件的机械性能和耐腐蚀性能危害很大，因此必须检验回收镁合金的纯净度。目前能够在镁合金熔炼时进行快速检测纯净度的方法有DOWCHEMICAL公司开发的反射法25】和NORSKHYDRO公司开发的真空过滤法2311143耐腐蚀性回收报废镁合金产品一般采用熔剂法对废料进行精炼，此过程可能会产生熔剂夹渣，而且熔炼过程还可能会使FE的含量增加，为了保证回收镁合金的耐腐蚀性能保持在一次镁合金的水平上，必须根据ASTM标准进行镁合金耐腐蚀性试验，更多情况下是测试回收镁合金在类似工作环境下的耐腐蚀性能。12论文主要内容与研究方法121本论文主要内容本论文主要包括四个方面第一章综述了镁合金回收处理的现状和意义第二章针对AZ91D镁合金表面涂层的去除，设计试验流程和具体的试验方案设计，包括有机涂层去除试验、镁合金回收熔炼试验、镁合金力学性能试验、镁合金耐腐蚀性试验和化学成分检测试验。第三章主要研究AZ91D镁合金表面有机涂层的去除工艺及其规律，通过比较选择最佳的碱性溶液去除镁合金表面有机涂层，在试验过程中寻找最佳比例的碱性溶液成分，最终总结出碱性溶液去除镁合金表面有机涂层的一些规律。一7一HTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收西北工业大学工程硕士学位论文第四章是AZ91D镁合金回收熔炼试验结果比较，以及镁合金力学性能、耐腐蚀性能和化学成分试验结果分析，总结出对镁合金报废产品回收处理方法的优点和不足。122研究方法本论文按照报废镁合金产品回收工艺步骤进行试验研究，首先通过对比各种去除镁合金表面有机涂层的方法，从中选择出效果好、工艺操作简单，生产成本底的涂层去除方法，通过分析涂层去除过程中的规律对试验进行了优化。然后将去除有机涂层的镁合金报废产品按照坩埚炉法进行回收熔炼，同时对比直接熔炼带有有机涂层的镁合金报废产品，回收熔炼处理结束之后，将镁合金熔体浇铸成试样。接着测试两种回收熔炼方法得到的镁合金试样的力学性能、耐腐蚀性能和化学成分，并比较回收熔炼方法处理后的镁合金与一次镁合金的性质是否相同，回收处理是否达到了预期目标，最后根据测试结果修改回收处理方法，直到能够将回收的镁合金报废产品处理成拥有一次镁合金性质的再生产品为止。HTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收第2章AZ9ID镁合金表面涂层的去除试验第2章AZ91D镁合金表面涂层的去除试验21前言本章通过对镁合金笔记本外壳表面有机涂层和化学转化膜保护层的成分分析，列出一些的可行试验方法并进行分析比较，从中选择最佳的方法进行表面有机涂层的去除处理。已经去除有机涂层的镁合金试块需要进行表面X射线光电子能谱分析，以检验镁合金表面的有机涂层是否完全去除。已经去除有机涂层的镁合金试块需要熔炼回收处理，回收熔炼试验一方面可以净化回收镁合金的成分，另一方面通过与带有有机涂层的镁合金试块熔炼效果比较，找出先去除有机涂层再熔炼回收镁合金与直接熔炼回收镁合金的优势和不足。最后，经过熔炼净化的镁合金试样需要进行力学性能、耐腐蚀性能和化学成分测试，一方面可以得出与直接熔炼相比镁合金性能有何变化，另一方面也能检验出回收处理的镁合金试样是否达到一次AZ9LD镁合金的性能指标。22AZ91D镁合金产品表面处理层221镁合金各种表面处理层分类镁合金产品表面处理涂层可分为化学转化膜、阳极氧化膜包括微弧氧化膜、化学镀层包括电镀层、有机涂层四类。AZ91D镁合金主要的表面处理工艺流程及分类如图21所示【263。其中，AZ91D镁合金化学转化膜的成分主要是以MG为主的铬酸盐、氧化物、氯氧化物和氟化物。铬主要以三价和六价的形式存在，如CROH3CROHCRO,。9HTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收一，。