CN105624482A - 铝锻造水表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝锻造水表，其壳体由铝合金加热至480℃±5℃后置于模锻模具内锻造制得。本发明能够对整表价格下降20％左右，比铜、铁、不锈钢的光亮度提高了3倍，密度提高、无气孔、不漏水，锻造过程中对环境不产生污染。

Description

铝锻造水表

技术领域

本发明涉及一种水表。更具体地说，本发明涉及一种铝锻造水表。

背景技术

水表是安装在水管上测量水流量的仪表，其主要包括壳体和内芯，壳体是容纳水的型腔，因而壳体的材质必定和计量用水的水质息息相关。目前市场的水表产品分为金属材质、不锈钢材质和塑料材质，其中，塑料材质的水表壳体机械强度差，金属材质和不锈钢材质主要以铸造工艺为主，存在铝氧化、铁生锈、铜腐蚀、铜绿铅度高、不锈钢不易加工等缺陷，并且铸造工艺存在共同的缺点：污染环境、密度低、表面粗糙、气孔比例大等。而我国铝合金原材料矿产资源丰富，铝合金与铜、铁、不锈钢相比较比重只有三分之一。因此，亟需一种铝合金水表，能够改变现有铸造工艺造成的的缺陷。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种铝锻造水表，其能够对整表价格下降20％左右，比铜、铁、不锈钢的光亮度提高了3倍，密度提高、无气孔、不漏水，锻造过程中对环境不产生污染。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种铝锻造水表，其壳体由铝合金加热至480℃±5℃后置于模锻模具内锻造制得。

优选的是，所述的铝锻造水表，所述铝合金的成分及质量百分比为：铜0.15～0.35，锰：0.12，镁：0.8～1.0，锌：0.20，钛：0.12，硅：0.4～0.7，铁：0.6，锂：0.8～1.2，钒：0.01～0.04，铈：0.01～0.02，钐：0.01～0.02，铋：0.01～0.02，锆：0.01～0.04，余量为铝。

优选的是，所述的铝锻造水表，所述模锻模具包括上模和下模，控制所述上模和所述下模的温差为20～30℃，如果脱模时水表壳体位于上模，使所述上模的温度低于所述下模的温度，并使所述下模的温度为300～380℃；如果脱模时水表壳体位于下模，使所述下模的温度低于所述上模的温度，并使所述上模的温度为300～380℃。

优选的是，所述的铝锻造水表，所述铝合金在加热前还依次经过冲压和激光切割的预处理。

优选的是，所述的铝锻造水表，所述壳体脱模后经过第一次静电喷塑处理，然后置于180～190℃环境中烘烤，形成基层，然后经过第二次静电喷塑处理，然后置于180～190℃环境中烘烤，形成面层，其中，

形成基层的粉末包括以下重量份数的成分：树脂固含量为48％的有机硅改性环氧树脂36～40份、树脂固含量为48％的酚醛改性环氧树脂26～30份、绢云母10～15份、滑石粉3～5份、聚醚酮20～30份、聚氟乙烯20～30份、消泡剂0.2～1份、以及分散剂0.2～1份；

形成面层的粉末包括以下重量份数的成分：树脂固含量为48％的有机硅改性环氧树脂20～26份、树脂固含量为48％的酚醛改性环氧树脂16～20份、绢云母10～15份、滑石粉3～5份、聚醚酮30～35份、聚氟乙烯30～35份、消泡剂0.2～1份、以及分散剂0.2～1份。

优选的是，所述的铝锻造水表，所述基层的厚度为0.2mm，所述面层的厚度为0.2mm。

优选的是，所述的铝锻造水表，形成基层的粉末的制备：将上述重量份数的有机硅改性环氧树脂、酚醛改性环氧树脂、绢云母、滑石粉、聚醚酮、聚氟乙烯、消泡剂以及分散剂放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，各组分在80～120℃下分散并部分熔融混合，之后压片，冷却至0～5℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在40～80μm，即得；

