CN107779651B - 适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料，由以下质量百分比的组分组成：Ni：3.8～4.2％，Al：9.5～10.5％，Fe：3.8～4.2％，Mn：2.05～2.15％，其余为Cu和不可避免的杂质。该铜合金玻璃模具材料可适应15次/模*分钟生产速度要求，在该速度下仍具有较高寿命。

Description

适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铜合金模具材料及其制备方法，特别是涉及一种适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料及其制备方法。
背景技术
玻璃制品的产量提高一方面通过扩大规模实现，另一方面在一定的规模下需要通过提高单位时间内产量予以实现。对于制瓶机来说，提高制瓶机速往往受制于机械构造本身以及相配套使用的玻璃模具。玻璃模具需要具备优秀的耐热散热性能，能经受住高温玻璃熔液的反复接触，同时需要具有足够的硬度、韧性及耐磨性以应对制瓶机械的冲击。
中国专利CN103173648A公开了一种铜合金玻璃模具口模的制备方法，该模具包含以下重量百分比组分：Ni 14～16％、Al 8～9％、Zn 8～10％、Si 0.9～1.1％、Mn 0.1～0.2％、Fe<0.15％，其余为Cu与常见杂质，其具有优良的热传导性能，抗氧化性能和高温尺寸稳定性。中国专利CN102628119A公开了低镍高铁铜合金玻璃模具及其制造方法，该模具包含以下重量百分比组分：Ni 4～6％、Al 8～10％、Zn 0.05～0.25％、Si 0.05～0.2％、Mn0.8～1.5％、Fe 4～6％，其余为Cu与常见杂质，其具有良好的抗氧化、抗热疲劳性，又增强了韧性。中国专利CN106244848A公开了一种微合金化有色金属铜基玻璃模具材料，该模具包含以下重量百分比组分：镍15.0～16.5％，铝10.8～11.5％，铁0.4～0.6％，钴1.0～2.0％，锌0.5～1.5％，其余为铜和不可避免的杂质，该玻璃模具材料通过添加钴元素并降低铁元素含量但不含有硅、锰元素，使其仍具有一般硅镍铜合金材料的高散热和高硬度特性，同时抗拉强度高。上述材料在10次/模*分钟生产速度的制瓶机上能达到170-180万次的使用寿命，但是当制瓶速度提升至15次/模*分钟时，使用寿命普遍减少30％左右。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料，以改善材料性能，提高在高速生产时模具使用寿命。本发明还提供这种高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料的制备方法。
一种适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料，由以下质量百分比的组分组成：Ni：3.8～4.2％，Al：9.5～10.5％，Fe：3.8～4.2％，Mn：2.05～2.15％，其余为Cu和不可避免的杂质。
优选的，适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料，由以下质量百分比的组分组成：Ni：3.8～3.9％，Al：9.5～10.5％，Fe：4.1～4.2％，Mn：2.05～2.15％，其余为Cu和不可避免的杂质。
一种适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1、按各组分质量百分比选取原料；
步骤2、在中频炉内加入各原料进行熔炼，熔炼温度为1300～1320℃；
步骤3、将铜合金熔液浇注入砂型模内，保温浇注温度为1280～1290℃，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具；
步骤4、对玻璃模具进行退火处理。
优选的，所述退火处理为加热至640～650℃保温5.5～6小时，然后随炉冷却至120～150℃取出，最后空冷至常温。
与现有技术相比较，本发明所提供的技术方案的有益效果是：
改变了以往铜合金玻璃模具材料中锰元素含量一般为1.5％以下范围，结合较低含量的镍、铁含量，使现有技术中铜合金玻璃模具材料在15次/模*分钟生产速度时寿命较10次/模*分钟生产速度寿命明显下降的问题，使其寿命能够维持在与10次/模*分钟生产速度相当的水平，提高单位时间产量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1
适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1、按各组分质量百分比为：Ni：4.02％，Al：9.53％，Fe：3.8％，Mn：2.05％，余量为Cu选取电解铜、电解镍、工业铝锭、锰铁、铁板为原料加入中频炉进行加热至1320℃熔炼，待各原料充分熔化后扒渣取样，测定各组分百分比并调整组分以符合要求；
步骤2、将铜合金熔液浇注入砂型模内，保温浇注温度为1290℃，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具；
步骤3、对玻璃模具进行退火处理，将玻璃模具加热至650℃保温6小时，然后随炉冷却至120℃取出，最后空冷至常温，最后进行相应机加工玻璃模具。
实施例2
适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1、按各组分质量百分比为：Ni：4.11％，Al：9.8％，Fe：3.89％，Mn：2.09％，余量为Cu选取电解铜、电解镍、工业铝锭、锰铁、铁板为原料加入中频炉进行加热至1320℃熔炼，待各原料充分熔化后扒渣取样，测定各组分百分比并调整组分以符合要求；
步骤2、将铜合金熔液浇注入砂型模内，保温浇注温度为1290℃，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具；
步骤3、对玻璃模具进行退火处理，将玻璃模具加热至640℃保温6小时，然后随炉冷却至140℃取出，最后空冷至常温，最后进行相应机加工玻璃模具。
实施例3
适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1、按各组分质量百分比为：Ni：4.2％，Al：10.37％，Fe：3.95％，Mn：2.14％，余量为Cu选取电解铜、电解镍、工业铝锭、锰铁、铁板为原料加入中频炉进行加热至1310℃熔炼，待各原料充分熔化后扒渣取样，测定各组分百分比并调整组分以符合要求；