一。一一，一垩三些鐾三堡至竺堡鳖一。一。一；一，一图2LAZ91D镁合金表面处理工艺流程及分类AZ91D镁合金阳极氧化膜的主要成分是以镁为主的铬酸盐、磷酸盐、氧化物和氢氧化物。HTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收第2章AZ91D镁合金表面涂层的去除试验AZ91D镁合金徼弧氧化膜的主要成分与阳极氧化相同。微弧氧化如果采用铝酸盐溶液处理，则会生成MGO、A1203、MGAL204和非定形相采用磷酸盐溶液处理，则会生成MGO、AIP04、A1203和非定形相在硅酸盐体系中会生成MGSI04、MGO、A1203和非定形相。AZ91D镁合金化学镀膜的主要成分是ZN、NI、P元素单质。AZ91D镁合金有机涂层的主要成分是环氧树脂、丙烯酸树脂、乙烯树脂、聚氨酯以及橡胶等。222AZ91D镁合金的表面处理工艺本论文是以AZ91D镁合金笔记本电脑外壳作为研究对象，可代表相同材料的镁合金3C产品。镁合金笔记本电脑外壳的主要生产工艺步骤有AZ91D镁合金原料熔炼、产品压铸成形、机械加工处理、表面研磨和形状校正处理、表面污物清洗、表面化学转化处理、有机涂料涂装。工艺流程如图22所示。图22镁合金笔记本外壳的主要生产工艺流程目前，AZ91D镁合金笔记本外壳的表面耐腐蚀处理主要采用一种工艺化学转化膜处理。并进行有机涂层涂装。因为在提高表面耐蚀性能的处理工艺中，虽然阳极氧化和微弧氧化技术是比化学转化膜处理效果更好的处理工艺，但是化学转化膜处理工艺不仅生产成本低廉，工艺技术成熟，而且经过化学转化膜处理和有机材料涂装的产品完全符合生产要求，在规定使用期内的产品耐蚀性能也完全达到要求，所以多数笔记本电脑生产厂商更愿意采用化学转化膜处理工艺。HTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收西北工业大学工程硕士学位论文223AZ9ID镁合金笔记本外壳的化学转化膜化学转化膜是通过镁合金基体与某种溶液相接触，在金属表面形成一层附着力良好的难熔化合物膜层。这层膜能保护基体金属不受水和其它腐蚀环境的影响，同时可提高后续涂装步骤的漆膜附着性。表面膜是控制腐蚀动力学的关键，这层膜的性质决定了腐蚀控制的效果。好的化学转化膜应该可以阻止有害阴离子和氧化剂从外部向膜内金属表面流入，并且在表面膜局部破损之后能迅速自我修复。镁合金的化学转化膜按处理溶液的不同，主要分为4种以铬酸盐为主的氧化处理、以有机酸系为主的氧化处理、以磷酸盐为主的氧化处理、以高锰酸钾加上氢氟酸或硝酸为主的氧化处理。其中最常用的是铬酸盐处理和磷酸盐处理，但是六价铬对人体健康有害，它是一种致癌物质，还会引起溃疡，耳前各国对六价铬的含量及相应的排放有严格的标准，另外，涂层中的六价铬在酸雨中还会释放，这将导致全球的环境污染【32舶】。因此，为了保护工人和用户的健康，减少环境污染，多数企业都在化学转化膜处理工艺中用磷酸盐溶液取代铬酸盐溶液。用磷酸盐进行化学转化膜处理，除了有以上优点之外，还有试验证明，磷酸盐溶液处理后的镁合金产品耐腐蚀率高于用其它溶液进行的化学转化膜处理。表21显示了按照ASTM3L标准将各种溶液进行化学转化处理过的AZ91D镁合金，在室温下分别浸入35NACI水溶液中进行48小时浸泡实验结果3236。化学转化膜又薄又软，膜的破裂引起的腐蚀常常导致严重的后果，因此，化学转化膜很少单独使用，为了提高镁合金耐腐蚀性能，通常在化学转化之后都要进行喷涂油漆、树脂及塑料等有机涂层。12HTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收第2章AZ91D镁合金表面涂层的去除试验表2I不同转化处理的腐蚀率单位MMA未处理的AZ9ID有机酸系高锰酸钾系DOW7铬酸盐磷酸盐系33436913L106059Z24AZ9LD镁合金笔记本外壳表面有机涂层笔记本电脑生产商采用喷涂双层树脂漆的工艺作为镁合金笔记本外壳的最后一道表面处理工序，其中底漆采用的是环氧树脂，面漆采用的是丙烯酸树脂。