固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具及其制备方法技术

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。

Glass mould of copper alloy with high toughness and heat conduction in solution state and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具及其制备方法
本专利技术属于玻璃模具材料及其制备
，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。
技术介绍
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Mn6%，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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。在本专利技术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。在本专利技术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。在本专利技术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。在本专利技术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。在本专利技术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。本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。/n

【技术特征摘要】
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：
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：戈剑鸣，
申请(专利权)人：苏州东方模具科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32