CN102732745A - 高镍铜合金玻璃模具及其制造方法 - Google Patents

高镍铜合金玻璃模具及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高镍铜合金玻璃模具及其制造方法，所述高镍铜合金玻璃模具材料包含以下质量比组分：Al：8.5～10.5％、Ni：14.0～16.0％、Zn：7.5～9.5％、Si：0.8～1.2％、Fe：0.8～1.2％、Mn：0.08～0.15％，其余为Cu。所述制造方法为首先制备锌铜质量比为45∶55的锌铜合金，根据所述玻璃模具材料中各组分质量比确定各组分原料、锌铜合金和电解铜用量，将各组分原料与电解铜在中频炉熔炼达到温度为1200～1240℃，加入锌铜合金，加热熔炼温度达到1280～1300℃，然后采取保温浇注，浇注温度为1260～1280℃，再进行去应力退火。本发明获得的高镍铜合金玻璃模具具有高热传导性能、耐热性能，同时具有较好的耐腐蚀性能，适应高速制瓶机高速化生产要求。

Description

高镍铜合金玻璃模具及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种玻璃模具及其制造方法，特别是一种抗热变形性能好的高镍含量铜合金玻璃模具及其制造方法。
背景技术
随着玻璃器皿在生活中的广泛应用，需求量越来越大，因此使得玻璃瓶罐等器皿的生产向高速和轻量化方向发展。生产玻璃瓶罐的高速制瓶机上使用的模具按材料分有铸铁材料玻璃模具和铜合金玻璃模具。如公布号为CN101914720A的中国专利“高合金黑铁玻璃模具及其制造方法”公开了一种高合金黑铁玻璃模具材料含重量百分比组分：Si2.0～2.2％、Mn0.75～0.85％、Mo0.75～0.8％、Ni0.4～0.5％、V0.09～0.12％、Ti0.16～0.2％、Cr0.26～0.32％、C3.4～3.6％其余为Fe，此类以铸铁为基材的玻璃模具虽然通过添加Mn、Ni、Cr、Mo等元素提高其耐热性能，但是仍然难以满足高速制瓶机高速化生产同时保证质量可靠的要求。而普通铜合金模具材料中含有5～8％的镍元素，8～11％的铝元素，铁元素含量控制在1.5％以下其余为铜，这种铜基合金材料实现了较高的导热能力，但是其硬度指标通常小于200HBS，同时耐腐蚀性能较弱，尤其是在高速生产过程中，连续高温条件下更加容易发生氧化腐蚀。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高热传导性能、耐热性能更好，同时具有较好的耐腐蚀性能以适应高速制瓶机高速化生产要求的铜合金玻璃模具。
本发明的另一个目的是提供上述铜合金玻璃模具的制造方法。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是这样的：一种高镍铜合金玻璃模具，其特征在于：高镍铜合金玻璃模具材料包含以下质量比组分：Al：8.5～10.5％、Ni：14.0～16.0％、Zn：7.5～9.5％、Si：0.8～1.2％、Fe：0.8～1.2％、Mn：0.08～0.15％，其余为Cu。
高镍铜合金玻璃模具的制造方法，包括如下步骤：首先制备锌铜质量比为45∶55的锌铜合金，根据所述玻璃模具材料中各组分质量比确定各组分原料、锌铜合金和电解铜用量，将各组分原料与电解铜在中频炉熔炼达到温度为1200～1240℃，加入锌铜合金，加热熔炼温度达到1280～1300℃，然后采取保温浇注，浇注温度为1260～1280℃，再进行去应力退火。
为了获得性能更加稳定的高镍铜合金玻璃模具，所述去应力退火为加热至640～650℃保温5.5～6小时，然后随炉冷却至300～310℃，再打开炉门冷却至90～100℃，最后空冷至常温。
所述去应力退火的加热步骤中，加热时间为4～6小时，所述随炉冷却步骤中冷却时间为8～10小时。
本发明所述的高镍铜合金玻璃模具材料中，铝元素可改善合金的铸造性能，增加合金的流动性，提高机械性能。在熔炼过程中加入硅元素可作为还原剂和脱氧剂，硅与其他合金元素结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，但是过高的硅含量会降低材料的焊接性能。镍能提高材料的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。高镍铜合金玻璃模具材料硬度为210～230HBS，热传导率为0.096～0.099Kcal/m·s·℃。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
高镍铜合金玻璃模具材料包含质量比组分：Al：8.5％、Ni：14.0％、Zn：7.5％、Si：0.8％、Fe：0.8％、Mn：0.08％，其余为Cu。首先制备锌铜质量比为45∶55的锌铜合金，按1000kg玻璃模具材料计算得到各组分原料质量，将各组分原料与电解铜591kg在中频炉熔炼达到温度为1200℃，加入锌铜合金167kg，加热熔炼温度达到1280℃，然后采取保温浇注，浇注温度为1260℃，清砂后进行去应力退火。退火时加热4小时至640℃保温5.5小时，然后随炉冷却8小时至300℃，再打开炉门冷却至90℃，最后空冷至常温。
实施例2：
高镍铜合金玻璃模具材料包含质量比组分：Al：9.2％、Ni：14.5％、Zn：8.1％、Si：0.9％、Fe：0.9％、Mn：0.1％，其余为Cu。首先制备锌铜质量比为45∶55的锌铜合金，按1000kg玻璃模具材料计算得到各组分原料质量，将各组分原料与电解铜564kg在中频炉熔炼达到温度为1220℃，加入锌铜合金180kg，加热熔炼温度达到1285℃，然后采取保温浇注，浇注温度为1260℃，清砂后进行去应力退火。退火时加热4.5小时至645℃保温5.7小时，然后随炉冷却8.5小时至305℃，再打开炉门冷却至90℃，最后空冷至常温。
实施例3：
高镍铜合金玻璃模具材料包含质量比组分：Al：9.9％、Ni：15.0％、Zn：9.0％、Si：1.0％、Fe：1.0％、Mn：0.12％，其余为Cu。首先制备锌铜质量比为45∶55的锌铜合金，按1000kg玻璃模具材料计算得到各组分原料质量，将各组分原料与电解铜530kg在中频炉熔炼达到温度为1235℃，加入锌铜合金200kg，加热熔炼温度达到1290℃，然后采取保温浇注，浇注温度为1270℃，清砂后进行去应力退火。退火时加热5小时至645℃保温6小时，然后随炉冷却9小时至305℃，再打开炉门冷却至95℃，最后空冷至常温。
实施例4：
高镍铜合金玻璃模具材料包含质量比组分：Al：10.5％、Ni：16.0％、Zn：9.5％、Si：1.2％、Fe：1.2％、Mn：0.15％，其余为Cu。首先制备锌铜质量比为45∶55的锌铜合金，按1000kg玻璃模具材料计算得到各组分原料质量，将各组分原料与电解铜499kg在中频炉熔炼达到温度为1240℃，加入锌铜合金211kg，加热熔炼温度达到1300℃，然后采取保温浇注，浇注温度为1280℃，清砂后进行去应力退火。退火时加热6小时至650℃保温6小时，然后随炉冷却10小时至310℃，再打开炉门冷却至100℃，最后空冷至常温。
上述4个实施例所获得的高镍铜合金玻璃模具各项性能指标如下表所示：
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4
  硬度HBS   210   218   230   225
  热传导率Kcal/m·s·℃   0.096   0.098   0.099   0.098
  抗氧化性能g.m-2h-1   2.0   2.15   2.2   2.2
  抗拉强度MPa   330   335   335   340
  平均相对磨损量％   3.10   3.05   3.10   3.10

