CN105671385A - 一种三通止回阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金三通止回阀及其制作方法，控制各元素质量百分比为：Mg0.3-0.5％，Si2.2％，Cu4.2％，Mn0.2-0.3％，Fe0.4-0.6％，Zr0.1％，Er0.05-0.08％，Cr0.01-0.03％，Ni0.03％，Ti0.12％，Mo0.1％，Al余量。本发明的三通止回阀具有意料不到的高强度、高成型性和超长寿命，在水利系统中超耐腐蚀等显著的优点，尤其是力学性能和防腐性能远超本领域技术人员的预期。

Description

一种三通止回阀
技术领域
本发明涉及一种三通止回阀及其生产方法，属于机械领域。
背景技术
阀门，尤其是止回阀是管路中不可或缺的部件，在水利系统中，止回阀防止水倒流的作用无可替代。同时，由于管路水利的特性，需要两个管道进入同一个管道中，而这两个管道不能连通，这就需要一种三通止回阀，如申请号为201320690404.9的中国专利，该专利有效地达到了这一效果。
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用，分为1000系列、2000系列、3000系列……9000系列。相关技术中，6000系列铝合金主要含有镁和硅两种元素，具有、低熔点、耐蚀性、耐热、耐磨、容易涂层和加工性好等优点，但是，6000系列铝合金很少具有钢材强度和成型性，使得铝合金无法完全取代钢材以减轻装置设备的重量，减少能源消耗和污染物排放。而且随着铝合金应用的发展，人们希望铝合金可应用不同领域和环境，因此对铝合金耐蚀性的要求越来越高。虽然铝合金在自然环境下其表面会生成一层氧化膜来抵御腐蚀，但是自然环境中铝合金表面生成的氧化膜厚约4nm，疏松多孔且结构并不均匀，在恶劣的工作条件下腐蚀或从氧化膜的孔洞，或从氧化膜的磨损处发生，导致金属失效，无法满足当今工业发展的要求。
市面上已有铝合金三通止回阀，但是其气密性差，容易腐蚀，强度低，寿命短。
本发明旨在提供一种新型的三通止回阀，其由新型铝合金材料制作而成，具有高强度，高成型性，超长寿命，在水利系统中超耐腐蚀等显著的优点。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明针对目前铝合金三通止回阀，但是其气密性差，容易腐蚀，强度低，寿命短的缺点，提供了一种新型的三通止回阀，其由新型铝合金材料制作而成，具有高强度，高成型性，超长寿命，在水利系统中超耐腐蚀等显著的优点。
本发明在大量的生产实践中，通过大量的实验，得出优化的配方和参数，从而生产得到的铝合金三通止回阀具有意料不到地的高强度，高成型性，超长寿命，在水利系统中超耐腐蚀等显著的优点，尤其是力学性能和防腐性能远超本领域技术人员的预期。
本发明的技术方案如下：
一种铝合金三通止回阀，其由如下方法制备而成：
(1)按比例称取原料，控制各元素质量百分比为：Mg0.3-0.5％，Si2.2％，Cu4.2％，Mn0.2-0.3％，Fe0.4-0.6％，Zr0.1％，Er0.05-0.08％，Cr0.01-0.03％，Ni0.03％，Ti0.12％，Mo0.1％，Al余量；
(2)于300℃下预热纯铝1～1.5h；
(3)预热后的纯铝在50-60KPa气压下，熔炼温度为780℃的加热炉中完全熔化后加入其他原料，保温20-30min后，继续升温至所有其他中间合金完全熔化，降温至700℃，在真空的条件下保温20min；
(4)加入Al-5Ti-B、Al-lOSr和RE三种金属细化变质剂，三者加入的重量百分比比例为8∶1∶3；
(5)加入精炼剂充分反应，除气、除渣；
(6)熔炼好的金属液浇注到已经预热至300℃的坩埚中在80MPa的条件下静置2h，形成铸锭；
(7)所述铸锭切割成合适尺寸后于550℃的条件下进行12小时的均匀化退火，炉冷至室温；
(8)所述铸锭升温至480℃后保温2小时，进行三个道次的热轧，每个道次热轧完后在550℃保温20-25min；
