CN104861416A - 一种不锈钢水表壳体 - Google Patents
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Abstract
本发明属于料加工技术领域，公开了一种不锈钢水表壳体，其由如下原料制备而成：铁粉，氧化铝，硅砂，碳化硅，氮化铝，酚醛树脂，聚碳酸酯，甲壳素，聚二甲基硅氧烷，硼酸，羟乙基纤维素，硅藻土，高岭土，玻璃纤维，石墨，二硫化钼。本发明壳体材料机械性能和耐腐蚀好，制备工艺简单，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于材料加工技术领域，涉及一种不锈钢水表壳体。
背景技术
水表是测量水流量的仪表。大多是水的累计流量测量。一般分为容积式水表和速度式水表两类。前者的准确度较后者为高，但对水质要求高，水中含杂质时易被堵塞。记录自来水用水量的仪表，装在水管上，当用户放水时，表上指针或字轮转动指出通过的水量。
水表一般均包括壳体，罩子以及表玻璃等。壳体是水表的重要组成部分，其一般分为铸铁壳水表，铜壳水表以及铝合金壳水表等。铸铁壳水表：由于铸铁水表存在二次污染，因此，强制性水表安全规则要求在2010年淘汰灰铸材料的铁壳水表，对于大口径水表，将以球墨铸铁代替灰铸铁。水表内所有接触水的零部件应采用通常认为无毒、无污染、无生物活性的材料制造，并应能抗内外腐蚀。铜壳水表：在逐渐淘汰铸铁壳水表的呼声越来越高的时候，国际铜价尚处于低位，一些厂家选择使用黄铜代替铸铁制造水表外壳。随后的铜价上涨，造成铜壳水表价格过高，且在户外安装容易被盗窃，采用黄铜代替铸铁制造水表外壳的趋势没有形成气候。我国是一个铜资源缺乏的国家，并且铜的冶炼需要耗费大量的能源，与节能减排的政策不相符。黄铜是铜加铅的产物，其产生的铜绿，其毒性远远大于铸铁铁锈对人的危害，所以，使用黄铜，并不能解决二次污染问题。铝合金壳水表：铝合金采用压铸工艺，成型特点明显，产品外表美观。但是其存在工艺难度大，产生大量的废水污染物，一般企业很难处理。
如何制备一种性能较佳，原料成本低廉，制备方法简易可行的水表壳体是现有技术需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中水表壳体材料的诸多缺陷，经过大量试验和探索，改变现有的原料组成及制备方法，提供一种水表壳体及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案通过如下方式来实现的：
一种不锈钢水表壳体，其由如下原料制备而成：
铁粉，氧化铝，硅砂，碳化硅，氮化铝，酚醛树脂，聚碳酸酯，甲壳素，聚二甲基硅氧烷，硼酸，羟乙基纤维素，硅藻土，高岭土，玻璃纤维，石墨，二硫化钼。
优选地，其由如下重量份的原料制备而成：
铁粉500-600份，氧化铝100-120份，硅砂70-80份，碳化硅60-70份，氮化铝55-60份，酚醛树脂40-50份，聚碳酸酯30-40份，甲壳素26-28份，聚二甲基硅氧烷22-25份，硼酸18-20份，羟乙基纤维素16-18份，硅藻土12-15份，高岭土12-15份，玻璃纤维10-12份，石墨8-10份，二硫化钼3-5份。
上述水表壳体的制备方法包括如下步骤：
按照上述重量份称取各原料；
将硅藻土和高岭土依次添加到搅拌反应器中，然后添加2倍重量的1M盐酸，200转/min搅拌5min，离心去除上层液体，烘干，研磨至粒径为300-400目，得到混合物1；
将铁粉，氧化铝，硅砂，碳化硅，氮化铝，石墨以及二硫化钼依次投入到搅拌机中，300转/min搅拌10min，得到混合物2；
将酚醛树脂，聚碳酸酯，甲壳素，聚二甲基硅氧烷，硼酸，羟乙基纤维素以及玻璃纤维依次投入到反应罐中，反应罐温度控制在60℃，搅拌时间为15min，搅拌速度为200转/min，搅拌均匀后静置30min，得到混合物3；