无论是底漆涂料还是面漆涂料，都是由成膜物质、颜料、溶剂和辅助材料组成。有机涂料的组成关系如图23所示。L成膜物质兰震薹薰其中，成膜物质和溶剂是有机溶齐J中的主要成分，颜料和辅助剂的含量较少【37啦】成膜物质可单独成膜，其中的树脂可以是固体粉末，也可以是高粘度流体，将它溶在溶剂中形成溶液后涂于物体表面，干燥固化后形成一层连续的固体薄膜，成膜物质是涂料的基础；溶剂只存在于涂料中，能溶解和稀释树脂，起着调节涂料粘度的作用，它在涂料成膜过程中挥发掉，使得镁合金有机涂层中不含溶剂的成分；颜料主要起着使涂层呈现颜色和遮挡底层的作用，它们通常是极小的固体粉末，分散HTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收于成膜树脂中；辅助材料是为了涂料某些特殊要求而添加的成分，添加量一般小于5。对于各种有机涂料来说，以上成分除了成膜物质以外，其它成分都不是涂料所必须的。因此，针对镁合金表面有机涂层的去除，只用考虑涂层中成膜物质性能，选择相应的化学溶液将成膜物质溶解，整个有机涂层就能从基体金属上脱离。2，25AZ91D镁合金笔记本外壳有机涂层的特点2251底漆和面漆对基体进行有机涂料涂装时，至少要有两层涂装才能满足性能要求，即底漆和面漆。底漆时要强有力地粘附在基体上，为面漆提供很容易附着的表面同时底漆应能够防止基体被腐蚀。底漆不必拥有适合如户外耐久性之类的其它要求，但是这对面漆的性能来说却很关键。一般来说，底漆比面漆的费用低。涂装底漆时要求对基体表面进行清洗，最好为粗糙均匀的表面，底漆的表面张力必须低于基体的表面张力，底漆连续相的粘度应尽可能低，以便底漆材料渗透进基体表面中的毛孔和缝隙中。使用慢挥发性溶剂、慢交联系统，如果可行还可使用烘烤底漆，这些都能增进渗透。底漆用的成膜物质必须沿树脂主链上分布有极性基团，这样就能与基体表面相互作用。金属材料用的多数底漆的基料即成膜物质为双酚ABPA型环氧树脂及其衍生物43471。笔记本电脑外壳采用的底漆成膜物质正是双酚A型环氧树脂。底漆提供了对基体的附着力，并成为金属的有机涂料防腐层的主要部分，因而面漆必须良好地粘结在底漆上并提供所需要的外观及其它性能。大多数企业生产的镁合金产品，在进行涂装有机涂层的工艺时一般使用的面漆都是丙烯酸树脂漆。2252环氧树脂的特点及其吸附机理作为底漆的环氧树脂具有防锈性能佳、粘着性能强、低公害性的特点。14HTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收第2章AZ91D镁合金表面涂层的去除试验环氧树脂是含有环氧基树脂的总称。最重要的工业化环氧树脂是双酚A形环氧树脂。它们是由环氧氯丙烷衍生的产物，含有缩水甘油基团和羟基，主链由醚键组成。从双酚A形环氧树脂的分子结构中可以看出，环氧树脂分子两端的环氧基是主要的反应官能团，其次，链中的羟基也是可反应的官能团。双酚A型环氧树脂是应用最广泛的环氧树脂之一，占环氧树脂总产量的90。在分子结构中含有羟基和醚键，固化过程进一步生成醚键一O一和羟基一OH，使固化物具有很高的内聚力和粘附力。因此可以对金属、陶瓷、木材、水泥和塑料迸行粘接。由于环氧树脂的结构中含有脂肪羟基、醚键和活泼的环氧基，而羟基和醚键有极性。使环氧树脂分子相邻之间产生作用力，环氧基则能与介质表面，特别是金属表面的游离键起反应，形成化学键，因此环氧树脂的粘合力特别强。环氧树脂的种类很多，但是所有的环氧树脂都含有活泼的环氧基、脂肪羟基和醚键。