CN111334684A

CN111334684A - 固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具及其制备方法

Info

Publication number: CN111334684A
Application number: CN202010200424.8A
Authority: CN
Inventors: 戈剑鸣
Original assignee: Ori Mould Technology Suzhou Co ltd
Current assignee: Ori Mould Technology Suzhou Co ltd
Priority date: 2020-03-20
Filing date: 2020-03-20
Publication date: 2020-06-26
Anticipated expiration: 2040-03-20
Also published as: CN111334684B

Abstract

一种固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具及其制备方法，其化学元素为：7.8‑8.5%的镍、4.2‑5.3%的锰、1.6‑2.7%的铬和0.6‑1.3%的钒，余为铜。步骤：将电解铜经数次循环反复的入炉熔化与出炉凝固而使炉壁不含除铜以外的杂质，得到清洁的熔炼炉；先按固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具的化学元素的质量百分比进行称量并将称量后的铜分成相同重量的三份，再将其中一份铜投入熔炼炉熔化，而后温升后加入镍、锰及再一份铜，继续升温并加入铬和钒及最后一份铜，继续熔炼；再精炼；浇注；一次固溶；二次固溶，得到成品。改善抗氧化性和耐腐蚀性能，满足高机速生产玻璃容器的要求；能使铜合金玻璃模具的导热性和韧性达到极致。

Description

固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具及其制备方法

技术领域

本发明属于玻璃模具材料及其制备技术领域，具体涉及一种固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具，并且还涉及其制备方法。

背景技术

铜及铜合金是人类最早应用的金属材料之一，由于其具有优异的导热性、导电性、耐高温性、耐磨性、良好的韧性以及优异的耐腐蚀性，等等，因而广泛应用于电工、电气、模具制造和军工产品等领域。正是由于铜合金材料具有蠕墨铸铁、灰铸铁等不可比拟的诸如前述导热性、韧性、耐腐蚀性以及较高的抗生长性等，因而由铜合金材料制成的玻璃模具不仅可以保障玻璃制品如玻璃容器的外观质量，而且能够适应在玻璃容器生产过程中的频繁开合、耐受高温玻璃料的影响以及高机速等的恶劣工况，基本上得以满足业界期望的铜合金玻璃模具的使用寿命。

但是，随着轻量化玻璃制品技术的不断发展与成熟，玻璃容器成型机（业界习惯称“制瓶机”，以下同）的速度越来越高，从而对铜合金玻璃模具的高韧高导热等的综合性能要求更为严苛。

在公开的专利文献中可见诸与铜合金玻璃模具相关的技术信息，如CN106566946A推荐有“稀土铜合金玻璃模具及其制备方法”，该专利的化学组成成分及质量百分比为：Ni9-12%、Al7-10%、Zn8-12%、Fe＜0.5%和稀土0.01-0.5%，余为铜；CN109338155A提供有“稀土和合金轻量化玻璃模具及其制备方法”，该专利的化学元素及其质量百分比为：Ni4.95%、Cr0.5-3.5%、Si0.5-3.5和稀土0.01-0.5%；JP特开平10-219373A介绍有“一种铜合金模具”，该专利的化学元素及其质量百分比为：Ni6-20%、Al9-18%、Zn＜8%、Fe＜6和Mn 6%，余为铜；CN107779651B揭示有“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”，该专利的化学元素及其质量百分比为：Ni3.8-4.2%、Mn2.05-2.15%、Al9.5-10.5%和Fe3.8-4.2%，余为Cu。

在并非限于例举的上述专利中，CN107779651B虽然具有良好的性能并且能适应较快机速的生产，但是随着三滴料以及四滴料行列式制瓶机的大量应用，会致使其使用寿命难以甚至无法达到如此高的机速下的预期寿命。前述CN106566946A以及CN109338155A由于需要凭借添加稀土增强铜合金的耐磨性和抗生长性能来合理延长使用寿命，因而不具有对战略资源的节约意义，因为稀土资源相对宝贵与稀缺，既不可再生又价格昂贵。