形成面层的粉末的制备：将上述重量份数的有机硅改性环氧树脂、酚醛改性环氧树脂、绢云母、滑石粉、聚醚酮、聚氟乙烯、消泡剂以及分散剂放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，各组分在80～120℃下分散并部分熔融混合，之后压片，冷却至0～5℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在40～80μm，即得。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、本发明制备的到的铝合金水表与铜、铁、不锈钢相比较比重只有三分之一，对整表价格下降20％左右，锻造过程中对环境不产生污染，制得的水表产品在外表上比铜、铁、不锈钢铸件光亮度提高了3倍，密度提高、无气孔、不漏水，并且抗拉强度提高，机加工后不变形，表面氧化后不释放重金属，环保产品对人体无害；

第二、本发明在6061铝合金的基础上做出改善，并调整了组分，避免使用重金属铬，添加了轻金属锂，比常规铝合金的密度低，而弹性模量却提高了10％，比强度和比刚度高，添加了钒硬度高、弹性大，耐潮湿环境腐蚀，添加了稀土元素铈、钐，在锻造过程中有利于细化晶粒，形成致密的晶粒组织，增加其整体的强度，提高耐蚀性；添加了有色金属铋熔点较低，拉深成形模和压形模，压弯模，翻边模，添加了锆提高抗拉强度和屈服强度、合金延伸率，调整后的铝合金在厨卫的低温环境中性能好，耐摩擦能力大大提高，增加其使用寿命，降低成本；

第三、金属锻造中不同的锻造温度对金属的性质影响非常大，金属中添加成分的不同、比例不同均会造成锻造过程中锻造温度的变化，本发明根据调整后的铝合金成分，对模具和锻件的温度进行精确控制，控制上下模保持20～30℃的温度差，使得一定的温度梯度条件下成型，脱模时锻件温度高且在位于温度较低的模具一方，骤冷加强强度避免发生二次变形，增加良率；

第四、本发明选用甲基含量和苯基含量比例接近的有机硅改性环氧树脂、酚醛改性环氧树脂，平衡了耐水性和热稳定性，滑石粉提高涂层的防腐性能，用量少会增加一定的成本，用量多容易出现缺陷和空隙，聚醚酮具有好的耐高温、耐磨和绝缘性能，聚氟乙烯可不受潮湿、油脂、酸碱的侵蚀，具有良好的低温性能、耐磨性、气体阻透性和电绝缘性能；基层的有机硅改性环氧树脂、酚醛改性环氧树脂含量高对底材附着力好，面层、聚氟乙烯含量高防止外界环境的腐蚀，各组分的浓度梯度有效的增加层叠，能更好的阻止腐蚀介质的渗透；

第五、本发明的铝锻造水表可搭配带感应区的IC卡冷水水表使用，形成智能水表，IC卡冷水水表在出厂前预设当地水费的梯度收费标准，用户通过对IC卡充值即可足不出户查看卡内余额，抄表人员无需上门抄表即可水所自动统计计费，减少了人力物力，更加先进和人性化。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

<实施例1>

一种铝锻造水表，其壳体的铝合金的成分及质量百分比为：铜0.15，锰：0.12，镁：0.8，锌：0.20，钛：0.12，硅：0.4，铁：0.6，锂：0.8，钒：0.01，铈：0.01，钐：0.01，铋：0.01，锆：0.01，余量为铝。

制备方法包括：

将铝合金经过冲压和激光切割的预处理，然后加热至480℃±5℃，置于模锻模具内锻造，所述模锻模具包括上模和下模，控制所述上模和所述下模的温差为20℃，脱模时水表壳体位于上模，使所述上模的温度低于所述下模的温度，并使所述下模的温度为300℃；脱模后将成型的水表壳体经过第一次静电喷塑处理，然后置于180℃环境中烘烤，形成厚度为0.2mm的基层，然后经过第二次静电喷塑处理，然后置于180℃环境中烘烤，形成厚度为0.2mm的面层，