环氧树脂分子中结构中所含有的醚键一0一和羟基一OH包括环氧树脂固化剂固化后生成的醚键和羟基都是强极性基团，这些基团可以使环氧树脂分子与基体表面特别是与金属的表面之间产生很强的附着力。优良的附着力是一种好涂料的基本要求。某些热固性树脂本身与基体表面也有很强的粘合力，但是这些树脂在固化时却有着较大的收缩率，因而固化后的涂层具有较大的内应力，从而减弱了原有的附着力。环氧树脂没有这个缺点，其附着力几乎不受固化收缩的影响。这主要是由环氧树脂的结构特点决定的。环氧树脂在固化过程中，分子之间的结合键基本无变化，固化收缩率则小于2，其圆化的化学反应是逐步开环的加成反应，反应过程中无小分子副产物生成，固化前的环氧树脂本身的密度较大，与固化后的环氧树脂密度差别不大。2253丙烯酸树脂的特点作为面漆的丙烯酸树脂漆是以丙烯酸树脂作为基础，与甲基丙烯酸树脂的共聚物或聚合物化合而成一种漆。丙烯酸树脂漆耐阳光，在老化过程中不变色，在日光曝晒中不败坏，170以下不15一HTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收变色，超过260“0才分解。且老化期较晚，稳定性好，只是价格略高。丙烯酸树脂漆还可以制成无毒、安全的水乳胶漆及水溶漆。丙烯酸树脂漆的特点是1树脂颜色浅，可制浅色或白色漆；2色泽鲜艳，具有优良的保光、保色性能3耐热性好；4耐化学药品性能好具有突出的防湿热、防盐雾、防霉菌性能及抗水性能；51可制成硬度高、耐磨性好的漆。226AZ91D镁合金表面处理层的去除方法去除AZ91D镁合金表面处理层的方法可分为物理方法和化学方法。物理方法主要有机械打磨，湿砂喷射清洗、超声波清洗、高压水射流清洗、流化床清洗、激光清洗。化学方法主要有酸洗、碱洗和有机溶剂清洗。其中，化学方法操作简单，可处理各种复杂形状镁合金零件，设备要求不高，利于大批量生产处理。一般情况下，酸洗可用于清除镁合金表面的阳极微弧氧化膜、化学转化膜和金属镀层，碱洗和有机溶剂清洗可用于清除镁合金表面的有机涂层以及油脂污染物。23试验方案流程回收处理AZ9LD镁合金笔记本外壳，首先需要对回收的报废笔记本电脑外壳进行分类并进行清洗。笔记本电脑在使用、报废收集、废品运输过程中，会沾上或混入各种污染物，比如灰尘、污泥等，清洗过程能将这样的污染物大量地除掉。清洗之后的镁合金笔记本电脑外壳在干燥之后即可进行去除有机涂层的处理。AZ91D镁合金笔记本电脑外壳表面的有机涂层主要是环氧树HTTP/WWWITF7COM/电脑回收电脑回收第2章AZ9LD镁合金表面涂层的去除试验脂和丙烯酸树脂，本论文采用碱性溶液来去除有机涂层。已经去除有机涂层的镁合金试块需要进行表面X射线光电子能谱分析，以检验镁合金表亟的有机涂层是否去除完全。如果有机涂层去除效果没有达到要求，需要对碱性溶液进行重新选择和调整。AZ91D镁合金笔记本电脑外壳的回收处理方案流程如图24所示。图24镁合金回收试验方案流程HTTP/WWWITF7COM/电脑回收西北工业大学工程硕士学位论文24AZ91D镁合金表面涂层的去除试验设计去除AZ91D镁合金表面的有机涂层要求有很大的加热槽，在工艺试验阶段可采用水浴加热的方法进行。试验设备和工具恒温加热炉、铁架台、1000ML烧杯1个、300ML烧杯5个，250ML量筒、物理天平、玻璃棒、温度计、镊子、橡胶手套、药品盘。试验药品NAOH、KOH、无水乙醇、NAH2P04、NA3P04、NA2CO”NA2SI03、NAEHP04、十二烷基苯磺酸钠表面活性剂。21恒温电磁加热炉2铁架台3温度计4大烧杯5水浴加热液面6碱性溶液7小烧杯8支撑架图25AZ91D镁合金表面有机涂层去除试验示意图参考镁合金表面处理流程图图21，再根据笔记本电脑生产商的18HTTP/WWWITF7COM/电脑回收第2章AZ91D镁合金表面涂层的去除试验镁会金产品表蕊处理层的组成，制定出去除镁合金表面有机涂层的工艺流程1清水冲洗镁合金笔记本外壳表面的污物；2用配制好的碱性溶液去除镁合金表面的有机涂层，时间控制在L小时以内。