如业界所知，铜合金在熔炼过程中会产生吸气、吸氧和吸氢并且产生大量氧化渣等，产生气体析出杂质会降低铜合金的成品率以及影响或称降低材料的力学性能和产品质量。氧化还原是指铜合金在熔炼过程中，铜溶液与空气中的氧发生反应而形成氧化亚铜（Cu₂O），氧化亚铜与铜溶液中析出的氢发生还原反应（Cu₂O+H₂= 2Cu+H₂O↑）。铜被氧化还原，水蒸汽从铜溶液中析出是玻璃模具产生气孔、缩空、气泡的主要原因，这些氧化物夹杂会降低铜的强度和导热等性能，使在随后的制瓶过程中出现氧化开裂现象。

仍如业界所知，由于固溶处理及时效处理可以改变铜合金的显微组织，例如晶粒大小及析出化合物形态和分布，从而改善铜合金的韧性和导热性等性能，因而作为热处理范畴的固溶处理在铜合金玻璃模具的制备过程中是不可忽视的重要因素。

综上所述，如何合理选择铜合金玻璃模具的化学元素及其质量百分比、如何避免铜合金在熔炼过程中出现氧化、如何提高铸件成品率、如何通过热处理强化铜合金的性能等仍是目前业界继而关注并致力探求旨在解决的技术难点，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的首要任务在于提供一种具有优异的抗氧化性、理想的强度与硬度、拔萃的韧性和耐玻璃料的腐蚀性并且能满足高机速状态下的使用要求的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具。

本发明的另一任务在于提供一种固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具的制备方法，该方法有助于净化铜合金成分中的杂质、有利于细化晶粒、有益于提高铜合金的成品率、有便于降低模具直接加工成本并且能保障所述固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具的所述技术效果得以全面体现。

本发明的任务是这样来完成的，一种固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具，其化学元素组成及其质量百分比为：7.8-8.5%的镍、4.2-5.3%的锰、1.6-2.7%的铬和0.6-1.3%的钒，余为铜。

在本发明的一个具体的实施例中，一种固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具，其化学元素及其质量百分比为7.8%的镍、4.5%的锰、1.8%的铬和1.1%的钒，余为铜。

在本发明的另具体的实施例中，一种固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具，其化学元素及其质量百分比为8.5%的镍、4.8%的锰、2.3%的铬和0.6%的钒，余为铜。

在本发明的又一个具体的实施例中，一种固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具，其化学元素及其质量百分比为8%的镍、5.3%的锰、1.6%的铬和0.9%的钒，余为铜。

在本发明的再一个具体的实施例中，一种固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具，其化学元素及其质量百分比为8.2%的镍、4.2%的锰、2.7%的铬和1.3%的钒，余为铜。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的镍为牌号为Ni9996的镍；所述的锰为金属锰块；所述的铬为经球磨机球磨成过300目筛的粉末状的并且牌号为JGr98的金属铬；所述的钒为过10×10mm筛孔的块状的并且牌号为V-1的金属钒；所述铜为牌号为Cu-CATH-1的A级阴极电解铜。

本发明的另一任务是这样来完成的，一种固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具的制备方法，包括以下步骤：

A)洗炉，将电解铜经复数次循环反复的入炉熔化与出炉凝固而使炉壁不含除铜以外的杂质，得到清洁的熔炼炉；

B)熔炼，先按固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具的化学元素的质量百分比进行称量并且将称量后的铜分成相同重量的三份，再将三份铜中的其中一份铜投入步骤A)中所述的清洁的熔炼炉熔化，而后在熔炼炉温度升至1450-1500℃时加入镍、锰以及三份铜中的再一份铜，继续升温至1500-1550℃，接着加入铬和钒并且加入三份铜中的最后一份铜，继续熔炼，得到待精炼熔液；

