(57)【要約】  本発明は、２ＸＸＸシリーズまたは７ＸＸＸシリーズのアルミニウム合金スクラップを使用してアルミニウム合金インゴットを製造する方法において、（ｉ）２ＸＸＸシリーズまたは７ＸＸＸシリーズアルミニウム合金スクラップを供給し、（ｉｉ）任意には、スクラップ上に存在する油の分離を行ない、（ｉｉｉ）少なくとも１０℃の温度で第１の液体による前記スクラップの第１の処理作業を実施し、ここで前記第１の液体がｐＨ１〜５または８〜１３の水溶液であり、（ｉｖ）このように処理されたスクラップと第１の液体を分離し、（ｖ）第２の液体による前記スクラップの少なくとも１つの第２の処理作業を実施し、（ｖｉ）このように処理されたスクラップと第２の液体を分離し、（ｖｉｉ）このようにして得られた前記スクラップを溶融し、（ｖｉｉｉ）任意には、中間未加工形態で第１の固化を実施し、（ｉｘ）使用されたスクラップの等級シリーズのアルミニウム合金インゴットを鋳造する、アルミニウム合金インゴット製造方法に関する。本発明は同様に、前述の方法の工程以外に、使用されるスクラップの等級シリーズの前記アルミニウム合金インゴットの少なくとも１つの圧延、押出し、および／または鍛造工程を含む、航空機構造要素の圧延、押出し、および／または鍛造後の製造方法にも関する。
2017526814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２ＸＸＸシリーズまたは７ＸＸＸシリーズのアルミニウム合金スクラップを使用してアルミニウム合金インゴットを製造する方法において、
（ｉ）２ＸＸＸシリーズまたは７ＸＸＸシリーズアルミニウム合金スクラップを供給し；
（ｉｉ）任意には、スクラップ上に存在する油の分離を行ない；
（ｉｉｉ）少なくとも１０℃の温度で第１の液体による前記スクラップの第１の処理作業を実施し、ここで前記第１の液体がｐＨ１〜５または８〜１３の水溶液であり；
（ｉｖ）このように処理されたスクラップと第１の液体を分離し；
（ｖ）第２の液体による前記スクラップの少なくとも１つの第２の処理作業を実施し；
（ｖｉ）このように処理されたスクラップと第２の液体を分離し；
（ｖｉｉ）このようにして得られた前記スクラップを溶融し；
（ｖｉｉｉ）任意には、中間未加工形態で第１の固化を実施し；
（ｉｘ）使用されたスクラップの等級シリーズのアルミニウム合金インゴットを鋳造する、
アルミニウム合金インゴットの製造方法。
【請求項２】
前記第１の液体のｐＨが２〜４の間に含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の液体がリン酸を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の液体が、少なくとも１つの非イオン性界面活性剤製品を含む、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記非イオン性界面活性剤製品が、エステル結合型製品、エーテル結合型製品および／またはアミド結合型製品の中から選択される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
典型的には１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、好ましくは１５ｋＨｚ〜３５ｋＨｚの周波数の超音波を用いた処理が、前記第１の処理作業中および／または前記第２の処理作業中に実施される、請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
最後の液体による前記スクラップの最後の処理作業の後、液体残留量が３重量％を超えないような形で最後の処理用液体とスクラップが分離され、かつ／または炉内において、典型的には６０〜３５０℃、好ましくは８０〜３００℃、さらにより好ましくは１０５〜１３０℃の温度で熱処理を行うことによってスクラップが乾燥される、請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
前記第２の液体が、本質的に水を含み、有利には第２の液体が脱イオン水である、請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
第２の液体が水溶液であり、この水溶液のｐＨは、