其中，形成基层的粉末的制备方法：将树脂固含量为48％的有机硅改性环氧树脂36份、树脂固含量为48％的酚醛改性环氧树脂26份、绢云母10份、滑石粉3份、聚醚酮20份、聚氟乙烯20份、消泡剂0.2份、以及分散剂0.2份放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，各组分在80℃下分散并部分熔融混合，之后压片，冷却至0℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在40μm，即得；

形成面层的粉末的制备方法：将树脂固含量为48％的有机硅改性环氧树脂20份、树脂固含量为48％的酚醛改性环氧树脂16份、绢云母10份、滑石粉3份、聚醚酮30份、聚氟乙烯30份、消泡剂0.2份、以及分散剂0.2份放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，各组分在80℃下分散并部分熔融混合，之后压片，冷却至0℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在40μm，即得。

<实施例2>

一种铝锻造水表，其壳体的铝合金的成分及质量百分比为：铜0.35，锰：0.12，镁：1.0，锌：0.20，钛：0.12，硅：0.7，铁：0.6，锂：1.2，钒：0.04，铈：0.02，钐：0.02，铋：0.02，锆：0.04，余量为铝。

制备方法包括：

将铝合金经过冲压和激光切割的预处理，然后加热至480℃±5℃，置于模锻模具内锻造，所述模锻模具包括上模和下模，控制所述上模和所述下模的温差为30℃，脱模时水表壳体位于上模，使所述上模的温度低于所述下模的温度，并使所述下模的温度为380℃；脱模后将成型的水表壳体经过第一次静电喷塑处理，然后置于190℃环境中烘烤，形成厚度为0.2mm的基层，然后经过第二次静电喷塑处理，然后置于190℃环境中烘烤，形成厚度为0.2mm的面层，

其中，形成基层的粉末的制备方法：将树脂固含量为48％的有机硅改性环氧树脂40份、树脂固含量为48％的酚醛改性环氧树脂30份、绢云母15份、滑石粉5份、聚醚酮30份、聚氟乙烯30份、消泡剂1份、以及分散剂1份放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，各组分在120℃下分散并部分熔融混合，之后压片，冷却至5℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在80μm，即得；

形成面层的粉末的制备方法：将树脂固含量为48％的有机硅改性环氧树脂26份、树脂固含量为48％的酚醛改性环氧树脂20份、绢云母15份、滑石粉5份、聚醚酮35份、聚氟乙烯35份、消泡剂1份、以及分散剂1份放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，各组分在120℃下分散并部分熔融混合，之后压片，冷却至5℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在80μm，即得。

<实施例3>

一种铝锻造水表，其壳体的铝合金的成分及质量百分比为：铜0.25，锰：0.12，镁：0.9，锌：0.20，钛：0.12，硅：0.5，铁：0.6，锂：1.0，钒：0.03，铈：0.02，钐：0.01，铋：0.02，锆：0.03，余量为铝。

制备方法包括：

将铝合金经过冲压和激光切割的预处理，然后加热至480℃±5℃，置于模锻模具内锻造，所述模锻模具包括上模和下模，控制所述上模和所述下模的温差为25℃，脱模时水表壳体位于下模，使所述下模的温度低于所述上模的温度，并使所述上模的温度为340℃；脱模后将成型的水表壳体经过第一次静电喷塑处理，然后置于185℃环境中烘烤，形成厚度为0.2mm的基层，然后经过第二次静电喷塑处理，然后置于185℃环境中烘烤，形成厚度为0.2mm的面层，

其中，形成基层的粉末的制备方法：将树脂固含量为48％的有机硅改性环氧树脂38份、树脂固含量为48％的酚醛改性环氧树脂28份、绢云母12份、滑石粉4份、聚醚酮25份、聚氟乙烯25份、消泡剂0.6份、以及分散剂0.6份放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，各组分在100℃下分散并部分熔融混合，之后压片，冷却至3℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在60μm，即得；