C)精炼，先对步骤B)得到的待精炼熔液扒渣，再以均匀播撒方式向待精炼熔液的液面播撒铜熔剂，并且控制铜熔剂的播撒量，接着用非金属棒搅拌并且控制用非金属棒搅拌的次数，静置，使气体和杂质及氧化渣充分上浮，而后在不破坏熔液表面保护膜的状态下再次扒渣，取样并通过光谱分析调整熔液的化学元素的质量百分比，得到待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液；

D)浇注，先将步骤C)得到的待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液升温，并且控制升温温度，在浇注之前向转包中加入磷铜并且控制加入磷铜的量，再将待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液倾倒至转包中，进行扒渣，扒渣后浇注到树脂砂单箱铸型中，浇注完成后在冒口上均匀撒上保温覆盖剂，冷却至室温后去除冷铁盖板，得到待一次固溶的模具坯体；

E)一次固溶，将由步骤D)得到的待一次固溶的模具坯体放入固溶炉进行一次固溶处理，并且控制一次固溶处理的温度和时间，冷却，出炉后进行水淬，得到待二次固溶的模具坯体；

F)二次固溶，将由步骤E)得到的待二次固溶的模具坯体投入固溶炉进行二次固溶处理，并且控制二次固溶处理的温度和时间，冷却，出炉后进行油淬，得到固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具。

在本发明的更而一个具体的实施例中，步骤A)中所述的复数次的次数为两至五次；步骤B)中所述的继续熔炼的温度为1500-1550℃，继续熔炼的时间为15-25min。

在本发明的进而一个具体的实施例中，步骤C)中所述的控制铜熔剂的播撒量是将铜熔剂的播撒量控制为占待精炼熔液的重量的0.5-1%，所述的控制用非金属棒搅拌的次数是将搅拌的次数控制为5-10次，所述的非金属棒为木棒，所述静置的时间为3-5min，所述调整熔液的化学元素的质量百分比是将化学元素的质量百分比调整为：7.8-8.5%的镍、4.2-5.3%的锰、1.6-2.7%的铬和0.6-1.3%的钒，余为铜；步骤D)中所述的控制升温温度是将升温温度控制为1530-1550℃，所述控制加入磷铜的量是将磷铜的加入量控制为占倾倒至转包中的所述待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具溶液重量的0.25-0.5%，所述的保温覆盖剂为XY-723系列发热保温覆盖剂，所述冷却为自然冷却，所述扒渣后浇注到树指砂单箱铸型中的浇注温度为1480-1500℃；步骤E)中所述的控制一次固溶处理的温度和时间是将温度控制为760-810℃，将时间控制为30-60min，所述冷却为随炉冷却至500℃，所述水淬冷却速度为300℃/s；步骤F)中所述的控制二次固溶处理的温度和时间是将温度控制为640-710℃，将时间控制为45-90min，所述冷却为随炉冷却至400℃，所述油淬冷却速度为100℃/s。

在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述的铜熔剂由以下按重量份数配比的原料组成：NaF 35-40份、Na₃AlF₆30-40份、H₃BO₃ 5-15份和CaF₂4-6份。

本发明提供的技术方案的技术效果在于：由于配方中择用了取量合理的能与基体铜可无限互溶的镍，因而能体现理想的强度而不对伸长率及韧性产生影响，并可改善抗氧化性和耐腐蚀性能，由于配方中的铜具有良好的韧性和拔萃的导热性，因而能满足高机速生产玻璃容器的要求；锰与铜无限固溶而得以使铜合金具有高强度和高耐蚀性能；铬可以显著提高铜合金的导热性；钒得以提高所添加的元素在铜合金中的分布均匀程度；提供的制备方法由于在精炼步骤中使用了铜熔剂，又由于铜熔剂具有与氧化渣吸附、溶解而起到良好的除渣作用，净化铜熔液以及合金基体和晶界，改善合金的铸造性能，提高铜合金熔液的流动性，提高铜合金的成品率并且有便于降低模具直接加工成本。由于采用了一次固溶和二次固液，因而能使铜合金玻璃模具的导热性和韧性达到极致。