（ｉ）第１の液体が１〜５のｐＨを有する場合、第１の液体のｐＨより高く、あるいは、
（ｉｉ）第１の液体が８〜１３のｐＨを有する場合には、第１の液体のｐＨより低く、有利には、第２の液体のｐＨは、第１の液体のｐＨと７との間に含まれる、
請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの界面活性剤、好ましくは非イオン性界面活性剤が第２の液体中に添加される、請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
スクラップの処理作業が連続的に実施され、処理用液体が、スクラップの流れとは反対の流れで循環する、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の液体が、スクラップ補給体積流量の少なくとも０．１倍、好ましくはスクラップ補給体積流量の０．２〜１倍、より好ましくはスクラップ補給体積流量の０．３〜０．８倍の体積流量で前記第１の液体を補給し、導入される第１の液体の流量が、第１の処理作業と第２の処理作業の間で移される材料の５０重量％、好ましくは２０重量％、より好ましくは１０重量％を超えない、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記スクラップが、好ましくはＡＡ２０５０、ＡＡ２０５５、ＡＡ２０６０、ＡＡ２０６５、ＡＡ２０７０、ＡＡ２０７６、ＡＡ２０９０、ＡＡ２０９１、ＡＡ２０９４、ＡＡ２０９５、ＡＡ２０９７、ＡＡ２０９８、ＡＡ２０９９、ＡＡ２１９５、ＡＡ２１９６、ＡＡ２１９７、ＡＡ２１９８、ＡＡ２１９９、ＡＡ２２９５、ＡＡ２２９６、ＡＡ２２９７、ＡＡ２３９７の少なくとも１つの中から選択されるＡｌ−Ｌｉタイプの２ＸＸＸ合金である、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１４】
スクラップの溶融に由来するインゴット中の金属割合が、５重量％以上、好ましくは１５重量％以上、より好ましくは２５重量％以上である、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
第１および第２の液体による処理に由来するスクラップが、圧縮されて溶融炉内に導入され、そこから、圧延、鍛造および／または押出しのために直接使用可能なインゴットが鋳造される、請求項１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
航空機構造要素の製造方法において、請求項１〜１５のいずれか１つに記載の方法の工程以外に、
−  使用されるスクラップの等級シリーズのアルミニウム合金の前記インゴットの少なくとも１つの圧延、押出し、および／または鍛造工程、
を含み、前記航空機構造要素が、胴体を構成する要素、例えば胴体スキン、胴体スチフナまたはストリンガ、気密隔壁、胴体フレーム、翼、例えば翼型スキン、スチフナ、リブ、および翼桁、ならびに水平および垂直のスタビライザで特に構成される尾翼、ならびに床の形鋼、座席レール、および扉などの中から選択される、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対応する等級シリーズの合金のスクラップ（機械加工の切り屑または切れ端などの再生利用用原料）からの２ＸＸＸシリーズまたは７ＸＸＸシリーズアルミニウム合金のインゴットの製造に関する。本発明は、詳細には、航空宇宙産業の製造方法に由来するスクラップの再生利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の産業において、中間製品の機械加工、加工、切断などの方法により完成される金属製品の製造方法は、機械加工の切り屑および切れ端を大量に発生させる。本明細書では、これらの廃棄物を「スクラップ」という用語で呼称するが、この用語は、再生利用用の生成物（アルミニウム）を呼称するために「アルミニウムおよびアルミニウム合金−用語と定義−第３部：スクラップ（再生利用用原料）」と題された規格ＥＮ１２２５８−３中で使用されているものである。航空宇宙産業は、航空機の多くの構造部品および構成要素が大型部品の一体機械加工によって得られることから、特に大量のスクラップを発生させる。