CN105695868A - 一种金属合金材料及其冶炼方法和应用 - Google Patents

一种金属合金材料及其冶炼方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于金属合金材料领域，具体涉及一种金属合金材料，还涉及上述的金属合金材料的冶炼方法，以及上述的金属合金材料的应用。本发明的金属合金材料，其特征在于，所述的金属合金材料包括下述重量份数的组分：铌0.55-3.32%、锰0.84-4.56%、钨0.64-4.63%、钼0.68-3.87%、铼0.58-3.15%、钛0.46-3.18%、镁0.38-3.86%、钴0.53-3.85%、铂0.05-2.36%、镍0.25-2.68%、钌0.03-1.24%、钯0.15-3.68%、余量为铁。采用本发明的原料及方法冶炼的金属合金，硬度适中，书写流畅，即使钢笔滑落时，也不会影响其分岔或者是扭曲，出现影响使用的状况。

Description

一种金属合金材料及其冶炼方法和应用
技术领域
本发明属于金属合金材料领域，具体涉及一种金属合金材料，还涉及上述的金属合金材料的冶炼方法，以及上述的金属合金材料的应用。
背景技术
钢笔，为人们书写提供了便利，最初，人们在翎管笔和其它墨水笔上使用钢制笔尖。钢制笔尖廉价，但笔质硬，书写不适，且不耐墨水中化学成分的腐蚀;金制笔尖书写流利，耐腐蚀，但价格昂贵。1852年，英国人荷尔斯寻找优质而廉价的笔尖材料，他在澳大利亚的托斯尼亚发现了一种耐磨的天然造铱合金矿石。他将铱合金经过加工制成笔尖，结果既耐磨耐腐蚀，又书写流利，造价低廉，大受人们欢迎。后来这种铱合金笔尖被使用于自来水笔上，即被称为“铱金笔”。但由于需要量过大，天然的铱合金矿石供不应求。于是人们又开始寻找新的替代材料，逐渐采用钨、钼、铼等难熔金属配入钴、镍等韧性高的金属，制成笔尖所需的材料。这种笔，尽管没有使用金属铱，但人们仍习惯地称其为“铱金笔”。
铱粒是多种金属的合金,但是低端笔的铱粒是不含铱的，金笔尖、铱笔尖之所以耐用，秘密都在钢笔尖上的小圆粒。这小圆粒是铱锇合金做的，它非常坚硬耐磨。据上海金星金笔厂实验，如果把金笔尖和钢笔尖同时放在油石上磨，一小时后，金笔尖只磨损0.07毫米，而钢笔尖磨损达5毫米。铱粒原料全部采用铂族金属，用于金笔。特点是耐磨性能高，超过国际水平，机械加工性能好。
铱粒原料部份采用铂族金属，用于高级铱金笔。特点是耐磨性能和价格都属中等，使用面广。
铱粒原料全部采用非铂族金属，用于普通铱金笔。特点是耐磨性能中等，价格低廉，机械加工性能好。
低端的笔尖其实不含铱元素，主要是镍铬合金的188铱粒，而现代欧美钢尖笔（比如lamy）直接就是301不锈钢。
硬度和材料的纯度，状态密切相关，铬并不是最硬的金属，99.5%的铬，退火态的硬度只有大约200HV左右，比316不锈钢还软，电镀的硬铬镀层硬度才有1100HV以上。一般认为退火态最硬的金属单质是锇，大约有500HV。目前市售的钢笔有些硬度不够，当钢笔滑落时，容易产生开岔的现象，或者是书写不顺滑，或者是易磨损的状态，或者是直接扭曲无法继续使用，可见钢笔尖的材质对于钢笔的品质有着决定性的影响，从某种程度上来说，也影响着书写的美观性。
因此，必须针对上述的现象进行改进，设计一种书写流畅顺滑，而且硬度适中的钢笔尖材质。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种适于应用于钢笔尖的合金材料，该合金材料应用于钢笔尖中，书写流畅顺滑，而且其材质软硬适中，既适于书写又不至于滑落后使笔尖分岔；
本发明还提供了上述的合金材料的冶炼方法；
本发明是通过下述的技术方案来实现的：
本发明的金属合金材料，包括下述重量份数的组分：
铌0.55-3.32%锰0.84-4.56%
钨0.64-4.63%钼0.68-3.87%
铼0.58-3.15%钛0.46-3.18%
镁0.38-3.86%钴0.53-3.85%
铂0.05-2.36%镍0.25-2.68%
钌0.03-1.24%钯0.15-3.68%
余量为铁。
优选的，上述的金属合金材料包括下述重量份数的组分：
铌0.55-4.02%锰0.84-5.15%
钨0.64-5.15%钼0.88-4.25%
铼0.58-3.01%钛0.46-4.08%
镁0.38-3.47%钴0.53-4.45%
铂0.05-2.26%镍0.25-2.48%
钌0.03-1.20%钯0.15-3.25%
余量为铁。
优选的，上述的金属合金材料包括下述重量份数的组分：
铌1.32%锰3.84%
钨1.75%钼1.66%
铼1.86%钛3.46%
镁2.57%钴3.24%
铂1.06%镍1.23%
钌0.86%钯2.45%
余量为铁。
本发明的金属合金材料的治炼方法，包括下述的步骤：
备料、装料、送电、熔化、摇炉、合金化及浇注工序。
优选的，上述的金属合金材料的治炼方法，包括下述的步骤：
备料后，装料，在熔化炉中通入高纯度的氢气或者是惰性气体，送电，加热至熔化炉中的温度为800-1300℃，保温10-40分钟；