具体实施方式

实施例1：

A)洗炉，先将符合国家标准GB/T-467-1997中规定的牌号为Cu-CATH-1的A级阴极电解铜由剪板机剪成20cm×80cm大小的长条块，再以两次循环反复的入炉熔化与出炉凝固方式对炉壁进行清洗，使炉壁不含除铜以外的杂质，得到清洁的熔炼炉，本步骤中所述的A级阴极电解铜只用于洗炉，不用于熔炼；

B)熔炼，先按固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具的化学元素的质量百分比进行称量并且将称量后的即由步骤A)中所述的标准及所述牌号的A级阴极电解铜由剪板机剪成5×5cm大小的呈正方体的方块并且分成相同重量的三份，再将三份铜中的其中一份即第一份A级阴极电解铜投入步骤A)中所述的清洁的熔炼炉熔化，而后在熔炼炉温度升至1500℃时加入符合国家标准GB/T6516-2009牌号为Ni9996的并且预先由剪板机剪成规格为5cm×5cm大小的即呈正方体的镍块、符合国家标准GB2774-91的并且预先由剪板机剪成规格为2cm×2cm的即呈正方体的金属锰块以及前述三份A级阴极电解铜中的再一份即第二份A级阴极电解铜，继续升温至1520℃，接着加入符合国家标准GB/T28908-2012并且由球磨机球磨成过300目筛的粉末状的并且牌号为JGr98的金属铬和符合国家标准GB/T4310-1984的过10×10mm筛孔的牌号为V-1的块状金属钒并且加入三份铜中的最后一份即第三份所述A级阴极电解铜，继续熔炼，继续熔炼的温度为1550℃，继续熔炼的时间为15min，得到待精炼熔液；

C)精炼，先对步骤B)得到的待精炼熔液扒渣，再以均匀播撒方式向待精炼熔液的液面播撒占待精炼熔液的重量的1%的铜熔剂，接着用非金属棒即用木棒搅拌10次，静置5min，使气体和杂质及氧化渣充分上浮，而后在不破坏熔液表面保护膜的状态下再次扒渣，取样并通过光谱分析调整熔液的化学元素的质量百分比为：7.8%的镍、4.5%的锰、1.8%的铬和1.1%的钒，余为铜，得到待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液，本步骤中所述的铜熔剂由以下按重量份数配比的原料组成：NaF 40份、Na₃AlF₆30份、H₃BO₃ 10份和CaF₂5份；

D)浇注，先将步骤C)得到的待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液升温至1530℃，在浇注之前向转包中加入占待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液的总重量的0.4%的磷铜（也称“磷青铜”），再将待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液倾倒至转包中进行扒渣，扒渣后浇注到树脂砂单箱铸型中，浇注完成后在冒口（即“浇冒口”）上均匀撒上保温覆盖剂，该保温覆盖剂是由中国江苏省苏州市兴业材料科技股份有限公司生产并且在本申请提出之前在市场销售的牌号为XY-723系列保温覆盖剂，自然冷却至室温后去除冷铁盖板，得到待一次固溶的模具坯体，本步骤中所述浇注的浇注温度为1500℃；

E)一次固溶，将由步骤D)得到的待一次固溶的模具坯体放入固溶炉进行一次固溶处理，该一次固溶处理的温度和时间分别控制为760℃和60min，随炉冷却至500℃后进行水淬，水淬冷却速度为300℃/s，得到待二次固溶的模具坯体；

F)二次固溶，将由步骤E)得到的待二次固溶的模具坯体投入固溶炉进行二次固溶处理，该二次固溶处理的温度和时间分别控制为640℃和90min，冷却即随炉冷却至400℃后进行油淬，油淬冷却速度为100℃/s，得到固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具。