しかしながらスクラップは、他のアルミニウム合金、またはステンレス鋼およびチタンなどの航空機製造で使用される他の材料との混合物であることを理由として、多くの場合直接再生利用するのが困難である（Ｗｉｌｓｏｎら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｄｅ  Ｐｈｙｓｉｑｕｅ  Ｃ−７５  １９８７）。こうして、航空機製造用合金の機械加工廃棄物は、例えば多くの場合、成形製品向けのアルミニウム−ケイ素合金の形で再生利用される。本明細書の以下の部分では、この再利用方法を「通常の手順」と呼ぶ。この方法は、金属の価値を部分的に喪失させ、さらには航空機産業由来のスクラップ全体を吸収することが近い将来においてもはやできなくなるであろう。
【０００３】
同様に、スクラップから航空宇宙の利用分野向けのアルミニウム合金製品を製造することも可能である。こうして、仏国特許発明第２８０１０６０号明細書および仏国特許発明第２９０２８００号明細書は、機械加工の切り屑または切れ端などの再生利用用原料からの２ＸＸＸシリーズまたは７ＸＸＸシリーズ合金製の製品および半製品の製造について記載している。この再生利用は、一部の不純物の精製工程によって可能になる。この再利用方法を、本明細書の以下の部分では「航空機製造手順」と呼ぶ。
【０００４】
スクラップの再生利用の問題は、Ａｌ−Ｌｉタイプの２ＸＸＸシリーズまたは７ＸＸＸシリーズ合金について特に顕著である。「Ａｌ−Ｌｉタイプの２ＸＸＸシリーズまたは７ＸＸＸシリーズ合金」とは、ここではリチウム含有量が０．２重量％超、好ましくは０．５重量％超である全ての２ＸＸＸシリーズまたは７ＸＸＸシリーズ合金のことである。これらの合金の共通点は、リチウムの酸化性に関連する特別な予防措置の必要性である。リチウムを含有するアルミニウム合金は、従来のアルミニウム合金より低密度であり、そのため航空機部品の重量を削減するために極めて有望である。しかしながら、Ａｌ−Ｌｉタイプの２ＸＸＸシリーズまたは７ＸＸＸシリーズ合金は、リチウム固有のコスト、鋳造工場での金属の製錬コストおよびスクラップの再生利用の難しさという３つの理由から、リチウムを含まない合金製品よりも著しく高価である。
【０００５】
実際、「航空機製造手順」におけるＡｌ−Ｌｉタイプの合金のスクラップの再生利用は困難であることが分かっている（Ｗｉｌｓｏｎら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｄｅ  Ｐｈｙｓｉｑｕｅ  Ｃ−７５  １９８７）。
【０００６】
国際公開第２００７／０１０５１３号は、特に、液体金属床の表面に、不活性ガスなどの高価な消費材の使用を最小限に抑えることのできる制御された厚みを有する浮動クッションを作り出すような形で、初期の液体金属床上にスクラップを投入する、リチウムを含むアルミニウム合金スクラップの溶融方法を教示している。
【０００７】
既知の方法は、特にナトリウムなどの一部のアルカリ元素、またはカルシウムなどのアルカリ土類元素、さらには鉄などの一部の金属の含有量の増加のため、「航空機製造手順」において再溶融によって得られるインゴットの再生利用を必ずしも可能にするものでないということが確認された。アルミニウムの鋳造の際に適切な袋の中で塩素処理を行うことにより、アルカリ元素またはアルカリ土類元素を除去することは当業者にとって公知である。しかしながら、安全性および環境のために、特に塩素の使用に関連する制約を理由として、この気体を鋳造工場では使用しないことが有利であり、さらにＡｌ−Ｌｉタイプの２ＸＸＸシリーズまたは７ＸＸＸシリーズ合金の場合、この方法は、リチウムの大部分も同様に除去してしまうことから経済的に有利でないという欠点を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって発明が解決しようとする課題は、特にナトリウムなどのアルカリ元素、カルシウムなどのアルカリ土類元素、または鉄などの一部の金属のような望ましくない不純物の含有量を下げながら、細かく分割されたスクラップを有意な画分で取込むことを可能にする２ＸＸＸシリーズまたは７ＸＸＸシリーズのアルミニウム合金インゴットの新規の製造用アプローチを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の目的は、２ＸＸＸシリーズまたは７ＸＸＸシリーズのアルミニウム合金スクラップを使用してアルミニウム合金インゴットを製造する方法において、
