专利摘要

本发明公开了一种废弃稀土荧光粉增强铝基复合材料及制备方法，属于资源回收利用及金属基复合材料领域。复合材料基体为纯铝或铝合金，增强颗粒为废弃红色稀土荧光粉，增强颗粒在复合材料中所占重量百分比为0.5～40％。复合材料的制备工艺包括球磨、压块、热挤压等步骤。本发明可使废弃稀土荧光粉得到有效利用，减少环境污染，并可获得一种具备良好性能的新型铝基复合材料。

权利要求

1.一种废弃稀土荧光粉增强铝基复合材料，其特征在于，复合材料的基体为纯铝或铝合金，增强相为废弃稀土荧光粉，增强相在复合材料中所占重量百分比为0.5～40％。

2.按照权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的纯铝中铝元素含量大于99.0wt.％，所述的铝合金为Al-Cu、Al-Mn、Al-Si、Al-Mg或Al-Zn系铝合金。

3.按照权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的废弃稀土荧光粉为红色稀土荧光粉，其主要成分为Y₂O₃:Eu³⁺。

4.制备权利要求1-3的任一项废弃稀土荧光粉增强铝基复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将废弃的稀土荧光粉与纯铝或铝合金粉末混合，在球磨机中球磨0.5～5小时；

2)将步骤1)中获得的混合粉末在压力机中压制成块，压制压强为20～200MPa；

3)将步骤2)中获得的混合粉末块热挤压成形，获得废弃稀土荧光粉增强铝基复合材料，热挤压温度为250～450℃，挤压比为5～25。

5.按照权利要求4的方法，其特征在于，所述的纯铝或铝合金材料粉末，粉末粒径为10～150μm。

说明书

技术领域

本发明涉及一种废弃稀土荧光粉增强铝基复合材料，特别是利用工业或民用照明或3C领域废弃稀土荧光粉制备铝基复合材料，属于资源回收利用及金属基复合材料领域。

背景技术

稀土是不可再生的重要战略资源，广泛应用于高新技术尤其是新型材料开发。荧光材料(90％用于稀土荧光灯制造)是稀土资源消耗的重要领域，被广泛应用于液晶屏、发光二极管、电脑和稀土荧光灯等产品中。目前，上述电子产品淘汰或失效后，国内处理方式几乎都是作为生活垃圾填埋或焚烧处理，不但资源利用率极低，环境污染也十分严重，与日本等发达国家稀土回收利用技术存在相当大的差距。

当前，国内外稀土荧光粉的再生利用研究领域主要关注采用湿法(或火法)冶金工艺提取稀土元素(或Y₂O₃等稀土氧化物)。如Shimizu等人采用溶解与CO₂超临界萃取相结合的技术回收稀土荧光粉废料中的稀土元素Y、Eu；Nakamura等人通过硝酸浸取-有机溶剂萃取回收废弃荧光灯中稀土元素Y、Tb、Eu。上述回收工艺在提取纯稀土元素等方面具有其特色，但是也存在回收步骤繁琐、废水难以回收造成环境二次污染、回收成本高等问题。梅光军等采用盐酸、氨水和草酸，通过浸出、沉淀分离方法，从废弃稀土荧光粉中成功回收Y₂O₃，但是该工艺仍然存在回收成本高、工艺步骤冗长、废水废渣等难以回收造成二次污染等问题，同时回收获得的Y₂O₃颗粒结晶质量较差、粒径尺寸较粗大，难以满足直接应用的要求，一般用于进一步提炼Y元素的原材料。综上，现有研究对废弃稀土荧光粉的回收利用进行了一定的研究，但也存在回收成本高、易造成二次污染的等不足。

颗粒增强铝基复合材料具有高比强度、低密度、耐热性好等特点而广泛受到研究，复合材料中的增强相氧化物或碳化物陶瓷颗粒，如Al₂O₃、SiC、TiC等，这些陶瓷颗粒一般为高纯颗粒，存在价格较高等不足。

发明内容

本发明针对现有废弃稀土荧光粉资源回收利用技术中的不足及当前金属基复合材料制备工艺现状，提出一种废弃稀土荧光粉制备铝基复合材料。本发明可使废弃稀土荧光粉得到有效利用，减少环境污染，并可获得一种具备良好性能的新型铝基复合材料。

本发明的一种废弃稀土荧光粉增强铝基复合材料，其特征在于，基体材料为纯铝或铝合金，增强相为废弃的稀土荧光粉，增强相在复合材料中所占重量百分比为0.5～40％。纯铝中铝元素含量大于99.0wt.％，铝合金为Al-Cu、Al-Mn、Al-Si、Al-Mg或Al-Zn系的铝合金。废弃的稀土荧光粉优选废弃的红色稀土荧光粉。废弃红色稀土荧光粉的主要成分为Y₂O₃:Eu³⁺。