本实施例通过铜熔剂的化学成分氟化钠与氧化渣之间的吸附、溶解作用而实现除渣作用，净化铜液以及合金的基体和晶界，因而可改善合理的铸造性能，提高铜合金熔液流动性，提高成品率；为了进一步强化铜合金玻璃模具的性能，更好地解决模具在受到高温后产生的氧化现象，本实施例开创性地对铜合金先后采用了两次固溶处理，第一次固溶处理由于铜合金淬透性相对欠缺，为获得较高的物理机械性能，选用了冷却能力较强的介质水。而第二次固溶处理提高铜合金的稳定性，选用冷却能力较弱的介质油，其目的是为了富镍相在铜的α相中相互溶解，细化，使两种相达到饱和，进一步提高导热性和韧性。这样即可增加晶界的蠕变抗力，又能防止铜合金在受到高温玻璃液料而析出富Cr碳化物，使材料的抗拉强度达到880-950MPa，导热系数323-365w/(m.k)，大大提高了模具的使用寿命。

实施例2：

A)洗炉，先将符合国家标准GB/T-467-1997中规定的牌号为Cu-CATH-1的A级阴极电解铜由剪板机剪成20cm×80cm大小的长条块，再以三次循环反复的入炉熔化与出炉凝固方式对炉壁进行清洗，使炉壁不含除铜以外的杂质，得到清洁的熔炼炉，本步骤中所述的A级阴极电解铜只用于洗炉，不用于熔炼；

B)熔炼，先按固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具的化学元素的质量百分比进行称量并且将称量后的即由步骤A)中所述的标准及所述牌号的A级阴极电解铜由剪板机剪成5×5cm大小的呈正方体的方块并且分成相同重量的三份，再将三份铜中的其中一份即第一份A级阴极电解铜投入步骤A)中所述的清洁的熔炼炉熔化，而后在熔炼炉温度升至1485℃时加入符合国家标准GB/T6516-2009牌号为Ni9996的并且预先由剪板机剪成规格为5cm×5cm大小的即呈正方体的镍块、符合国家标准GB2774-91的并且预先由剪板机剪成规格为2cm×2cm的即呈正方体的金属锰块以及前述三份A级阴极电解铜中的再一份即第二份A级阴极电解铜，继续升温至1550℃，接着加入符合国家标准GB/T28908-2012并且由球磨机球磨成过300目筛的粉末状的并且牌号为JGr98的金属铬和符合国家标准GB/T4310-1984的过10×10mm筛孔的牌号为V-1的块状金属钒并且加入三份铜中的最后一份即第三份所述A级阴极电解铜，继续熔炼，继续熔炼的温度为1548℃，继续熔炼的时间为25min，得到待精炼熔液；

C)精炼，先对步骤B)得到的待精炼熔液扒渣，再以均匀播撒方式向待精炼熔液的液面播撒占待精炼熔液的重量的0.65%的铜熔剂，接着用非金属棒即用木棒搅拌7次，静置4min，使气体和杂质及氧化渣充分上浮，而后在不破坏熔液表面保护膜的状态下再次扒渣，取样并通过光谱分析调整熔液的化学元素的质量百分比为：8.5%的镍、4.8%的锰、2.3%的铬和0.6%的钒，余为铜，得到待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液，本步骤中所述的铜熔剂由以下按重量份数配比的原料组成：NaF 36份、Na₃AlF₆33份、H₃BO₃ 7份和CaF₂4份；

D)浇注，先将步骤C)得到的待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液升温至1540℃，在浇注之前向转包中加入占待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液的总重量的0.5%的磷铜（也称“磷青铜”），再将待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液倾倒至转包中进行扒渣，扒渣后浇注到树脂砂单箱铸型中，浇注完成后在冒口（即“浇冒口”）上均匀撒上保温覆盖剂，该保温覆盖剂是由中国江苏省苏州市兴业材料科技股份有限公司生产并且在本申请提出之前在市场销售的牌号为XY-723系列保温覆盖剂，自然冷却至室温后去除冷铁盖板，得到待一次固溶的模具坯体，本步骤中所述浇注的浇注温度为1480℃；