（ｉ）２ＸＸＸシリーズまたは７ＸＸＸシリーズアルミニウム合金スクラップを供給し；
（ｉｉ）任意には、スクラップ上に存在する油の分離を行ない；
（ｉｉｉ）少なくとも１０℃の温度で第１の液体による前記スクラップの第１の処理作業を実施し、ここで前記第１の液体はｐＨ１〜５または８〜１３の水溶液であり；
（ｉｖ）このように処理されたスクラップと第１の液体を分離し；
（ｖ）第２の液体による前記スクラップの少なくとも１つの第２の処理作業を実施し；
（ｖｉ）このように処理されたスクラップと第２の液体を分離し；
（ｖｉｉ）このようにして得られた前記スクラップを溶融し；
（ｖｉｉｉ）任意には、中間未加工形態で第１の固化を実施し；
（ｉｘ）使用されたスクラップの等級シリーズのアルミニウム合金インゴットを鋳造する、
アルミニウム合金インゴットの製造方法である。
【００１０】
本発明のもう１つの目的は、航空機構造要素の製造方法において、上述の方法の工程以外に、使用されるスクラップの等級シリーズのアルミニウム合金の前記インゴットの少なくとも１つの圧延、押出し、および／または鍛造工程を含む航空機構造要素の製造方法であり、前記航空機構造要素が、胴体を構成する要素、例えば胴体スキン、胴体スチフナまたはストリンガ、気密隔壁、胴体フレーム、翼、例えば翼型スキン、スチフナ、リブ、および翼桁、ならびに水平および垂直のスタビライザで特に構成される尾翼、ならびに床の形鋼、座席レール、および扉などの中から選択される、製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るスクラップの処理ラインのスキームである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
別段の記載のない限り、合金の化学組成に関する全ての表示は、質量％で表わされている。したがって、「０．４Ｌｉ」なる数学的表現は、質量％で表わされたリチウム含有量の０．４倍を意味し、これは、必要な変更を加えて他の化学元素にも適用される。合金の呼称は、当業者にとっては公知であるアルミニウム協会規則にしたがう。
【００１３】
別段の記載がない限り、欧州規格ＥＮ１２２５８−１の定義が適用される。スクラップおよびその再生利用に関連する用語は、規格ＥＮ１２２５８−３中に記載されている。
【００１４】
「機械加工」という用語には、旋削、フライス削り、穴あけ、中ぐり加工、ねじ立て、放電加工、研削、研摩などのあらゆる材料除去方法が含まれる。
【００１５】
本発明に係る方法により再生利用され得るスクラップは、異なる形態の体裁をとることができるが、好ましくは細かく分割されたスクラップ、すなわち断面が５０ｍｍ2未満である要素で構成されたスクラップを含む。特に好ましい形態の１つは、規格ＥＮ１２２５８−３中で「ダライ粉」という語で言及されており、これは機械加工または他の作業によって生成される粒子、切り屑、削り屑で構成されたスクラップ産物を意味する。本発明の範囲内で再生利用され得るスクラップは、異なる状態、すなわち主としてバラ・スクラップおよび粉砕スクラップの体裁をとり得、構成する破片が充分に小さいサイズのものである場合、細粒状スクラップが適切であることもある。スクラップの寸法的特徴は、本発明の実施にとって重要である。スクラップが圧縮形態で供給される場合、圧縮解除工程が必要となる場合が極めて多い。
【００１６】
本発明の範囲内で使用可能なスクラップは、同様に体積質量によっても特徴付けされる。スクラップの見かけの体積質量は、以下の要領で測定される：すなわち、容量１リットルの円筒形容器にスクラップを充填し、スクラップを詰め込むような形で衝撃の小さい振動を発生させる。この作業を、容器が縁ぎりぎりまで満たされるまで反復する。充填された容器の重量から空の容器の重量を差し引いたものにより、スクラップの見かけの体積質量を決定することができる。スクラップの見かけの体積質量が０．０５〜０．８ｔ／ｍ3（立米あたりのトン）、好ましくは０．１〜０．７ｔ／ｍ3、そしてさらに一層有利には０．２〜０．４ｔ／ｍ3であることが好ましい。
【００１７】