形成面层的粉末的制备方法：将树脂固含量为48％的有机硅改性环氧树脂23份、树脂固含量为48％的酚醛改性环氧树脂18份、绢云母12份、滑石粉4份、聚醚酮32份、聚氟乙烯32份、消泡剂0.6份、以及分散剂0.6份放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，各组分在100℃下分散并部分熔融混合，之后压片，冷却至3℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在60μm，即得。

<对比例1>

一种铝锻造水表，其壳体的铝合金的成分及质量百分比同实施例3，将铝合金经过冲压和激光切割的预处理，然后加热至480℃±5℃，置于模锻模具等温锻造，温度为340℃，脱模后将成型的水表壳体经过第一次静电喷塑处理，然后置于185℃环境中烘烤，形成厚度为0.2mm的基层，然后经过第二次静电喷塑处理，然后置于185℃环境中烘烤，形成厚度为0.2mm的面层，基层粉末和面层粉末的成分及制备方法同实施例3。

<对比例2>

一种铝锻造水表，其壳体的铝合金的成分及质量百分比同实施例3，制备方法包括：

将铝合金经过冲压和激光切割的预处理，然后加热至480℃±5℃，置于模锻模具内锻造，所述模锻模具包括上模和下模，控制所述上模和所述下模的温差为25℃，脱模时水表壳体位于下模，使所述下模的温度低于所述上模的温度，并使所述上模的温度为340℃，脱模后将成型的水表壳体经过第一次静电喷塑处理，然后置于185℃环境中烘烤，形成厚度为0.2mm的基层，不作第二次静电喷塑处理，即得。

<对比例3>

一种铝锻造水表，其壳体的铝合金的成分及质量百分比同实施例3，制备方法包括：

将铝合金经过冲压和激光切割的预处理，然后加热至480℃±5℃，置于模锻模具内锻造，所述模锻模具包括上模和下模，控制所述上模和所述下模的温差为25℃，脱模时水表壳体位于下模，使所述下模的温度低于所述上模的温度，并使所述上模的温度为340℃，脱模即得。

<铝合金强度测试>

常规的6061铝合金作对照，与本发明实施例1～3制得的铝合金的性能参数对比如表1所示。

	抗拉强度MPa	屈服强度MPa	延伸率％	SSC
					实施例1	128	55.8	26	无裂纹
实施例2	126	56.1	25	无裂纹
					实施例3	130	57.1	26	无裂纹
6061铝合金	122	54.2	24	无裂纹

由表1可知，实施例1～3制得的铝合金虽然调整了组分，避免使用重金属铬，添加了锂、钒、铈、钐、铋、锆，但极限抗拉强度、受拉屈服强度和合金延伸率均有所增加，调整后的铝合金不释放重金属，环保产品对人体无害，在厨卫的低温环境中性能好，耐摩擦能力大大提高，增加其使用寿命，降低成本。制成的同等规格的水表与铜、铁、不锈钢相比较比重只有三分之一，对整表价格下降20％左右。

<外观测试>

将对比例1和实施例3制得的铝合金水表进行外观测试，对比例1得到的水表出现锻造裂纹，由内部金相组织图可知，组织分布不均匀，有应力集中的现象；实施例3得到的水表未发现锻造裂纹，由内部金相组织图可知，组织分布均匀，无应力集中的现象。说明等温锻造制得的铝合金水表与控温锻造制得的铝合金水表的外观差异显著，后期使用可能出现漏水、气孔的潜在风险。

<涂层耐磨测试>

将对比例2和实施例3制得的铝合金水表进行涂层耐磨测试，按照GB5237.4-2008条款5.4.9及附录A进行落砂磨耗测试。磨耗值(L/μm)＝落砂体积(L)/涂膜厚度(μm)，磨耗值越高，涂层的耐磨性越好。测试条件：磨砂：标准砂，落砂速率：16～18s/2L，对比如表2所示。