E)一次固溶，将由步骤D)得到的待一次固溶的模具坯体放入固溶炉进行一次固溶处理，该一次固溶处理的温度和时间分别控制为780℃和50min，随炉冷却至500℃后进行水淬，水淬冷却速度为300℃/s，得到待二次固溶的模具坯体；

F)二次固溶，将由步骤E)得到的待二次固溶的模具坯体投入固溶炉进行二次固溶处理，该二次固溶处理的温度和时间分别控制为710℃和45min，冷却即随炉冷却至400℃后进行油淬，油淬冷却速度为100℃/s，得到固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具。其余均同对实施例1的描述。

实施例3：

A)洗炉，先将符合国家标准GB/T-467-1997中规定的牌号为Cu-CATH-1的A级阴极电解铜由剪板机剪成20cm×80cm大小的长条块，再以五次循环反复的入炉熔化与出炉凝固方式对炉壁进行清洗，使炉壁不含除铜以外的杂质，得到清洁的熔炼炉，本步骤中所述的A级阴极电解铜只用于洗炉，不用于熔炼；

B)熔炼，先按固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具的化学元素的质量百分比进行称量并且将称量后的即由步骤A)中所述的标准及所述牌号的A级阴极电解铜由剪板机剪成5×5cm大小的呈正方体的方块并且分成相同重量的三份，再将三份铜中的其中一份即第一份A级阴极电解铜投入步骤A)中所述的清洁的熔炼炉熔化，而后在熔炼炉温度升至1450℃时加入符合国家标准GB/T6516-2009牌号为Ni9996的并且预先由剪板机剪成规格为5cm×5cm大小的即呈正方体的镍块、符合国家标准GB2774-91的并且预先由剪板机剪成规格为2cm×2cm的即呈正方体的金属锰块以及前述三份A级阴极电解铜中的再一份即第二份A级阴极电解铜，继续升温至1500℃，接着加入符合国家标准GB/T28908-2012并且由球磨机球磨成过300目筛的粉末状的并且牌号为JGr98的金属铬和符合国家标准GB/T4310-1984的过10×10mm筛孔的牌号为V-1的块状金属钒并且加入三份铜中的最后一份即第三份所述A级阴极电解铜，继续熔炼，继续熔炼的温度为1500℃，继续熔炼的时间为18min，得到待精炼熔液；

C)精炼，先对步骤B)得到的待精炼熔液扒渣，再以均匀播撒方式向待精炼熔液的液面播撒占待精炼熔液的重量的0.5%的铜熔剂，接着用非金属棒即用木棒搅拌8次，静置5min，使气体和杂质及氧化渣充分上浮，而后在不破坏熔液表面保护膜的状态下再次扒渣，取样并通过光谱分析调整熔液的化学元素的质量百分比为：8%的镍、5.3%的锰、1.6%的铬和0.9%的钒，余为铜，得到待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液，本步骤中所述的铜熔剂由以下按重量份数配比的原料组成：NaF 38份、Na₃AlF₆40份、H₃BO₃ 12份和CaF₂6份；

D)浇注，先将步骤C)得到的待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液升温至1535℃，在浇注之前向转包中加入占待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液的总重量的0.25%的磷铜（也称“磷青铜”），再将待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液倾倒至转包中进行扒渣，扒渣后浇注到树脂砂单箱铸型中，浇注完成后在冒口（即“浇冒口”）上均匀撒上保温覆盖剂，该保温覆盖剂是由中国江苏省苏州市兴业材料科技股份有限公司生产并且在本申请提出之前在市场销售的牌号为XY-723系列保温覆盖剂，自然冷却至室温后去除冷铁盖板，得到待一次固溶的模具坯体，本步骤中所述浇注的浇注温度为1490℃；