本発明者らは、少なくとも１０℃の温度で第１の液体による第１の処理作業をスクラップに施し（前記第１の液体はそれぞれｐＨ１〜５または８〜１３の酸性または塩基性水溶液である）、その後ひき続き第２の液体による少なくとも１つの第２の処理作業を施した場合に、スクラップの溶融後に得られるインゴットの化学組成が著しく改善され得ることを確認した。有利には第１の液体は酸性であり、そのｐＨは、１〜５、好ましくは２〜４、より好ましくは２〜３である。特にリン酸、硫酸または硝酸などの無機酸、あるいは特に酢酸、クエン酸、スルファミン酸などの有機酸を、単独で、または所望の酸性水溶液を得るように組合せた形で使用することができる。好ましくは、第１の液体はリン酸を含む。酸性の第１の液体による処理は、塩基性の第１の液体による処理に比べ、望ましくない不純物の除去のためにはより効果的である。塩基性の第１の液体の場合、有機塩基、アンモニア水ベースの製品、および／または無機塩基を使用することができ、特に、例えばソーダまたは苛性カリのようなアルカリ塩、例えば石灰のようなアルカリ土類が典型的に使用される。ケイ酸塩を含む塩が有利である。第１の液体による処理温度は、有利には２０〜８０℃である。
【００１８】
一般にスクラップは、エマルジョンまたはストレート油であってよい潤滑油で被覆されており、本明細書中で潤滑油は「油」なる用語で一般化されている。スクラップ上に存在する油の量は、スクラップが発生する製造工程および金属除去に使用される技術に応じて変動する。こうして、圧延プレートの皮むき作業の際に得られるスクラップ上に存在する油の量は、概して少ない。反対に、機械加工作業に由来するスクラップ上に存在する油の量ははるかに多い。
【００１９】
本発明者らは、洗剤のみ、すなわち界面活性剤製品または界面活性剤とも呼ばれる界面活性を備えた少なくとも１つの化合物を含む製品を用いたスクラップの脱脂では、再生利用後の望ましくない不純物の含有量を有意な形で減少させることができないことを確認した。しかしながら、酸性または塩基性の第１の水溶液での第１の処理作業の前に、典型的には脱水または遠心分離、あるいは有機溶媒または中性ｐＨ洗剤を用いた処理により、予め油を分離する工程が、第１の処理作業の際に第１の液体から過度に高い油汚染を回避するために有利であることが判明し得る。
【００２０】
有利には、第１の液体は少なくとも１つの界面活性剤製品を含む。好ましくは界面活性剤製品は、望ましくない不純物の含有量をさらに減少させることができることから、非イオン性界面活性剤製品である。適切な非イオン性界面活性剤製品としては、典型的にはＲが非極性鎖でＲ’が極性鎖であるエステル結合Ｒ−ＣＯ−Ｏ−Ｒ’を有する製品、例えばステアリン酸エチレングリコールなどのグリコールエステル、例えばステアリン酸グリセロールなどのグリセロールエステル、ポリオキシエチレングリコールエステル、ソルビタンエステル、およびポリオキシエチレンソルビタンエステル、つまりより一般的にはＴｗｅｅｎまたはポリソルベートと呼ばれているもの、糖エステル、典型的にＲが非極性鎖でＲ’が極性鎖であるエーテル結合Ｒ−Ｏ−Ｒ’を有する界面活性剤、例えば式Ｃ8Ｈ17Ｃ6Ｈ4（ＯＣ2Ｈ4）9-10ＯＨ）のＴｒｉｔｏｎ(登録商標)Ｘ１００などの脂肪族アルコールエーテルおよびポリオキシエチレングリコールエーテル、典型的にＲが非極性鎖でＲ’が極性鎖であるアミド結合Ｒ−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ’を有する界面活性剤を挙げることができる。
【００２１】
第１の処理作業時間は、撹拌条件および処理されるスクラップの量と処理溶液の量の間の比率によって左右される。典型的には処理時間は、数分から数十分の間である。前記第１の作業を、ロット毎に不連続的に、または連続的に実施することができる。有利には前記第１の作業は、連続的にスクラップを補給することによって実施される。
【００２２】
有利には、前記第１の処理作業中、典型的に１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、好ましくは１５ｋＨｚ〜３５ｋＨｚの周波数で、超音波を用いた同時処理が実施される。
【００２３】
前記第１の処理作業の後、このように処理したスクラップと前記第１の液体を、有利には液体残留量が第１の作業から第２の作業へ移される材料の５０重量％、好ましくは２０重量％、より好ましくは１０重量％を超えないような形で分離する。移される材料は、移されるスクラップおよび導入された液体で構成されている。前記分離は、例えばデカンテーション、ろ過、脱水、遠心分離、および／または送風などの少なくとも１つの手段によって実施され得る。有利には前記分離は、液体残留量が、第１の作業から第２の作業へ移される材料の１０重量％を超えないような形で、遠心分離により実施される。