(9)热轧后进行三个道次的冷轧，铝合金一端相对固定并连接超声波振动装置，另一端进入轧机中，激振频率为15kHz，铝合金超声振动受压延伸，冷轧后对合金在220℃下进行2个小时的退火处理，得到一定厚度的铝合金板材；
(10)对铝合金板材在550℃下进行半小时的固溶处理，然后水淬；
(11)铝合金板材进行双级时效：
在180℃下进行3小时的人工时效；
在220℃下进行0.5-1小时的人工时效；
(12)将混合粉末C和V均匀涂抹于铝合金板材的表面，使用横流连续波Cq激光器对铝合金板材进行激光处理改性，使得铝合金板材表面形成纳米级压痕的同时将混合粉末C和V熔融覆盖于铝合金板材的表面，处理过程中使用氩气进行保护，其激光器工艺参数范围为：激光功率1.7kw，扫描速率13mn/s，束斑直径均为4mm；
(13)配置盐酸体积与去离子水体积比为2∶1的盐酸溶液，以乙醇为溶质配置5mM的十八烷基三氯硅烷溶液，将得到的铝合金放入盐酸溶液中处理2min，处理完后用大量去离子水冲洗铝合金表面以去除多余的盐酸，随后将样品放置于十八烷基三氯硅烷溶液中浸泡12h，制备的样品在80℃下干燥30min；
(14)根据需要冲压塑型；
(15)组装制作成为铝合金材质的三通止回阀。
本发明的有益之处在于：
1、本发明在大量的生产实践中，通过大量的实验，得出优化的配方和参数，从而生产得到的铝合金三通止回阀具有意料不到地的高强度，高成型性，超长寿命，在水利系统中超耐腐蚀等显著的优点，尤其是力学性能和防腐性能远超本领域技术人员的预期。
2、减压状态下熔炼铝合金可有效地降低熔炼温度，节省资源。
3、三种细化变质剂对铝合金都有积极作用，但是单独使用时存在一定的局限性，如单独加入Sr作变质处理，合金吸气倾向加剧，降低合金的致密性，易形成严重的柱状晶组织，导致力学性能反而下降，稀土容易氧化，变质效果维持时间短等；而Al-5Ti-B细化剂的抗衰减性能仍不能令人满意，而且易受Zr原子的毒化而失去细化晶粒的能力，无法充分发挥其各自的优点。而将三者结合使用在克服其本身具有的缺陷的同时可充分发挥各自的优点。
4、熔炼好的金属液浇注到已经预热至300℃左右的坩埚中在100MPa的条件下静置2h，可防止金属液体凝固过程中形成疏松结构的铸锭，从而影响铝合金板材的强度，同时在高压的条件下有利于形成致密结构的铸锭，增强铝合金的强度。
5、铝合金在一定振幅下超声振动受压延伸，可减少轧制过程中受到的摩擦力，从而降低摩擦力对铝合金板材表面的影响，相对于静态冷轧，超声振动冷轧的铝合金表面更加光滑，有利于进行下一步骤的操作。
6、将混合粉末C和V均匀涂抹于铝合金板材的表面，使用横流连续波Cq激光器对铝合金板材进行激光处理改性，能有效地使铝合金板材表面形成纳米级压痕的同时将混合粉末C和V熔融覆盖于铝合金板材的表面，铝合金板材表面形成纳米级的凹坑，增加铝合金板材的表面积，提高摩擦力的同时使得下一步骤的十八烷基三氯硅烷溶液更容易进入铝合金板材表面，在铝合金表面形成多种形貌的微结构，然后在表面上自组装具备防腐耐磨性能的硅烷膜，从而改变铝合金板材的表面性质，而铝合金板材表面形成的C-V覆膜可有效地提高铝合金板材在高温下的抗氧化性能，改变铝合金板材的表面性质。
附图说明
附图1为常规的一种旋启式三通止回阀示意图，仅为示例，能普遍应用在暖通及给排水行业上。
图中：1、阀体，2、阀瓣，3、转轴。
具体实施方式
实施例1
一种铝合金三通止回阀，其由如下方法制备而成：
(1)按比例称取原料，控制各元素质量百分比为：Mg0.3％，Si2.2％，Cu4.2％，Mn0.3％，Fe0.4％，Zr0.1％，Er0.08％，Cr0.01％，Ni0.03％，Ti0.12％，Mo0.1％，Al余量；
(2)于300℃下预热纯铝1.5h；
(3)预热后的纯铝在50KPa气压下，熔炼温度为780℃的加热炉中完全熔化后加入其他原料，保温20min后，继续升温至所有其他中间合金完全熔化，降温至700℃，在真空的条件下保温20min；