E)一次固溶，将由步骤D)得到的待一次固溶的模具坯体放入固溶炉进行一次固溶处理，该一次固溶处理的温度和时间分别控制为800℃和40min，随炉冷却至500℃后进行水淬，水淬冷却速度为300℃/s，得到待二次固溶的模具坯体；

F)二次固溶，将由步骤E)得到的待二次固溶的模具坯体投入固溶炉进行二次固溶处理，该二次固溶处理的温度和时间分别控制为690℃和60min，冷却即随炉冷却至400℃后进行油淬，油淬冷却速度为100℃/s，得到固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具。其余均同对实施例1的描述。

实施例4：

A)洗炉，先将符合国家标准GB/T-467-1997中规定的牌号为Cu-CATH-1的A级阴极电解铜由剪板机剪成20cm×80cm大小的长条块，再以四次循环反复的入炉熔化与出炉凝固方式而对炉壁进行清洗，使炉壁不含除铜以外的杂质，得到清洁的熔炼炉，本步骤中所述的A级阴极电解铜只用于洗炉，不用于熔炼；

B)熔炼，先按固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具的化学元素的质量百分比进行称量并且将称量后的即由步骤A)中所述的标准及所述牌号的A级阴极电解铜由剪板机剪成5×5cm大小的呈正方体的方块并且分成相同重量的三份，再将三份铜中的其中一份A级阴极电解铜投入步骤A)中所述的清洁的熔炼炉熔化，而后在熔炼炉温度升至1465℃时加入符合国家标准GB/T6516-2009牌号为Ni9996的并且预先由剪板机剪成规格为5cm×5cm大小的即呈正方体的镍块、符合国家标准GB2774-91的并且预先由剪板机剪成规格为2cm×2cm的即呈正方体的金属锰块以及前述三份A级阴极电解铜中的再一份即第二份A级阴极电解铜，继续升温至1535℃，接着加入符合国家标准GB/T28908-2012并且由球磨机球磨成过300目筛的粉末状的并且牌号为JGr98的金属铬和符合国家标准GB/T4310-1984的过10×10mm筛孔的牌号为V-1的块状金属钒并且加入三份铜中的最后一份即第三份所述A级阴极电解铜，继续熔炼，继续熔炼的温度为1530℃，继续熔炼的时间为20min，得到待精炼熔液；

C)精炼，先对步骤B)得到的待精炼熔液扒渣，再以均匀播撒方式向待精炼熔液的液面播撒占待精炼熔液的重量的0.85%的铜熔剂，接着用非金属棒即用木棒搅拌5次，静置3min，使气体和杂质及氧化渣充分上浮，而后在不破坏熔液表面保护膜的状态下再次扒渣，取样并通过光谱分析调整熔液的化学元素的质量百分比为：8.2%的镍、4.2%的锰、2.7%的铬和1.3%的钒，余为铜，得到待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液，本步骤中所述的铜熔剂由以下按重量份数配比的原料组成：NaF 39份、Na₃AlF₆36份、H₃BO₃ 15份和CaF₂5.5份；

D)浇注，先将步骤C)得到的待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液升温至1550℃，在浇注之前向转包中加入占待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液的总重量的0.35%的磷铜（也称“磷青铜”），再将待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具熔液倾倒至转包中进行扒渣，扒渣后浇注到树脂砂单箱铸型中，浇注完成后在冒口（即“浇冒口”）上均匀撒上保温覆盖剂，该保温覆盖剂是由中国江苏省苏州市兴业材料科技股份有限公司生产并且在本申请提出之前在市场销售的牌号为XY-723系列保温覆盖剂，自然冷却至室温后去除冷铁盖板，得到待一次固溶的模具坯体，本步骤中所述浇注的浇注温度为1495℃；