	涂膜厚度mm	落砂体积L	磨耗值L/μm
				实施例3	0.4	967	2.42
对比例2	0.2	389	1.95

由表2可知，实施例3的两次静电喷塑处理得到的图层的耐磨性能集佳，高达2.42L/μm，相较于只有一层基层的对比例2，耐磨损性能有很大的改善。

<涂层耐腐蚀测试>

将对比例3和实施例3制得的铝合金水表进行涂层耐腐蚀测试，(1)置于模拟腐蚀液(120℃)环境中，采用GB1733-1993试验方法测试，实施例3无开裂、起泡和锈蚀现象，对比例3开裂长度最大4mm、表面不规则起泡，并且出现锈蚀现象。(2)置于30％氢氧化钠(30d)环境中，采用GB1763-1979试验方法测试，实施例3无开裂、起泡和锈蚀现象，对比例3开裂长度最大2mm、表面不规则起泡，并且出现锈蚀现象。说明本发明的涂层耐腐蚀性能极佳，可以置放于潮湿油腻的厨卫环境中。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (7)

1.一种铝锻造水表，其特征在于，其壳体由铝合金加热至480℃±5℃后置于模锻模具内锻造制得。

2.如权利要求1所述的铝锻造水表，其特征在于，所述铝合金的成分及质量百分比为：铜0.15～0.35，锰：0.12，镁：0.8～1.0，锌：0.20，钛：0.12，硅：0.4～0.7，铁：0.6，锂：0.8～1.2，钒：0.01～0.04，铈：0.01～0.02，钐：0.01～0.02，铋：0.01～0.02，锆：0.01～0.04，余量为铝。

3.如权利要求2所述的铝锻造水表，其特征在于，所述模锻模具包括上模和下模，控制所述上模和所述下模的温差为20～30℃，如果脱模时水表壳体位于上模，使所述上模的温度低于所述下模的温度，并使所述下模的温度为300～380℃；如果脱模时水表壳体位于下模，使所述下模的温度低于所述上模的温度，并使所述上模的温度为300～380℃。

4.如权利要求3所述的铝锻造水表，其特征在于，所述铝合金在加热前还依次经过冲压和激光切割的预处理。

5.如权利要求4所述的铝锻造水表，其特征在于，所述壳体脱模后经过基层粉末的第一次静电喷塑处理，然后置于180～190℃环境中烘烤，形成基层，然后经过面层粉末的第二次静电喷塑处理，然后置于180～190℃环境中烘烤，形成面层，其中，

基层粉末包括以下重量份数的成分：树脂固含量为48％的有机硅改性环氧树脂36～40份、树脂固含量为48％的酚醛改性环氧树脂26～30份、绢云母10～15份、滑石粉3～5份、聚醚酮20～30份、聚氟乙烯20～30份、消泡剂0.2～1份、以及分散剂0.2～1份；

面层粉末包括以下重量份数的成分：树脂固含量为48％的有机硅改性环氧树脂20～26份、树脂固含量为48％的酚醛改性环氧树脂16～20份、绢云母10～15份、滑石粉3～5份、聚醚酮30～35份、聚氟乙烯30～35份、消泡剂0.2～1份、以及分散剂0.2～1份。

6.如权利要求5所述的铝锻造水表，其特征在于，所述基层的厚度为0.2mm，所述面层的厚度为0.2mm。

7.如权利要求6所述的铝锻造水表，其特征在于，基层粉末的制备：将上述重量份数的有机硅改性环氧树脂、酚醛改性环氧树脂、绢云母、滑石粉、聚醚酮、聚氟乙烯、消泡剂以及分散剂放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，各组分在80～120℃下分散并部分熔融混合，之后压片，冷却至0～5℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在40～80μm，即得；

面层粉末的制备：将上述重量份数的有机硅改性环氧树脂、酚醛改性环氧树脂、绢云母、滑石粉、聚醚酮、聚氟乙烯、消泡剂以及分散剂放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，各组分在80～120℃下分散并部分熔融混合，之后压片，冷却至0～5℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在40～80μm，即得。