用玻璃棒进行搅拌；3用4050的清水清洗处理过的镁合金表面；4检验镁合金表面有机涂层的去除效果。25镁合金回收熔炼试验设计AZ91D镁合金回收熔炼试验是保证镁合金回收效果的关键环节。回收熔炼试验一方面可以净化回收镁合金的成分，另一方面通过比较熔炼带有有杌涂层的镁合金与熔炼去除有机涂层的镁合金的性能，可找出先去除有机涂层再熔炼回收镁合金与直接熔炼回收镁合盒相比有哪些优势和不足。试验设备与工具电磁加热熔炼炉、温度控制器、保护气体流量控制器、炉内温度传感器、浇铸模具、加热模具用的电炉、石棉手套，搅拌用的铁棒、红外测温器。主要的试验设备如图25、图26和图27所示。试验物品镁合金笔记本外壳、SF,、氮气、LU一2精练剂、灭火砂。19HTTP/WWWITF7COM/电脑回收西北工业大学工程硕士学位论文圈25熔炼镁台金用的电加热炉图26熔炼温度控制器图27保护气体流量控制器AZ91D镁合金回收熔炼试验步骤如下1将清洁、干燥的镁合金试块预热到150；2将坩埚预热到暗红色，然后加入预热后的镁合金试块，加入镁合金试块后立即往镁合金熔体中通入SF,和2的混合气体其中瓯的含量为03，以防止镁合金被氧化3将温度升高至730“C740“2范围，将搅拌器沉入熔液中深度23处，由上至下垂直搅拌合金液L3MIN，直到合金液呈现镜面光泽为止，同时在搅拌过程中往液面连续均匀撒上精炼熔剂IU一2，进行除渣处20HTTP/WWWITF7COM/电脑回收第2章AZ91D镁合金表面涂层的去除试验理，熔荆消耗量约为熔体质量的1525N4温度降至700720“C浇铸光谱分析试样，进行试样化学成分的炉前光谱分析；5补充AI、MN等合金元素。直到熔体化学元素成分符合ZA91D的ASTM标准要求；6将合金液温度升到730“C740“C，并静置1020MIN，然后浇铸断口试样，检查断口合格后，降温到浇铸温度进行浇铸7浇铸试样前将模具温度加热到400。26回收镁合金材料的性能测试试验设计回收处理过的AZ9LD镁合金需要进行力学性能、耐腐蚀性能和化学成分的测试，以检验回收处理的镁合金试样是否达到一次AZ9LD镁合金的性能指标。261AZ9LD镁合金力学性能试验设计AZ91D镁合金主要作为产品外壳等结构材料使用，回收再利用的镁合金材料的力学性能必须达到原有一次镁合金的水平。针对AZ91D镁合金的力学性能测试试验采用的是金属材料室温拉伸试验，参考中华人民共和国国家标准GBT22820024引试验设备采用TINIUS0LSENH100KT万能材料试验机、PS50C0202引伸计。试验温度要求在室温10“C35范围内进行，拉伸速率为01MMS。AZ91D镁合金拉伸试验圆形截面棒料试样如图28和图29所示。拉伸试验试样至少需要有3个，以减小试验误差。HTTP/WWWITF7COM/电脑回收西北工业大学工程硕士学位论文图28镁合金拉伸试验试样尺寸单位MM图29镁合金拉伸试验加工试样镁合金密度比较钢铁材料的密度小很多，拉伸试验试样的尺寸要求与钢试样不同。图28中标出AZ91D镁合金试样总长度为150MM，原始标距50MM，引伸计标距为60MM，过渡弧半径为8MM，试样标距部分直径10MM，试样夹持端直径14RAM。262AZ91D镁合金耐腐蚀性能试验设计AZ91D镁合金耐腐蚀性能是镁合金回收过程中最关键的性能指标，因为镁合金的耐蚀性在回收处理过程中变化最大，从而直接影响到镁合金回收处理之后是否能够再利用，以实现节约材料和能源，降低生产成本，减少污染和浪费，保护环境的目标。检测AZ91D镁合金耐蚀性可采用人造气氛腐蚀盐雾试验，试验方法参考中华人民共和国国家标准GBT10125199714“”J。