将混合物1、混合物2以及混合物3依次加入离心机中，500转/min离心搅拌6min，搅拌均匀后，添加至预热到100℃的反应容器中，然后按照20℃/min的升温速度升至700℃，随后搅拌10分钟，停止加热，倒入成型模具中，快速凝固形成壳体。
优选地，铁粉，氧化铝，硅砂，碳化硅，氮化铝，石墨以及二硫化钼的粒径均控制在20-50μm之间；
所述玻璃纤维的长度控制在50-100μm，直径控制在10-30μm。
本发明取得的有益效果主要包括：
本发明各原料组份之间具备较好的协同作用，能够达到较高的机械性能，并且具备优良的冷热稳定性、耐腐蚀以及防锈性能；本发明通过对硅藻土和高岭土进行改性，提高了分散效果，并且对基体材料填充增强，提高了冷热稳定性和耐腐蚀性能；本发明通过添加玻璃纤维，使得产品内部组织结构的纵横均匀度，原料粉末分散均匀，并且大大提高了耐磨性和抗腐蚀性能；本发明通过添加适量二硫化钼，起到了润滑以及抗氧化的效果；本发明各原料成本低廉，低于市场常用的水表壳体的成本，有利于降低企业原料成本，促进工业化生产。
具体实施方式
以下将采用具体实施例对本发明做出进一步的解释，但是其并不作为对本发明创新精神的限制。
实施例1
一种不锈钢水表壳体，其由如下重量份的原料制备而成：
铁粉500份，氧化铝100份，硅砂70份，碳化硅60份，氮化铝55份，酚醛树脂40份，聚碳酸酯30份，甲壳素26份，聚二甲基硅氧烷22份，硼酸18份，羟乙基纤维素16份，硅藻土12份，高岭土12份，玻璃纤维10份，石墨8份，二硫化钼3份。
上述水表壳体的制备方法包括如下步骤：
按照上述重量份称取各原料；
将硅藻土和高岭土依次添加到搅拌反应器中，然后添加2倍重量的1M盐酸，200转/min搅拌5min，离心去除上层液体，烘干，研磨至粒径为300目，得到混合物1；
将铁粉，氧化铝，硅砂，碳化硅，氮化铝，石墨以及二硫化钼依次投入到搅拌机中，300转/min搅拌10min，得到混合物2；
将酚醛树脂，聚碳酸酯，甲壳素，聚二甲基硅氧烷，硼酸，羟乙基纤维素以及玻璃纤维依次投入到反应罐中，反应罐温度控制在60℃，搅拌时间为15min，搅拌速度为200转/min，搅拌均匀后静置30min，得到混合物3；
将混合物1、混合物2以及混合物3依次加入离心机中，500转/min离心搅拌6min，搅拌均匀后，添加至预热到100℃的反应容器中，然后按照20℃/min的升温速度升至700℃，随后搅拌10分钟，停止加热，倒入成型模具中，快速凝固形成壳体。
上述铁粉，氧化铝，硅砂，碳化硅，氮化铝，石墨以及二硫化钼的粒径均控制在20μm；上述玻璃纤维的长度控制在50μm，直径控制在10μm。
实施例2
一种不锈钢水表壳体，其由如下重量份的原料制备而成：
铁粉600份，氧化铝120份，硅砂80份，碳化硅70份，氮化铝60份，酚醛树脂50份，聚碳酸酯40份，甲壳素28份，聚二甲基硅氧烷25份，硼酸20份，羟乙基纤维素18份，硅藻土15份，高岭土15份，玻璃纤维12份，石墨10份，二硫化钼5份。
上述水表壳体的制备方法包括如下步骤：
按照上述重量份称取各原料；
将硅藻土和高岭土依次添加到搅拌反应器中，然后添加2倍重量的1M盐酸，200转/min搅拌5min，离心去除上层液体，烘干，研磨至粒径为400目，得到混合物1；
将铁粉，氧化铝，硅砂，碳化硅，氮化铝，石墨以及二硫化钼依次投入到搅拌机中，300转/min搅拌10min，得到混合物2；
将酚醛树脂，聚碳酸酯，甲壳素，聚二甲基硅氧烷，硼酸，羟乙基纤维素以及玻璃纤维依次投入到反应罐中，反应罐温度控制在60℃，搅拌时间为15min，搅拌速度为200转/min，搅拌均匀后静置30min，得到混合物3；
将混合物1、混合物2以及混合物3依次加入离心机中，500转/min离心搅拌6min，搅拌均匀后，添加至预热到100℃的反应容器中，然后按照20℃/min的升温速度升至700℃，随后搅拌10分钟，停止加热，倒入成型模具中，快速凝固形成壳体。