复合材料的制备工艺包括以下步骤：

1)将废弃的稀土荧光粉与纯铝或铝合金粉末混合，在球磨机中球磨0.5～5小时；

2)将步骤1)中获得的混合粉末在压力机中压制成块，压制压强为20～200MPa；

3)将步骤2)中获得的混合粉末块热挤压成形，获得废弃稀土荧光粉增强铝基复合材料，热挤压温度为250～450℃，挤压比为5～25。

纯铝或铝合金(Al-Cu、Al-Mn、Al-Si、Al-Mg或Al-Zn系)粉末的粒径为10-150μm，。

废弃稀土荧光粉(尤其是红色稀土荧光粉)中含有大量稀土氧化物颗粒，且稀土荧光粉粒径较细小，作为铝基复合材料的有效强化相颗粒，可显著提高材料的性能。因此，利用废弃稀土荧光粉制备铝基复合材料在废弃资源回收利用及开发新型、低成本、高性能复合材料等方面具有重要的研究和应用意义。

本发明可使废弃荧光粉得到有效回收和利用，避免了利用过程中的二次污染，同时，利用废弃稀土荧光粉作为原料来源广泛，降低了铝基复合材料的成本，复合材料的制备工艺简单，复合材料具有良好的性能(如复合材料型材的抗拉强度大，延伸性好)，具有良好的应用和开发前景。

附图说明

图1：废弃稀土荧光粉增强铝基复合材料制备工艺流程图；

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

纯铝或铝合金(Al-Cu、Al-Mn、Al-Si、Al-Mg或Al-Zn系)粉末的粒径为10-150μm，废弃的红色稀土荧光粉平均粒径不超过10μm。

实施例1:

取纯铝粉24克，其成分(重量百分比)为Si：0.15％，Fe：0.18％，Cu：0.02％，Zn：0.02％，Mn：0.01％，Mg：0.01％，其余为Al，纯铝粉粒径为10μm。取废弃红色稀土荧光粉准晶颗粒16克，即稀土荧光粉添加量为复合材料的40％(重量百分比)。按如下步骤制备复合材料：

1)将红色稀土荧光粉与纯铝粉末混合，在球磨机中球磨5小时；

2)将步骤1)中获得的混合粉末在压力机中压制成块，压制压强为20MPa；

3)将步骤2)中获得的混合粉末块在反挤压模具中挤压成形，获得废弃稀土荧光粉增强铝基复合材料，挤压温度为250℃，挤压比为25。

所制备的复合材料型材的抗拉强度：165MPa，断后延伸率：2.1％。

实施例2:

取铝合金粉36克，其成分(重量百分比)为Mg:1.1％，Si:0.62％，Fe:0.65％，Cu:0.29％，Mn:0.13％，Zn:0.22％，Cr:0.11％，Ti:0.16％，其余为Al，铝合金粉粒径为96μm。取废弃红色稀土荧光粉准晶颗粒4克，即稀土荧光粉添加量为复合材料的10％(重量百分比)。按如下步骤制备复合材料：

1)将红色稀土荧光粉与纯铝粉末混合，在球磨机中球磨2小时；

2)将步骤1)中获得的混合粉末在压力机中压制成块，压制压强为75MPa；

3)将步骤2)中获得的混合粉末块在反挤压模具中挤压成形，获得废弃稀土荧光粉增强铝基复合材料，挤压温度为350℃，挤压比为16。

所制备的复合材料型材的抗拉强度：185MPa，断后延伸率：7.2％。

实施例3:

取铝合金粉39.8克，其成分(重量百分比)为Cu:4.5％，Mg:1.6％，Si:0.51％，Fe:0.45％，Mn:0.72％，Zn:0.18％，Cr:0.12％，Ti:0.18％，其余为Al；铝合金粉粒径为150μm。取废弃红色稀土荧光粉准晶颗粒0.2克，即稀土荧光粉添加量为复合材料的0.5％(重量百分比)。按如下步骤制备复合材料：

1)将红色稀土荧光粉与纯铝粉末混合，在球磨机中球磨0.5小时；

2)将步骤1)中获得的混合粉末在压力机中压制成块，压制压强为200MPa；

3)将步骤2)中获得的混合粉末块在反挤压模具中挤压成形，获得废弃稀土荧光粉增强铝基复合材料，挤压温度为450℃，挤压比为5。

所制备的复合材料型材的抗拉强度：210MPa，断后延伸率：9.7％。

尽管这里已详细列出并说明了优选实施例，但是本领域技术人员可知，可在不脱离本发明精髓的情况下进行各种改进、添加、替换等，这些内容都被认为处于权利要求所限定的本发明的范围之内。

一种废弃稀土荧光粉增强铝基复合材料及制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。