E)一次固溶，将由步骤D)得到的待一次固溶的模具坯体放入固溶炉进行一次固溶处理，该一次固溶处理的温度和时间分别控制为810℃和30min，随炉冷却至500℃后进行水淬，水淬冷却速度为300℃/s，得到待二次固溶的模具坯体；

F)二次固溶，将由步骤E)得到的待二次固溶的模具坯体投入固溶炉进行二次固溶处理，该二次固溶处理的温度和时间分别控制为670℃和75min，冷却即随炉冷却至400℃后进行油淬，油淬冷却速度为100℃/s，得到固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具。其余均同对实施例1的描述。

Claims

1.一种固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具，其特征在于其化学元素组成及其质量百分比为：7.8-8.5%的镍、4.2-5.3%的锰、1.6-2.7%的铬和0.6-1.3%的钒，余为铜。

2.根据权利要求1所述的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具，其特征在于其化学元素及其质量百分比为7.8%的镍、4.5%的锰、1.8%的铬和1.1%的钒，余为铜。

3.根据权利要求1所述的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具，其特征在于其化学元素及其质量百分比为8.5%的镍、4.8%的锰、2.3%的铬和0.6%的钒，余为铜。

4.根据权利要求1所述的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具，其特征在于其化学元素及其质量百分比为8%的镍、5.3%的锰、1.6%的铬和0.9%的钒，余为铜。

5.根据权利要求1所述的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具，其特征在于其化学元素及其质量百分比为8.2%的镍、4.2%的锰、2.7%的铬和1.3%的钒，余为铜。

6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具，其特征在于所述的镍为牌号为Ni9996的镍；所述的锰为金属锰块；所述的铬为经球磨机球磨成过300目筛的粉末状的并且牌号为JGr98的金属铬；所述的钒为过10×10mm筛孔的块状的并且牌号为V-1的金属钒；所述铜为牌号为Cu-CATH-1的A级阴极电解铜。

7.一种如权利要求1所述的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具的制备方法，其特征在于步骤A)中所述的复数次的次数为两至五次；步骤B)中所述的继续熔炼的温度为1500-1550℃，继续熔炼的时间为15-25min。

9.根据权利要求7所述的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具的制备方法，其特征在于步骤C)中所述的控制铜熔剂的播撒量是将铜熔剂的播撒量控制为占待精炼熔液的重量的0.5-1%，所述的控制用非金属棒搅拌的次数是将搅拌的次数控制为5-10次，所述的非金属棒为木棒，所述静置的时间为3-5min，所述调整熔液的化学元素的质量百分比是将化学元素的质量百分比调整为：7.8-8.5%的镍、4.2-5.3%的锰、1.6-2.7%的铬和0.6-1.3%的钒，余为铜；步骤D)中所述的控制升温温度是将升温温度控制为1530-1550℃，所述控制加入磷铜的量是将磷铜的加入量控制为占倾倒至转包中的所述待浇注的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具溶液重量的0.25-0.5%，所述的保温覆盖剂为XY-723系列发热保温覆盖剂，所述冷却为自然冷却，所述扒渣后浇注到树指砂单箱铸型中的浇注温度为1480-1500℃；步骤E)中所述的控制一次固溶处理的温度和时间是将温度控制为760-810℃，将时间控制为30-60min，所述冷却为随炉冷却至500℃，所述水淬冷却速度为300℃/s；步骤F)中所述的控制二次固溶处理的温度和时间是将温度控制为640-710℃，将时间控制为45-90min，所述冷却为随炉冷却至400℃，所述油淬冷却速度为100℃/s。

10.根据权利要求7或9所述的固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具的制备方法，其特征在于所述的铜熔剂由以下按重量份数配比的原料组成：NaF 35-40份、Na₃AlF₆30-40份、H₃BO₃ 5-15份和CaF₂4-6份。