将各原料按如下的重量比例投至熔化炉中熔炼；
在熔化的过程中连续电磁搅拌，在线检测各金属的含量，使各种金属的含量在如下范围，根据具体情况增补金属，待成分合格后在300-500℃下进行真空浇铸；
铌0.55-3.32%锰0.84-4.56%
钨0.64-4.63%钼0.68-3.87%
铼0.58-3.15%钛0.46-3.18%
镁0.38-3.86%钴0.53-3.85%
铂0.05-2.36%镍0.25-2.68%
钌0.03-1.24%钯0.15-3.68%
余量为铁。
上述的加热至熔化炉中的温度为850-1250℃，保温15-35分钟。
上述的待成分合格后在350-450℃下进行真空浇铸。
上述的金属合金材料在制作钢笔尖中的应用，也是本发明所要保护的范围。
本发明的有益效果在于，采用本发明的原料及方法冶炼的金属合金，硬度适中，书写流畅，即使钢笔滑落时，也不会影响其分岔或者是扭曲，出现影响使用的状况。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。
实施例1
本发明的金属合金材料的治炼方法，包括下述的步骤：
备料、装料、送电、熔化、摇炉、合金化及浇注工序。
具体包括下述的步骤：
备料后，装料，在熔化炉中通入高纯度的惰性气体，送电，加热至熔化炉中的温度为1000℃，保温25分钟；
将各原料按如下的重量比例投至熔化炉中熔炼；
在熔化的过程中连续电磁搅拌，在线检测各金属的含量，使各种金属的含量在如下范围，根据具体情况增补金属，待成分合格后在400℃下进行真空浇铸；
铌1.32%锰3.84%
钨1.75%钼1.66%
铼1.86%钛3.46%
镁2.57%钴3.24%
铂1.06%镍1.23%
钌0.86%钯2.45%
余量为铁。
将上述的金属合金材料制成钢笔尖后，分别进行以下的实验：
选择一批钢笔尖（100支），将它们安装在钢笔上，分别从0.5米处、1米处，1.5米处将钢笔垂直放下，检验钢笔尖的受损程度，发现钢笔尖并无扭曲或分岔现象，这说明钢笔尖的硬度较好；
检测上述的100支钢笔尖，发现出墨水流畅，书写流利顺滑，这说明钢笔尖的软硬适中；
使用半年后，再检测这批钢笔尖的磨损程度，发现钢笔尖与最初的出厂形状无异，几乎无磨损；
使用一年后，再检测这批钢笔尖的磨损程度，发现钢笔尖与最初的出厂形状无异，几乎无磨损；
实施例2
本发明的金属合金材料的治炼方法，包括下述的步骤：
备料、装料、送电、熔化、摇炉、合金化及浇注工序。
具体包括下述的步骤：
备料后，装料，在熔化炉中通入高纯度的氢气，送电，加热至熔化炉中的温度为800℃，保温10分钟；
将各原料按如下的重量比例投至熔化炉中熔炼；
在熔化的过程中连续电磁搅拌，在线检测各金属的含量，使各种金属的含量在如下范围，根据具体情况增补金属，待成分合格后在300℃下进行真空浇铸；
铌0.55%锰0.84%
钨0.64%钼0.68%
铼0.58%钛0.46%
镁0.38%钴0.53%
铂0.05%镍0.25%
钌0.03%钯0.15%
余量为铁。
实施例3
本发明的金属合金材料的治炼方法，包括下述的步骤：
备料、装料、送电、熔化、摇炉、合金化及浇注工序。
具体包括下述的步骤：
备料后，装料，在熔化炉中通入高纯度的惰性气体，送电，加热至熔化炉中的温度为1300℃，保温40分钟；
将各原料按如下的重量比例投至熔化炉中熔炼；
在熔化的过程中连续电磁搅拌，在线检测各金属的含量，使各种金属的含量在如下范围，根据具体情况增补金属，待成分合格后在500℃下进行真空浇铸；
铌3.32%锰4.56%
钨4.63%钼3.87%
铼3.15%钛3.18%
镁3.86%钴3.85%
铂2.36%镍2.68%
钌1.24%钯3.68%
余量为铁。
实施例4
本发明的金属合金材料的治炼方法，包括下述的步骤：
备料、装料、送电、熔化、摇炉、合金化及浇注工序。
具体包括下述的步骤：
备料后，装料，在熔化炉中通入高纯度的氢气，送电，加热至熔化炉中的温度为950℃，保温15分钟；
将各原料按如下的重量比例投至熔化炉中熔炼；
在熔化的过程中连续电磁搅拌，在线检测各金属的含量，使各种金属的含量在如下范围，根据具体情况增补金属，待成分合格后在400℃下进行真空浇铸；
铌1.55%锰1.84%
钨1.64%钼1.68%
铼1.58%钛1.46%
镁1.38%钴1.53%
铂1.05%镍1.25%
钌1.03%钯1.15%
余量为铁。
实施例5
本发明的金属合金材料的治炼方法，包括下述的步骤：
备料、装料、送电、熔化、摇炉、合金化及浇注工序。
具体包括下述的步骤：
备料后，装料，在熔化炉中通入高纯度的惰性气体，送电，加热至熔化炉中的温度为1250℃，保温35分钟；
将各原料按如下的重量比例投至熔化炉中熔炼；
在熔化的过程中连续电磁搅拌，在线检测各金属的含量，使各种金属的含量在如下范围，根据具体情况增补金属，待成分合格后在450℃下进行真空浇铸；
铌2.55%锰2.06%
钨2.64%钼2.17%
铼2.58%钛1.98%
镁2.38%钴2.85%
铂2.05%镍2.25%
钌1.03%钯2.15%
余量为铁。