【００２４】
こうして分離されたスクラップは、次に第２の液体による第２の処理作業を受ける。
【００２５】
本発明の一実施形態において、前記第２の処理作業は濯ぎ作業であり、前記第２の液体は主として水を含み、有利には、この実施形態における第２の液体は、脱イオン水である。本発明のもう１つの実施形態において、前記第２の液体は、第１の液体のｐＨが１〜５である場合には第１の液体のｐＨよりも高いｐＨを有する水溶液であり、第１の液体のｐＨが８〜１３である場合には第１の液体よりも低いｐＨを有し、有利には第２の液体のｐＨは、第１の液体のｐＨと７との間に含まれる水溶液である。あらゆる場合において、前記第２の液体中に、少なくとも１つの界面活性剤、好ましくは第１の液体に対して考えられる添加剤として記載されているものと同じタイプの非イオン性界面活性剤を添加することが有利である。
【００２６】
有利には、前記第２の処理作業中に、典型的には１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、そして好ましくは１５〜３５ｋＨｚの周波数で、超音波を用いた同時処理が実施される。
【００２７】
他の液体による他の処理工程を、前記第１の処理作業と前記第２の処理作業の間、または前記第２の処理作業の後に追加することができる。各処理工程の間に、有利には遠心分離によって、このように処理されたスクラップと処理用液体を、好ましくは液体残留量が移される材料の５０重量％、好ましくは２０重量％、より好ましくは１０重量％を超えないような形で分離する。有利には、この方法には第１および第２の処理作業しか含まれない。別の実施形態においては、この方法は第１および第２の作業に続いて第３の作業を含み、好ましくはこの第３の作業は、濯ぎタイプの作業である。
【００２８】
最後の液体による最後の処理作業の後、好ましくは遠心分離によって、有利には液体残留量が３重量％を超えないように最後の処理用液体とスクラップを分離し、かつ／または、典型的には６０〜３５０℃、好ましくは８０〜３００℃、さらに一層好ましくは１０５〜１３０℃の温度の炉内での熱処理によって、スクラップを乾燥させる。有利には、液体残留量が０．０５重量％を超えないような形で、遠心分離および乾燥を実施する。
【００２９】
好ましくは、スクラップの処理作業は連続的に実施され、処理用液体は、スクラップの流れとは反対の流れで循環する。有利には、前記第２の液体は、スクラップの補給体積流量の少なくとも０．１倍、好ましくは０．２〜１倍、より好ましくは０．３〜０．８倍の体積流量で前記第１の液体を補給し、導入される第１の液体の量は、典型的には第１の処理作業後の遠心分離のため、移された材料の５０重量％、好ましくは２０重量％、より好ましくは１０重量％を超えない。
【００３０】
図１は、本発明に係る方法の連続的実施形態を例示している。スクラップの流れは、二重矢印（１）により表わされ、液体の流れは、単純矢印（２、２１）によって表わされている。液体の流れは、スクラップの流れと反対である。スクラップは、適切な装置（６０）内に供給され油分離工程が施される。スクラップはその後、装置（３１）内での第１の液体を用いた第１の処理作業、装置（４１）内での第１の液体の分離、装置（３２）内での第２の液体を用いた第２の処理作業、装置（４２）内での第２の液体の分離が行われ、その後、乾燥させられ、再度溶融される。第１の液体は、装置（３１）に補給する第１の槽（５１）内で保管され、場合によっては再処理されかつ／または安定化される。第２の液体は、装置（３２）に補給する第２の槽（５２）内に保管され、場合によって再処理される。第２の液体は、第１の液体（２１）に補給を行う。
【００３１】