(4)加入Al-5Ti-B、Al-lOSr和RE三种金属细化变质剂，三者加入的重量百分比比例为8∶1∶3；
(5)加入精炼剂充分反应，除气、除渣；
(6)熔炼好的金属液浇注到已经预热至300℃的坩埚中在80MPa的条件下静置2h，形成铸锭；
(7)所述铸锭切割成合适尺寸后于550℃的条件下进行12小时的均匀化退火，炉冷至室温；
(8)所述铸锭升温至480℃后保温2小时，进行三个道次的热轧，每个道次热轧完后在550℃保温20min；
(9)热轧后进行三个道次的冷轧，铝合金一端相对固定并连接超声波振动装置，另一端进入轧机中，激振频率为15kHz，铝合金超声振动受压延伸，冷轧后对合金在220℃下进行2个小时的退火处理，得到一定厚度的铝合金板材；
(10)对铝合金板材在550℃下进行半小时的固溶处理，然后水淬；
(11)铝合金板材进行双级时效：
在180℃下进行3小时的人工时效；
在220℃下进行1小时的人工时效；
(12)将混合粉末C和V均匀涂抹于铝合金板材的表面，使用横流连续波Cq激光器对铝合金板材进行激光处理改性，使得铝合金板材表面形成纳米级压痕的同时将混合粉末C和V熔融覆盖于铝合金板材的表面，处理过程中使用氩气进行保护，其激光器工艺参数范围为：激光功率1.7kw，扫描速率13mn/s，束斑直径均为4mm；
(13)配置盐酸体积与去离子水体积比为2∶1的盐酸溶液，以乙醇为溶质配置5mM的十八烷基三氯硅烷溶液，将得到的铝合金放入盐酸溶液中处理2min，处理完后用大量去离子水冲洗铝合金表面以去除多余的盐酸，随后将样品放置于十八烷基三氯硅烷溶液中浸泡12h，制备的样品在80℃下干燥30min；
(14)根据需要冲压塑型；
(15)组装制作成为铝合金材质的三通止回阀。
实施例2
一种铝合金三通止回阀，其由如下方法制备而成：
(1)按比例称取原料，控制各元素质量百分比为：Mg0.5％，Si2.2％，Cu4.2％，Mn0.2％，Fe0.6％，Zr0.1％，Er0.05％，Cr0.03％，Ni0.03％，Ti0.12％，Mo0.1％，Al余量；
(2)于300℃下预热纯铝1h；
(3)预热后的纯铝在60KPa气压下，熔炼温度为780℃的加热炉中完全熔化后加入其他原料，保温20min后，继续升温至所有其他中间合金完全熔化，降温至700℃，在真空的条件下保温20min；
(4)加入Al-5Ti-B、Al-lOSr和RE三种金属细化变质剂，三者加入的重量百分比比例为8∶1∶3；
(5)加入精炼剂充分反应，除气、除渣；
(6)熔炼好的金属液浇注到已经预热至300℃的坩埚中在80MPa的条件下静置2h，形成铸锭；
(7)所述铸锭切割成合适尺寸后于550℃的条件下进行12小时的均匀化退火，炉冷至室温；
(8)所述铸锭升温至480℃后保温2小时，进行三个道次的热轧，每个道次热轧完后在550℃保温25min；
(9)热轧后进行三个道次的冷轧，铝合金一端相对固定并连接超声波振动装置，另一端进入轧机中，激振频率为15kHz，铝合金超声振动受压延伸，冷轧后对合金在220℃下进行2个小时的退火处理，得到一定厚度的铝合金板材；
(10)对铝合金板材在550℃下进行半小时的固溶处理，然后水淬；
(11)铝合金板材进行双级时效：
在180℃下进行3小时的人工时效；
在220℃下进行0.5小时的人工时效；
(12)将混合粉末C和V均匀涂抹于铝合金板材的表面，使用横流连续波Cq激光器对铝合金板材进行激光处理改性，使得铝合金板材表面形成纳米级压痕的同时将混合粉末C和V熔融覆盖于铝合金板材的表面，处理过程中使用氩气进行保护，其激光器工艺参数范围为：激光功率1.7kw，扫描速率13mn/s，束斑直径均为4mm；
(13)配置盐酸体积与去离子水体积比为2∶1的盐酸溶液，以乙醇为溶质配置5mM的十八烷基三氯硅烷溶液，将得到的铝合金放入盐酸溶液中处理2min，处理完后用大量去离子水冲洗铝合金表面以去除多余的盐酸，随后将样品放置于十八烷基三氯硅烷溶液中浸泡12h，制备的样品在80℃下干燥30min；