Claims (8)

1.一种金属合金材料，其特征在于，所述的金属合金材料包括下述重量份数的组分：
铌0.55-3.32%锰0.84-4.56%
钨0.64-4.63%钼0.68-3.87%
铼0.58-3.15%钛0.46-3.18%
镁0.38-3.86%钴0.53-3.85%
铂0.05-2.36%镍0.25-2.68%
钌0.03-1.24%钯0.15-3.68%
余量为铁。
2.如权利要求1所述的金属合金材料，其特征在于，所述的金属合金材料包括下述重量份数的组分：
铌0.55-4.02%锰0.84-5.15%
钨0.64-5.15%钼0.88-4.25%
铼0.58-3.01%钛0.46-4.08%
镁0.38-3.47%钴0.53-4.45%
铂0.05-2.26%镍0.25-2.48%
钌0.03-1.20%钯0.15-3.25%
余量为铁。
3.如权利要求1所述的金属合金材料，其特征在于，所述的金属合金材料包括下述重量份数的组分：
铌1.32%锰3.84%
钨1.75%钼1.66%
铼1.86%钛3.46%
镁2.57%钴3.24%
铂1.06%镍1.23%
钌0.86%钯2.45%
余量为铁。
4.如权利要求1所述的金属合金材料的治炼方法，包括下述的步骤：
备料、装料、送电、熔化、摇炉、合金化及浇注工序。
5.如权利要求4所述的金属合金材料的治炼方法，包括下述的步骤：
备料后，装料，在熔化炉中通入高纯度的氢气或者是惰性气体，送电，加热至熔化炉中的温度为800-1300℃，保温10-40分钟；
将各原料按如下的重量比例投至熔化炉中熔炼；
在熔化的过程中连续电磁搅拌，在线检测各金属的含量，使各种金属的含量在如下范围，根据具体情况增补金属，待成分合格后在300-500℃下进行真空浇铸；
铌0.55-3.32%锰0.84-4.56%
钨0.64-4.63%钼0.68-3.87%
铼0.58-3.15%钛0.46-3.18%
镁0.38-3.86%钴0.53-3.85%
铂0.05-2.36%镍0.25-2.68%
钌0.03-1.24%钯0.15-3.68%
余量为铁。
6.如权利要求5所述的金属合金材料的治炼方法，其特征在于，所述的加热至熔化炉中的温度为850-1250℃，保温15-35分钟。
7.如权利要求4所述的金属合金材料的治炼方法，其特征在于，所述的待成分合格后在350-450℃下进行真空浇铸。
8.如权利要求1所述的一种金属合金材料在制作钢笔尖中的应用。
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