本発明の範囲内で再生利用され得るスクラップは、主として２ＸＸＸシリーズまたは７ＸＸＸシリーズ合金で構成され、これらの合金は典型的に混合されてはならない。リチウムを含まない２ＸＸＸシリーズまたは７ＸＸＸシリーズ合金のうち、適切な合金は、例えばＡＡ２Ｘ２４、ＡＡ２０２６、ＡＡ２０２７、ＡＡ２０２９、ＡＡ２１３９、ＡＡ２０５６、ＡＡ７０１０、ＡＡ７Ｘ４０、ＡＡ７Ｘ４９、ＡＡ７Ｘ５０、ＡＡ７Ｘ５５、ＡＡ７Ｘ７５、ＡＡ７Ｘ８１、ＡＡ７Ｘ８５である。有利には、本発明の範囲内で再生利用され得るスクラップは、主として、適切に選別されたＡｌ−Ｌｉタイプの２ＸＸＸ合金で構成されている。適切な合金は、例えば、アルミニウム協会が定義している通りのＡＡ２０５０、ＡＡ２０５５、ＡＡ２０６０、ＡＡ２０６５、ＡＡ２０７０、ＡＡ２０７６、ＡＡ２０９０、ＡＡ２０９１、ＡＡ２０９４、ＡＡ２０９５、ＡＡ２０９７、ＡＡ２０９８、ＡＡ２０９９、ＡＡ２１９５、ＡＡ２１９６、ＡＡ２１９７、ＡＡ２１９８、ＡＡ２１９９、ＡＡ２２９５、ＡＡ２２９６、ＡＡ２２９７、ＡＡ２３９７である。本発明は、スクラップに由来するこれら合金で航空機産業において利用可能なインゴットを製造できるようにする。
【００３２】
本発明に係る方法は同様に、大量の含鉄廃棄物の量を削減するための工程、特にスクラップを汚染することのあったネジまたはボルトなどの含鉄要素を除去することのできる磁気選別システムをも含むことができる。含鉄要素を除去する磁気方法は、同様に、本発明に係る方法の処理作業の際、特に第１の処理作業の際にも応用可能であり、このような方法は、特に含鉄粒子の除去を可能にする。
【００３３】
こうして乾燥させたスクラップは、その後溶融される。制御された厚みを有する浮動クッションを液体金属床の表面に作り上げるような形で、初期の液体金属床上にスクラップを投入する、国際公開第２００７／０１５０１３号内に記載の通りの溶融方法が有利である。本発明の別の実施形態では、スクラップは、炉内に導入され、この炉の中では、高速浸漬を実現するような形で渦流運動が作り出される。本発明の有利な一実施形態において、第１および第２の液体による処理に由来するスクラップは、圧縮されて溶融炉内に導入され、この炉から、圧延、鍛造および／または押出しのために直接使用可能であるインゴットを鋳造する。
【００３４】
このように溶融されたスクラップは最後に、使用されたスクラップの等級シリーズの合金、すなわち、使用されたスクラップが２ＸＸＸシリーズのものである場合には２ＸＸＸシリーズの、そして使用されたスクラップが７ＸＸＸシリーズのものである場合には７ＸＸＸシリーズの合金インゴットの形に鋳造される。インゴットは直接、または「椀」つまり「大型鋳型」などのその後の変形のために使用可能でない中間未加工形態での第１の固化の後に鋳造され得る。有利には、スクラップの溶融に由来するインゴットの金属の割合は、５重量％以上、好ましくは１５重量％以上、より好ましくは２５重量％以上である。残りは、金属の力価を修正するために付加される他のアルミニウム系製品および合金元素に由来する。前記他のアルミニウム系製品は、典型的には、一方では組成が分かっている２ＸＸＸシリーズまたは７ＸＸＸシリーズ合金の切れ端のような大きい寸法の再生利用製品、他方ではいわゆる「新」アルミニウム製品、すなわち典型的に９９．８％超のアルミニウムを含むいわゆる「純粋」または低合金度のアルミニウム製の製品である。
【００３５】
このようにして得られたインゴットは、航空機産業で利用可能である。したがってインゴットは、圧延後に典型的には薄板または厚板の形に加工される圧延プレート、あるいは、押出し成形後に形鋼の形に加工される押出しビレット、または鍛造の後に鍛造製品へと加工される鍛造鋼材であり得、これらの板材、形鋼および鍛造製品は、航空機構造要素、例えば胴体を構成する要素（例えば胴体スキン（英語ではｆｕｓｅｌａｇｅ  ｓｋｉｎ）、胴体スチフナまたはストリンガ（ｓｔｒｉｎｇｅｒ）、気密隔壁（ｂｕｌｋｈｅａｄ）、胴体フレーム（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｆｒａｍｅ）、翼（例えば翼型スキン（ｗｉｎｇ  ｓｋｉｎ）、スチフナ（ｓｔｒｉｎｇｅｒまたはｓｔｉｆｆｅｎｅｒ）、リブ（ｒｉｂ）、および翼桁（ｓｐａｒ））、ならびに水平および垂直のスタビライザ（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ｏｒ  ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｓｔａｂｉｌｉｓｅｒ）で特に構成される尾翼、ならびに床の形鋼（ｆｌｏｏｒ  ｂｅａｍ）、座席レール（ｓｅａｔ  ｔｒａｃｋ）、および扉の製造のために使用され得る。
【実施例１】
【００３６】