Claims (5)

1.一种高镍铜合金玻璃模具，其特征在于：高镍铜合金玻璃模具材料包含以下质量比组分：Al：8.5～10.5％、Ni：14.0～16.0％、Zn：7.5～9.5％、Si：0.8～1.2％、Fe：0.8～1.2％、Mn：0.08～0.15％，其余为Cu。
2.根据权利要求1所述的高镍铜合金玻璃模具，其特征在于：所述高镍铜合金玻璃模具材料硬度为210～230HBS，热传导率为0.096～0.099Kcal/m·s·℃。
3.根据权利要求1或2所述的高镍铜合金玻璃模具的制造方法，包括如下步骤：首先制备锌铜质量比为45∶55的锌铜合金，根据所述玻璃模具材料中各组分质量比确定各组分原料、锌铜合金和电解铜用量，将各组分原料与电解铜在中频炉熔炼达到温度为1200～1240℃，加入锌铜合金，加热熔炼温度达到1280～1300℃，然后采取保温浇注，浇注温度为1260～1280℃，再进行去应力退火。
4.根据权利要求3所述的高镍铜合金玻璃模具的制造方法，其特征在于：所述去应力退火为加热至640～650℃保温5.5～6小时，然后随炉冷却至300～310℃，再打开炉门冷却至90～100℃，最后空冷至常温。
5.根据权利要求4所述的高镍铜合金玻璃模具的制造方法，其特征在于：所述去应力退火的加热步骤中，加热时间为4～6小时，所述随炉冷却步骤中冷却时间为8～10小时。
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