一种模具用铜铍钴合金板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铜铍钴合金板及其制备方法和应用。其中制备方法包括将液态铜铍钴合金浇铸到设置有振动台的砂型模中，保持机械振动至液态铜铍钴合金完全凝固，得到铜铍钴合金板坯；机械振动的频率为60

【技术实现步骤摘要】
一种模具用铜铍钴合金板及其制备方法


[0001]本专利技术涉及有色金属新材料制备
，具体而言，涉及一种模具用铜铍钴合金板及其制备方法。

技术介绍

[0002]铜铍钴合金板兼具高强度、高硬度、耐蚀、耐磨、耐疲劳、良好的导热和冲击不产生火花等性能，是用于制作塑胶模、压铸模、铸造模等模具的理想材料，具有其他材料不能代替的独特性能，在模具行业获得越来越广泛地应用。
[0003]目前模具用铜铍钴合金板的一般制备工艺为：熔炼
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砂型铸造
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固溶
‑
时效。这种铜铍钴合金板制备工艺具有流程短、生产工艺简单、生产周期短、成本低、适应性广等优点，但是采用该工艺生产铜铍钴合金板时存在如下问题：(1)由于普通砂型铸造时存在金属液内气体难以自然排出，造成铜铍钴合金板中存在气孔；(2)由于砂型周边冷却不均匀，使得铜铍钴合金板部分组织中出现异常粗大的柱状晶；(3)铜铍钴合金中的钴易在晶界析出，并且沿晶界连续分布，使得晶界结合变弱，导致铜铍钴合金板在铸造应力作用下出现裂纹。这些因素导致铜铍钴合金板成品易出现组织和性能不均一、成品率低等问题，从而增加了生产成本，降低了企业的市场竞争力。以上问题极大地限制了铜铍钴合金板的进一步快速发展和推广应用。
[0004]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种模具用铜铍钴合金板及其制备方法，以改善现有制备方法制备的铜铍钴合金板成品易出现组织和性能不均一、成品率低的问题。
[0006]本专利技术是这样实现的：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种铜铍钴合金板的制备方法，其包括将液态铜铍钴合金浇铸到设置有振动台的砂型模中，保持机械振动至液态铜铍钴合金完全凝固，得到铜铍钴合金板坯；
[0008]所述机械振动的频率为60
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80Hz、振幅为1
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4mm。
[0009]第二方面，本专利技术还提供了上述铜铍钴合金板的制备方法制备得到的铜铍钴合金板。
[0010]第三方面，本专利技术还提供了上述铜铍钴合金板的制备方法制备得到的铜铍钴合金板在模具制作中的应用，上述模具包括作塑胶模具、压铸模具和铸造模具。
[0011]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0012]1)与普通砂型铸造铜铍钴合金板相比，本专利技术通过在砂型铸造过程中辅以机械振动，可破碎凝固过程中的枝晶，从而抑制晶粒长大，达到细化晶粒的目的。实验结果表明，同一批次普通砂型铸造的铜铍钴合金板平均晶粒尺寸为厘米级，而采用本专利技术方法制备的铜铍钴合金板的平均晶粒尺寸达到微米级，合金板晶粒得到明显细化。
[0013]2)与普通砂型铸造铜铍钴合金板相比，本专利技术通过机械振动可以使钴在合金中均匀分布，从而抑制钴沿晶界连续聚集析出，避免铜铍钴合金板出现裂纹。实验结果表明，同一批次普通砂型铸造的铜铍钴合金板产品出现裂纹的比例达到15％以上，而采用本专利技术方法制备的铜铍钴合金板产品没有出现裂纹，大幅度提高了成品率、降低了生产成本。
[0014]3)本专利技术中通过机械振动破碎凝固过程中的枝晶，增加了排气通道，从而提高了铜铍钴合金凝固过程中的排气效率、抑制了气体聚集。实验结果表明，同一批次普通砂型铸造的铜铍钴合金板产品出现气孔缺陷的比例达到20％以上，而采用本专利技术方法制备的铜铍钴合金板产品没有出现气孔。
[0015]4)本专利技术提供的方法工艺过程简单，成本较低，适合批量化工业生产。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0017]本专利技术提供了一种铜铍钴合金板的制备方法，其包括如下步骤：将金属原料进行熔炼，得到液态铜铍钴合金；再将液态铜铍钴合金浇注于装备有振动台的砂型模，保持机械振动至液态铜铍钴合金完全凝固，得到铜铍钴合金板坯；然后将铜铍钴合金板坯进行固溶处理；最后将板坯进行时效处理后进行切割，从而获得模具用铜铍钴合金板。
[0018]本专利技术提供的制备方法适用的铜铍钴合金板的组分如下：按质量百分数计，包括2.5
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3.0％铍，0.3
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0.7％钴，0.05