上述铁粉，氧化铝，硅砂，碳化硅，氮化铝，石墨以及二硫化钼的粒径均控制在50μm之间；上述玻璃纤维的长度控制在100μm，直径控制在30μm。
实施例3
本发明制备的水表壳体材料的性能测试：
针对本发明实施例1和2制备的水表壳体进行性能测试；其中模收缩按ASTM D955测试；弯曲强度按ASTM D790测试；拉伸强度根据ASTM D638测试；缺口冲击强度按ASTM D256测试。所得材料的测试结果见表1：
表1 本发明制备的壳体材料的性能测试
| 性能参数 | 实施例1 | 实施例2 |
| 模收缩(％) | 0.21 | 0.22 |
| 弯曲强度(Kgf/cm2)常温 | 1563 | 1577 |
| 拉伸强度(Kgf/cm2)常温 | 907 | 918 |
| 缺口冲击强度(KJ/m2) | 14.7 | 14.9 |
实施例4
本发明制备的壳体材料的耐腐蚀性能测试：
1.在60％硝酸中腐蚀50小时试验：
本发明实施例1：表面被轻微腐蚀，形成灰色粗糙表面，1％的区域成麻状铁锈层；
钢基体材料：大部分表面变成灰白色，40％以上区域形成红色点状锈斑。
2.NaCl腐蚀试验：
将上述实施例1和2制备的外壳材料斜立放于3％NaCl溶液中，4天后取出用CrO3+AgNO3+Ba(NO3)2+蒸馏水清除试样表面的腐蚀产物，然后再用丙酮和无水酒精清洗，测腐蚀速率(mm/a)。上述各实施例中得到的壳体材料腐蚀速率如表2所示。
表2
| 组别 | 腐蚀速率(mm/a) |
| 实施例1 | 0.09 |
| 实施例2 | 0.11 |
| 普通不锈钢 | 0.30 |
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种不锈钢水表壳体，其特征在于，所述壳体由如下原料制备而成：
铁粉，氧化铝，硅砂，碳化硅，氮化铝，酚醛树脂，聚碳酸酯，甲壳素，聚二甲基硅氧烷，硼酸，羟乙基纤维素，硅藻土，高岭土，玻璃纤维，石墨，二硫化钼。
2.根据权利要求所述的壳体，其特征在于，所述壳体由如下重量份的原料制备而成：
铁粉500-600份，氧化铝100-120份，硅砂70-80份，碳化硅60-70份，氮化铝55-60份，酚醛树脂40-50份，聚碳酸酯30-40份，甲壳素26-28份，聚二甲基硅氧烷22-25份，硼酸18-20份，羟乙基纤维素16-18份，硅藻土12-15份，高岭土12-15份，玻璃纤维10-12份，石墨8-10份，二硫化钼3-5份。
3.根据权利要求2所述的壳体，其特征在于，所述壳体的制备方法包括如下步骤：
1)按照重量份称取各原料，备用；
2)将硅藻土和高岭土依次添加到搅拌反应器中，然后添加2倍重量的1M盐酸，200转/min搅拌5min，离心去除上层液体，烘干，研磨至粒径为300-400目，得到混合物1；
3)将铁粉，氧化铝，硅砂，碳化硅，氮化铝，石墨以及二硫化钼依次投入到搅拌机中，300转/min搅拌10min，得到混合物2；
3)将酚醛树脂，聚碳酸酯，甲壳素，聚二甲基硅氧烷，硼酸，羟乙基纤维素以及玻璃纤维依次投入到反应罐中，反应罐温度控制在60℃，搅拌时间为15min，搅拌速度为200转/min，搅拌均匀后静置30min，得到混合物3；
4)将混合物1、混合物2以及混合物3依次加入离心机中，500转/min离心搅拌6min，搅拌均匀后，添加至预热到100℃的反应容器中，然后按照20℃/min的升温速度升至700℃，随后搅拌10分钟，停止加热，倒入成型模具中，快速凝固形成壳体。
4.根据权利要求2或3所述的壳体，其特征在于，所述铁粉，氧化铝，硅砂，碳化硅，氮化铝，石墨以及二硫化钼的粒径均在20-50μm之间；所述玻璃纤维的长度为50-100μm，直径为10-30μm。
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