步骤2、将铜合金熔液浇注入砂型模内，保温浇注温度为1285℃，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具；
步骤3、对玻璃模具进行退火处理，将玻璃模具加热至645℃保温5.5小时，然后随炉冷却至150℃取出，最后空冷至常温，最后进行相应机加工玻璃模具。
实施例4
适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1、按各组分质量百分比为：Ni：3.86％，Al：9.8％，Fe：3.95％，Mn：2.1％，余量为Cu选取电解铜、电解镍、工业铝锭、锰铁、铁板为原料加入中频炉进行加热至1300℃熔炼，待各原料充分熔化后扒渣取样，测定各组分百分比并调整组分以符合要求；
步骤2、将铜合金熔液浇注入砂型模内，保温浇注温度为1280℃，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具；
步骤3、对玻璃模具进行退火处理，将玻璃模具加热至640℃保温5.5小时，然后随炉冷却至130℃取出，最后空冷至常温，最后进行相应机加工玻璃模具。
实施例5
适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1、按各组分质量百分比为：Ni：4.15％，Al：10.1％，Fe：3.88％，Mn：2.08％，余量为Cu选取电解铜、电解镍、工业铝锭、锰铁、铁板为原料加入中频炉进行加热至1300℃熔炼，待各原料充分熔化后扒渣取样，测定各组分百分比并调整组分以符合要求；
步骤2、将铜合金熔液浇注入砂型模内，保温浇注温度为1285℃，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具；
步骤3、对玻璃模具进行退火处理，将玻璃模具加热至650℃保温5.5小时，然后随炉冷却至120℃取出，最后空冷至常温，最后进行相应机加工玻璃模具。
实施例6
适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1、按各组分质量百分比为：Ni：3.82％，Al：9.5％，Fe：4.15％，Mn：2.14％，余量为Cu选取电解铜、电解镍、工业铝锭、锰铁、铁板为原料加入中频炉进行加热至1300℃熔炼，待各原料充分熔化后扒渣取样，测定各组分百分比并调整组分以符合要求；
步骤2、将铜合金熔液浇注入砂型模内，保温浇注温度为1280℃，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具；
步骤3、对玻璃模具进行退火处理，将玻璃模具加热至650℃保温6小时，然后随炉冷却至150℃取出，最后空冷至常温，最后进行相应机加工玻璃模具。
实施例7
适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1、按各组分质量百分比为：Ni：3.9％，Al：9.8％，Fe：4.2％，Mn：2.06％，余量为Cu选取电解铜、电解镍、工业铝锭、锰铁、铁板为原料加入中频炉进行加热至1310℃熔炼，待各原料充分熔化后扒渣取样，测定各组分百分比并调整组分以符合要求；
步骤2、将铜合金熔液浇注入砂型模内，保温浇注温度为1290℃，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具；
步骤3、对玻璃模具进行退火处理，将玻璃模具加热至640℃保温6小时，然后随炉冷却至130℃取出，最后空冷至常温，最后进行相应机加工玻璃模具。
实施例8
适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1、按各组分质量百分比为：Ni：3.85％，Al：10.4％，Fe：4.11％，Mn：2.15％，余量为Cu选取电解铜、电解镍、工业铝锭、锰铁、铁板为原料加入中频炉进行加热至1320℃熔炼，待各原料充分熔化后扒渣取样，测定各组分百分比并调整组分以符合要求；
步骤2、将铜合金熔液浇注入砂型模内，保温浇注温度为1285℃，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具；
步骤3、对玻璃模具进行退火处理，将玻璃模具加热至645℃保温5.5小时，然后随炉冷却至120℃取出，最后空冷至常温，最后进行相应机加工玻璃模具。
对比例1按CN102628119A的实施例1进行。
对比例2按CN103173648A的实施例1进行。
对比例3按CN106244848A的实施例1进行。
对上述各实施例和对比例进行寿命测定，结果如下：
由上述结果可知，本发明铜合金玻璃模具材料在10次/模*分钟生产速度时，具有与现有技术相当的使用寿命，而在生产速度提高至12次/模*分钟时，现有技术材料使用寿命也出现明显下滑，而本发明铜合金玻璃模具材料使用寿命小幅下降，在生产速度提高至15次/模*分钟，本发明铜合金玻璃模具材料使用寿命的下降幅度明显小于现有技术。

Claims (3)

1.一种适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料，其特征在于：由以下质量百分比的组分组成：Ni：3.8～3.9％，Al：9.5～10.5％，Fe：4.1～4.2％，Mn：2.05～2.15％，其余为Cu和不可避免的杂质。
2.一种制备权利要求1所述的适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料的方法，其特征在于：步骤1、按各组分质量百分比选取原料；
步骤2、在中频炉内加入各原料进行熔炼，熔炼温度为1300～1320℃；
步骤3、将铜合金熔液浇注入砂型模内，保温浇注温度为1280～1290℃，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具；
步骤4、对玻璃模具进行退火处理。
3.根据权利要求2所述的适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料的制备方法，其特征在于：所述退火处理为加热至640～650℃保温5.5～6小时，然后随炉冷却至120～150℃取出，最后空冷至常温。
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