(14)根据需要冲压塑型；
(15)组装制作成为铝合金材质的三通止回阀。
实施例3
一种铝合金三通止回阀，其由如下方法制备而成：
(1)按比例称取原料，控制各元素质量百分比为：Mg0.4％，Si2.2％，Cu4.2％，Mn0.3％，Fe0.5％，Zr0.1％，Er0.07％，Cr0.02％，Ni0.03％，Ti0.12％，Mo0.1％，Al余量；
(2)于300℃下预热纯铝1.3h；
(3)预热后的纯铝在55KPa气压下，熔炼温度为780℃的加热炉中完全熔化后加入其他原料，保温25min后，继续升温至所有其他中间合金完全熔化，降温至700℃，在真空的条件下保温20min；
(4)加入Al-5Ti-B、Al-lOSr和RE三种金属细化变质剂，三者加入的重量百分比比例为8∶1∶3；
(5)加入精炼剂充分反应，除气、除渣；
(6)熔炼好的金属液浇注到已经预热至300℃的坩埚中在80MPa的条件下静置2h，形成铸锭；
(7)所述铸锭切割成合适尺寸后于550℃的条件下进行12小时的均匀化退火，炉冷至室温；
(8)所述铸锭升温至480℃后保温2小时，进行三个道次的热轧，每个道次热轧完后在550℃保温23min；
(9)热轧后进行三个道次的冷轧，铝合金一端相对固定并连接超声波振动装置，另一端进入轧机中，激振频率为15kHz，铝合金超声振动受压延伸，冷轧后对合金在220℃下进行2个小时的退火处理，得到一定厚度的铝合金板材；
(10)对铝合金板材在550℃下进行半小时的固溶处理，然后水淬；
(11)铝合金板材进行双级时效：
在180℃下进行3小时的人工时效；
在220℃下进行0.7小时的人工时效；
(12)将混合粉末C和V均匀涂抹于铝合金板材的表面，使用横流连续波Cq激光器对铝合金板材进行激光处理改性，使得铝合金板材表面形成纳米级压痕的同时将混合粉末C和V熔融覆盖于铝合金板材的表面，处理过程中使用氩气进行保护，其激光器工艺参数范围为：激光功率1.7kw，扫描速率13mn/s，束斑直径均为4mm。
(13)配置盐酸体积与去离子水体积比为2∶1的盐酸溶液，以乙醇为溶质配置5mM的十八烷基三氯硅烷溶液，将得到的铝合金放入盐酸溶液中处理2min，处理完后用大量去离子水冲洗铝合金表面以去除多余的盐酸，随后将样品放置于十八烷基三氯硅烷溶液中浸泡12h，制备的样品在80℃下干燥30min；
(14)根据需要冲压塑型；
(15)组装制作成为铝合金材质的三通止回阀。
实施例4
一种铝合金三通止回阀，其由如下方法制备而成：
(1)按比例称取原料，控制各元素质量百分比为：Mg0.5％，Si2.2％，Cu4.2％，Mn0.2％，Fe0.4％，Zr0.1％，Er0.06％，Cr0.01％，Ni0.03％，Ti0.12％，Mo0.1％，Al余量；
(2)于300℃下预热纯铝1.2h；
(3)预热后的纯铝在58KPa气压下，熔炼温度为780℃的加热炉中完全熔化后加入其他原料，保温21min后，继续升温至所有其他中间合金完全熔化，降温至700℃，在真空的条件下保温20min；
(4)加入Al-5Ti-B、Al-lOSr和RE三种金属细化变质剂，三者加入的重量百分比比例为8∶1∶3；
(5)加入精炼剂充分反应，除气、除渣；
(6)熔炼好的金属液浇注到已经预热至300℃的坩埚中在80MPa的条件下静置2h，形成铸锭；
(7)所述铸锭切割成合适尺寸后于550℃的条件下进行12小时的均匀化退火，炉冷至室温；
(8)所述铸锭升温至480℃后保温2小时，进行三个道次的热轧，每个道次热轧完后在550℃保温22min；
(9)热轧后进行三个道次的冷轧，铝合金一端相对固定并连接超声波振动装置，另一端进入轧机中，激振频率为15kHz，铝合金超声振动受压延伸，冷轧后对合金在220℃下进行2个小时的退火处理，得到一定厚度的铝合金板材；
(10)对铝合金板材在550℃下进行半小时的固溶处理，然后水淬；
(11)铝合金板材进行双级时效：
在180℃下进行3小时的人工时效；