试验采用氯化钠中性溶液进行盐雾试验，试验要求氯化钠试剂采用化学纯以上试剂，将氯化钠溶于导电率不超过208CM的蒸馏水或去离子水中，其浓度为5。在25时，配制的溶液密度在1025522HTTP/WWWITF7COM/电脑回收第2章AZ91D镁合金表面涂层的去除试验104009CM3范围内。溶液PH值控制在6572之间。试验前先将试样在超声清洗装置内清洗干净，试验时间为96小时，试验结束后测试试样的质量变化。263AZ91D镁合金化学成分检测试验回收处理后的AZ91D镁合金化学成分要求与一次AZ91D镁合金完全相同，符合ASTM标准。这也是回收处理AZ91D镁合金最基本的要求。检验回收处理AZ91D镁合金的化学成分采用光谱分析法。检验化学成分要求镁合金熔体除杂质、除气之后，根据炉前检验的结果及时调整熔体化学成分，即主要合金元素铝A1、锌ZN、锰MN等的含量，并检验有害的杂质元素铁FE、镍NI、铜CU是否超标。表22列出了了AZ91D的主要化学成分表22AZ91镁合金的化学成分质量分数合金牌号ALZNM11说明AZ91D9OO68O13低FE、NI、CU27本章小结本章主要分析了AZ91D镁合金笔记本电脑外壳表面处理层的组成、各层的成分以及处理层加工工艺，针对地设计出了去除表面层试验、再熔炼及其性能试验方案。处理层设计出相应的回收处理方案、评价标准。23HTTP/WWWITF7COM/电脑回收西北工业大学工程硕士学【芷论文第3章AZ91D镁合金产品表面涂层去除工艺及规律31前言镁合金报废产品回收处理困难，最主要的原因就是回收的镁合金表面覆盖着表面处理层以及各种污染物，这些表面附着物不同于压铸过程中产生的废料只含有容易去除的脱膜剂。镁合金表面处理层对基体的附着力强具有较高的耐腐蚀性和耐磨性，一般的清洗方法很难将这些表面处理层清除。如果镁合金报废产品未清除表面处理层就进行熔炼。必将在熔炼过程中产生大量夹杂物并排除大量的有害气体，影响镁合金回收处理的质量。本章主要研究AZ91D镁合金表面有机涂层的去除工艺及其规律。通过比较选择最佳的碱性溶液去除镁合金表面有机涂层，在试验过程中寻找最佳的碱性溶液成分比例，最终总结出碱性溶液去除镁合金表面有机涂层的一些规律。32碱性溶液对AZ91D镁合金表面有机涂层的去除效果比较用有机溶剂去除镁合金表面有机涂层效率高，处理条件为常温，对金属的腐蚀性小，施工简单，但是多数有机溶剂有毒，易挥发，易燃烧，成本高，脱漆后产生的废液不容易回收处理。虽然碱溶液去除有机涂层时，需要加热，而且要有脱漆槽和清洗槽等专用的处理设备，但是生产成本低、使用安全，对人体影响小。因此，本论文在设计去除有机涂层方案时不采用有机脱漆剂，而使用以无机碱液为主的溶液。通过查阅相关文献唧59，本论文列出了5种碱性溶液用于进行去除AZ91D镁合金表面有机涂层的研究，如表31至表35所示。表31至表35列出的五种碱性的溶液中溶液2和溶液3为弱碱性溶液，其余为强碱性溶液，三种强碱性溶液的主要脱漆成分为NAOH或KOH，溶液L的浓度较小，溶液4和溶液5的成分相似，溶液5的成分是参考了日本富士通公司去除镁合金制成的笔记本电脑外壳表面有机涂层的配方LL“。一24HTTP/WWWITF7COM/电脑回收第3章AZ91D镁合金产品表面涂层的去除工艺及规律表3一L溶液L中的物质及其配比单位T原料名称配比原料名称配比NAOH12乙醇2NAZC032才83十二烷基苯磺酸钠。L表32溶液2中的物质及其配比单位WT原料名称配比原料名称配比NAH2P047软皂05NA3PO,5水玻璃NA2SI0325NA2C0325水825表33溶液3中的物质及其配比单位_T原料名称配比原辩名称配比NA3P0415重铬酸钾K2CK403NA2S1031水97表面活性剂O2表34溶液4中的物质及其配比单位WT原料名称配比原料名称配比NAOH15水玻璃NA2SI0310乙醇35水39表面活性剂L表35溶液5中的物质及其配比单位T原料名称配比原料名称配比NAOH15KOH14乙醇35表面活性剂2水3425HTTP/WWWITF7COM/电脑回收西北工业大学工程硕士学位论文按照溶液L表31的成分配制溶液，由于溶液中含有乙醇，虽然溶液温度升高可以使分子热运动程度增强，有利于有机涂层的去除，但是乙醇的沸点为78，所以只将溶液加热至70并保温，不仅可以减少乙醇的挥发，又能育利于涂层的去除。