CN105714200A - 一种金属合金材料、冶炼方法及其在制作钢笔尖中的应用 - Google Patents
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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在制作钢笔尖中的应用。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?4.32%、锰0.84?5.56%、钨0.64?5.63%、钼0.68?4.87%、铼0.58?3.15%、钛0.46?4.18%、镁0.38?3.86%、钴0.53?4.85%、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
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在制作钢笔尖中的应用。
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0.55-4.32% 锰0.84-5.56%
钨0.64-5.63% 钼0.68-4.87%
铼0.58-3.15% 钛0.46-4.18%
镁0.38-3.86% 钴0.53-4.85%
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%
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%
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600-1300℃,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0.55-4.02% 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%
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氢气,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%
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惰性气体,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0.88%
铼0.58% 钛0.46%
镁0.38% 钴0.53%
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氢气,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4.02% 锰5.15%
钨5.15% 钼4.25%
铼3.01% 钛4.08%
镁3.47% 钴4.45%
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惰性气体,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1.88%
铼1.58% 钛1.46%
镁1.38% 钴1.53%
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氢气,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2.02% 锰2.15%
钨2.15% 钼2.25%
铼2.01% 钛2.08%
镁2.47% 钴2.45%
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0.55-4.32% 锰0.84-5.56%
钨0.64-5.63% 钼0.68-4.87%
铼0.58-3.15% 钛0.46-4.18%
镁0.38-3.86% 钴0.53-4.85%
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%
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%
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600-1300℃,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0.55-4.02% 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%
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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CN104651698A (zh) * | 2013-11-21 | 2015-05-27 | 上海典工新材料科技有限公司 | 一种金黄色高韧性硬质合金 |
CN104946932A (zh) * | 2014-03-25 | 2015-09-30 | 新日铁住金株式会社 | 奥氏体系耐热合金管的制造方法以及利用该制造方法制造的奥氏体系耐热合金管 |
JP2015193912A (ja) * | 2014-03-25 | 2015-11-05 | 新日鐵住金株式会社 | オーステナイト系耐熱合金管の製造方法およびその製造方法によって製造されたオーステナイト系耐熱合金管 |
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2016
- 2016-02-29 CN CN201610110547.6A patent/CN105714200A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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CN104651698A (zh) * | 2013-11-21 | 2015-05-27 | 上海典工新材料科技有限公司 | 一种金黄色高韧性硬质合金 |
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JP2015193912A (ja) * | 2014-03-25 | 2015-11-05 | 新日鐵住金株式会社 | オーステナイト系耐熱合金管の製造方法およびその製造方法によって製造されたオーステナイト系耐熱合金管 |
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