在220℃下进行0.8小时的人工时效；
(12)将混合粉末C和V均匀涂抹于铝合金板材的表面，使用横流连续波Cq激光器对铝合金板材进行激光处理改性，使得铝合金板材表面形成纳米级压痕的同时将混合粉末C和V熔融覆盖于铝合金板材的表面，处理过程中使用氩气进行保护，其激光器工艺参数范围为：激光功率1.7kw，扫描速率13mn/s，束斑直径均为4mm；
(13)配置盐酸体积与去离子水体积比为2∶1的盐酸溶液，以乙醇为溶质配置5mM的十八烷基三氯硅烷溶液，将得到的铝合金放入盐酸溶液中处理2min，处理完后用大量去离子水冲洗铝合金表面以去除多余的盐酸，随后将样品放置于十八烷基三氯硅烷溶液中浸泡12h，制备的样品在80℃下干燥30min；
(14)根据需要冲压塑型；
(15)组装制作成为铝合金材质的三通止回阀。
实施例5
经检测，本发明的铝合金材质的三通止回阀具有意料不到的高强度，高成型性，超长寿命(耐酸耐碱耐盐水)，在水利系统中超耐腐蚀等显著的优点，尤其是力学性能和防腐性能远超本领域技术人员的预期。
其他数据如表1所示：
表1
实施例 抗拉强度 屈服强度 伸长率(％)
1 623 390 23.7
2 650 393 25.4
3 599 401 22.8
4 673 398 28.2
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种铝合金三通止回阀的制备方法，其步骤如下：
(1)按比例称取原料，控制各元素质量百分比为：Mg0.3-0.5％，Si2.2％，Cu4.2％，Mn0.2-0.3％，Fe0.4-0.6％，Zr0.1％，Er0.05-0.08％，Cr0.01-0.03％，Ni0.03％，Ti0.12％，Mo0.1％，Al余量；
(2)于300℃下预热纯铝1～1.5h；
(3)预热后的纯铝在50-60KPa气压下，熔炼温度为780℃的加热炉中完全熔化后加入其他原料，保温20-30min后，继续升温至所有其他中间合金完全熔化，降温至700℃，在真空的条件下保温20min；
(4)加入Al-5Ti-B、Al-10Sr和RE三种金属细化变质剂，三者加入的重量百分比比例为8∶1∶3；
(5)加入精炼剂充分反应，除气、除渣；
(6)熔炼好的金属液浇注到已经预热至300℃的坩埚中在80MPa的条件下静置2h，形成铸锭；
(7)所述铸锭切割成合适尺寸后于550℃的条件下进行12小时的均匀化退火，炉冷至室温；
(8)所述铸锭升温至480℃后保温2小时，进行三个道次的热轧，每个道次热轧完后在550℃保温20-25min；
(9)热轧后进行三个道次的冷轧，铝合金一端相对固定并连接超声波振动装置，另一端进入轧机中，激振频率为15kHz，铝合金超声振动受压延伸，冷轧后对合金在220℃下进行2个小时的退火处理，得到一定厚度的铝合金板材；
(10)对铝合金板材在550℃下进行半小时的固溶处理，然后水淬；
(11)铝合金板材进行双级时效：
在180℃下进行3小时的人工时效；
在220℃下进行0.5-1小时的人工时效；
(12)将混合粉末C和V均匀涂抹于铝合金板材的表面，使用横流连续波Cq激光器对铝合金板材进行激光处理改性，使得铝合金板材表面形成纳米级压痕的同时将混合粉末C和V熔融覆盖于铝合金板材的表面，处理过程中使用氩气进行保护，其激光器工艺参数范围为：激光功率1.7kw，扫描速率13mn/s，束斑直径均为4mm；
(13)配置盐酸体积与去离子水体积比为2∶1的盐酸溶液，以乙醇为溶质配置5mM的十八烷基三氯硅烷溶液，将得到的铝合金放入盐酸溶液中处理2min，处理完后用大量去离子水冲洗铝合金表面以去除多余的盐酸，随后将样品放置于十八烷基三氯硅烷溶液中浸泡12h，制备的样品在80℃下干燥30min；
(14)根据需要冲压塑型；
(15)组装制作成为铝合金材质的三通止回阀。
2.权利要求1所述的制备方法生产得到的铝合金三通止回阀。
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