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0.1％稀土元素，余量为铜。
[0019]在一些实施例中，制备铜铍钴合金板的金属原料包括电解铜、铜铍中间合金、纯金属钴以及稀土元素。
[0020]在一些实施例中，上述金属原料，按质量百分数计，包括0.3
‑
0.7％钴、0.05
‑
0.1％稀土元素、69.4
‑
83.3％铜铍中间合金，余量为电解铜。
[0021]在一些实施例中，铜铍中间合金包括Cu
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3.6Be中间合金。
[0022]在一些实施例中，稀土元素包括金属铈。
[0023]本专利技术通过调控合金原料的添加量，能够使铜铍钴合金中的各元素配比更有利于提高铜铍钴合金的性能；其中添加纯钴引入的Co能够抑制铜铍钴合金在后续热处理中产生过时效，同时也能够有效提高铜铍钴合金的强度；适量稀土元素铈的加入可以起到细化晶粒、净化铜基体、提高热加工性能、减少铍偏析等作用；由于铍具有剧毒性，使用中间合金的形式引入铍元素，可以减少铍元素的挥发和烧损，使制备过程更为安全的同时保证铍铜合金具有良好的综合性能。
[0024]在一些实施例中，液态铜铍钴合金的制备步骤包括：将电解铜在中频感应炉中进行熔化、熔化后用烘烤后的硼砂和草木灰的混合物进行覆盖，同时将Cu
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3.6Be中间合金和纯金属钴加入到铜液中，并启动安装在中频感应炉上方的吸尘装置，在铍和钴全部熔入铜液后，得到液态铜铍钴合金，出炉前加入金属铈。
[0025]本专利技术中，熔化后用烘烤后的硼砂和草木灰的混合物进行覆盖是为了防止金属液氧化吸气。启动安装在中频感应炉上方的吸尘装置是为了避免铍的氧化物吸入人体。
[0026]制备液态铜铍钴合金时，最后加入金属铈的目的是减少金属铈的烧损。
[0027]在一些实施例中，上述金属原料熔炼的温度为1250～1350℃。熔炼温度过低，不能完全熔化合金，而熔炼温度过高，合金元素烧损大且造成能耗成本增加。
[0028]具体地，上述金属原料熔炼的温度可以为1250℃、1260℃、1270℃、1280℃、1290℃、1300℃、1310℃、1320℃、1330℃、1340℃或1350℃，也可以是1250～1350℃之间的任意数值。
[0029]在一些实施例中，将液态铜铍钴合金制备为铜铍钴合金板坯的步骤包括：调整液态铜铍钴合金温度并对其进行保温，然后将其浇铸于装备有振动台的砂型模，保持机械振动至液态铜铍钴合金完全凝固，得到铜铍钴合金板坯。
[0030]在一些实施例中，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜铍钴合金板的制备方法，其特征在于，其包括将液态铜铍钴合金浇铸到设置有振动台的砂型模中，保持机械振动至液态铜铍钴合金完全凝固，得到铜铍钴合金板坯；所述机械振动的频率为60
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80Hz、振幅为1
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4mm。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述机械振动的频率为60
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70Hz、振幅为1
‑
2mm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜铍钴合金板坯的成分按质量百分数计，包括2.5
‑
3.0％铍，0.3
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0.7％钴，0.05
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0.1％稀土元素，余量为铜。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜铍钴合金板坯的原料包括铜铍中间合金、纯金属钴、金属铈和电解铜；所述铜铍中间合金包括Cu
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3.6Be中间合金。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述液态铜铍钴合金浇铸前包括调整液态铜铍钴合金温度并对其进行保温；所述液态铜铍钴合金的温度调整为1200
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【专利技术属性】
技术研发人员：甘春雷，周楠，张志波，
申请(专利权)人：中科优极佛山高新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：