溶液温度达到70后，将带有有机涂层的镁合金试块放入溶液中浸泡15小时，再用4050的温水将试块表面的碱液冲洗干净。结果试块表面的有机涂层没有发生脱落，如图31所示。图31溶液1去除镁合金表面有机涂层的效果溶液L原有配方对AZ91D镁合金表面有机涂层没有去除效果，于是将溶液1的溶质成分浓度提高一倍，改进后的溶液成分如表36所示。在同样条件下再次进行试验。图32修改成分的溶液1去除镁合金表面有机涂层的效果26HTTP/WWWITF7COM/电脑回收第3章AZGLD镁合金产品表面涂层的去除工艺及规律表36改进后的溶液1中的物质及其配比单位WT原料名称配比原料名称配比NAOH24乙醇4NA2C034永66十二烷基苯磺酸钠2将重新配制的溶液再次加热到70，并保持恒温。然后往溶液中放入另一镁合金试块。15小时之后将试块从溶液中取出并用4050的温水将试块冲洗干净，试块表面的有机涂层仍然存在，如图32所示，可见按照溶液L成分配制的碱液不能去除AZ91D镁合金表面的有机涂层。溶液2的主要成分都是在水溶液呈碱性的盐，配制的溶液为弱碱溶液，使用过程中危险性相对要小得多。溶液2的成分及比例参考了文献5559】，文献中成分如表37所示。表37文献76】中的溶液配方单位坩原料名称配比原料名称配比NAH2P040784软皂0049NA3P040588NAZSI030294NA2C030294水97991从表37中可以看出溶液中没有易挥发的成分，因此可以将按照表37成分配制的溶液加热到90，以促进对有机涂层的去除。溶液在90下保持恒温之后可向溶液中加入带涂层的镁合金试块，保温1。5小时，然后从溶液中取出试块清洗干净，发现试块表面涂层没有发生脱离，如图33所示。从袭37中可以看出溶液的浓度太小，因此将表37中各溶质的添加量提高10倍，溶质的在溶液中的浓度因此上升了约85倍，如表32所示，形成溶液2。同样按照表32配制的溶液加热到90保温，再将试块浸入溶液中并施以搅拌，15小时后取出试块用温水洗赢试块表面的有机涂层只有少量点状脱27HTTP/WWWITF7COM/电脑回收西北工业大学工程硕士学位论文离，有机涂层的颜色发生一些变化，如图34所示。图33原溶液2去除镁合金表面有机涂层效果图34改进溶液2去除镁合金表面有机涂层效果溶液3的成分如表33所示，由于溶液中使用了重铬酸钾，该物质对于去除基体表面的有机物有一定的效果，但是六价的铬离子对人体有害，能引起溃疡甚至导致细胞癌变，因此应该尽量控制溶液的浓度。按照表3，3配制的溶液加热到90之后保温，将试块浸入溶液中15小时，试块表面的有机涂层没有发生变化，如图3。5所示。考虑到乙醇的沸点较低，按照溶液4配制的溶解只加热到70，保温，然后向溶液中加入试块，浸泡15小时。试验结束后观察到的镁合金试块表面有机涂层中大部分的面漆黑色从试块上脱落，剩下的面漆呈不连续分布，一28HTTP/WWWITF7COM/电脑回收第3章AZGLD镁合金产品表面涂层的去除工艺及规律图35溶液3去除镁台金表面有机涂层的效果半以上的底漆灰色仍然附着在试块匕脱离的部分也可以见到点状的底漆如图36所示。图36溶液4在无搅拌时去除有机涂层的效果为了增强有机涂层去除效果，在使用溶液4去除涂层过程中添加搅拌。在搅拌作用下，新加入的试块在浸泡30RAIN之后，表面的有机涂层有97脱离了试块，包括面漆和底漆，露出了灰白色的化学转化膜层。最终仅用了