この実施例では、Ａｌ−Ｌｉタイプの２ＸＸＸ合金スクラップを処理するための異なる解決法を研究した。
【００３７】
ＡＡ２０５０合金の機械加工に由来するスクラップを供給した。溶融後のＣｕ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｇ、ＣａおよびＮａの測定組成を、表１に示す。
【００３８】
【表１】
2017526814.tif 000003
【００３９】
表２に組成が示されている第１の液体４リットルにより１０分間、５００ｇのスクラップを処理し、脱イオン水を用いて濯ぎ、次に１０５℃の恒温器内で約３時間乾燥させた。
【００４０】
【表２】
2017526814.tif 000004
【００４１】
その後、スクラップを溶融させ鋳造した。得られたＣｕ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｇ、ＣａおよびＮａ組成を、表３に示す。
【００４２】
【表３】
2017526814.tif 000005
【００４３】
本発明に係る処理１、３および４は、鋳造後ＡＡ２０５０合金インゴット中で使用可能な組成物を得ることを可能にし、ここでカルシウム含有量は、初期スクラップのものに比べ５０％低い。処理３および４は、ナトリウム含有量も同様に低いことから、極めて有利である。
【実施例２】
【００４４】
この実施例では、Ｃｕ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｇ、ＣａおよびＮａの組成が表４に示されているＡｌ−Ｌｉタイプの２ＸＸＸシリーズ合金のスクラップの別のロットを処理するための別の液体について研究した。
【００４５】
【表４】
2017526814.tif 000006
【００４６】
表５に組成が示されている液体のうち１つの液体４リットル中で３０分間、５００ｇのスクラップを処理し、脱イオン水を用いて濯ぎ、次に１０５℃の恒温器内で約３時間乾燥させた。
【００４７】
【表５】
2017526814.tif 000007
【００４８】
処理後にスクラップ中に残留するカルシウムの量を、金属中に存在する量と抽出可能な量を加算することによって計算した。結果は、表６に示されている。
【００４９】
【表６】
2017526814.tif 000008
【００５０】
本発明に係る処理５〜８は、ＣａおよびＮａの含有量が、初期スクラップのものに比べ少なくとも５０％低いことから、鋳造後ＡＡ２０５０合金インゴット中で使用可能な組成物を得ることを可能にし、ここで処理５は、極めて有利である。
【実施例３】
【００５１】
この実施例では、Ｃｕ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｇ、ＣａおよびＮａの組成が表７に示されているＡｌ−Ｌｉタイプの２ＸＸＸシリーズ合金のスクラップを連続処理した。第１および第２の液体中のスクラップの滞留時間は約５分であった。
【００５２】
【表７】
2017526814.tif 000009
【００５３】
表８に組成が示されている第１の液体により、スクラップロットを処理し、遠心分離し、脱イオン水で濯ぎ、再度遠心分離した。
【００５４】
【表８】
2017526814.tif 000010
【００５５】
表９は、さまざまな処理条件について、スクラップのカルシウム含有量を示す。
【００５６】
【表９】
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【００５７】
試験１２により、カルシウム含有量と液体消費量の間の極めて有利な妥協点に達することが可能になる。
【符号の説明】
【００５８】
１  スクラップの流れ
２  液体の流れ
３１、３２、４１、４２、６０  装置
５１  第１の槽
５２  第２の槽
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５９】
【特許文献１】仏国特許発明第２８０１０６０号明細書
【特許文献２】仏国特許発明第２９０２８００号明細書
【特許文献３】国際公開第２００７／０１０５１３号
【図１】
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【国際調査報告】
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