【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料，涉及一种用于3d打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢及其制备方法和应用，尤其涉及一种适用于3d打印定制化随形水路设计的注塑模具的低成本高导热高硬度铁铜钼模具钢材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、模具钢材料的导热性能、硬度、安全性和生产成本等对于模具钢在注塑模具领域的应用起到关键作用。随着增材制造的发展，为了制备形状结构复杂的随形冷却水道模具，模具钢材料的可3d打印性能愈发重要。
2、目前注塑模具常规领域依然使用成熟模具钢ms1(18ni300)或不锈钢cx，导热率都较低，一般不超过~20w/(m·k)。为了适应高导热要求，西班牙rovalma公司开发出了htcs系列（碳含量0.31%），最高导热率能到62w/(m·k)。专利申请cn111961985a中也提供了一种低成本且高温下具有高热导率的模具钢及其制备方法，其合金成分按质量百分比(wt.%)构成为：c 0.28~0.34%，cr 0.38~0.45%，si 0.68~0.74%，mn 0.40~0.48%，mo 1.05~1.15%，v≤0.08%，余量为铁和不可避免的杂质，并结合淬火加回火工艺，使合金元素充分固溶，共同实现了一种能在高温下具有高热导率，拥有良好硬度和力学性能的模具钢。然而，因二者的合金成分中碳含量均较高，导致在进行3d打印时易出现裂纹等缺陷。
3、为了克服碳含量高带来的3d打印问题，cn114000063a中提出一种增材制造高导热模具钢材料，具体重量百分比为：c占比0.05%、ni占比0.75%~3.4%、al
4、又如cn114250422a中提出一种韧性好热导率高的模具钢及其制备方法，其成分按重量百分比计包括：c 0.04~0.06%，ni 0.7~0.8%，cu 1.4~1.6%，mn 0.65~0.75%，si 0.35~0.45%，mo 2.8~3.2%，w 1.8~2.2%，余量为fe。然而该模具钢的导热率也小于等于37.5w/(m·k)，且硬度较低。
5、又如cn112301255a中提供一种模具用高导热高强co-fe-ni合金及其增材制造方法，将co基类中熵合金应用到模具中来，通过添加钯或/和钪、钇、钕等稀土元素，利用增材制造和后续热处理调控出不同的强韧性组合，在不大幅度增加成本并保持现有模具钢力学性能的前提下，提高了合金的导热性能与服役可靠性。但是钴基原材料成本较高，且co成分有一定健康问题。
6、根据上述现有技术可以看出，目前，为了得到能在高温下具有高热导率，拥有良好硬度和力学性能的模具钢，主要的研究思路集中在合金成分的设计上，而且合金成分复杂，制造和工艺控制均存在较大难度，而在结合工艺进行优化时，也仅关注了淬火加回火等热处理工艺。当前模具钢设计和制造工艺的局限性，极大地限制了当注塑模具需要设计复杂的随形水路时注塑模具及相应注塑产品的发展，因此，亟待一种全新的思路，研究一种具有低成本高导热绿色环保且强度高于铍铜的替代性材料，该材料还能配合3d打印工艺实现注塑模具及复杂随形水路的一体成型。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种用于3d打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢及其制备方法和应用，用以解决上述现有材料存在的缺陷，首次通过以铁铜合金为基础，仅加入钼以及微量c构成最终合金成分，成分优化的铁铜钼合金材料兼具低成本、高导热系数、高硬度和良好的可3d打印性，并结合3d打印加工工艺，不仅突破传统加工的技术难点，且实现注塑模具及复杂随形水路的一体成型，采用此类定制化随形水路设计的注塑模具进行注塑生产，可大幅降低注塑冷却周期，提高生产效率，提升注塑产品的品质。
2、第一方面，本专利技术提供一种用于3d打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢的制备方法，包括：以铁铜钼合金材料为原料进行3d打印得所述铁铜钼合金模具钢；按重量百分含量计，所述铁铜钼合金材料包括：c 0.04%~0.2%，mo 0.5%~3.5%，cu 5%~40%，不可避免的杂质0.05%以内，fe余量；所述进行3d打印使所得铁铜钼合金模具钢的凝固组织为单一α-fe相，铜过饱和固溶在α-fe相中。
3、根据本专利技术提供的所述用于3d打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢的制备方法，所述铁铜钼合金材料包括球形粉末结构；所述球形粉末结构的粒度为15~53μm。
4、根据本专利技术提供的所述用于3d打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢的制备方法，所述铁铜钼合金材料的制备包括：将合金成分熔炼后雾化制粉得到；所述熔炼参数包括：温度1800~1900℃，时间20~25min，电磁搅拌频率800~1200hz；
5、所述雾化制粉包括采用真空熔炼和惰性气体雾化。
6、根据本专利技术提供的所述用于3d打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢的制备方法，所述进行3d打印包括：采用slm工艺进行3d打印得所述铁铜钼合金模具钢；所述slm工艺的扫描速率800~1200mm/s，激光功率250~380w，扫描间距90~120μm，打印层厚30~60μm。
7、根据本专利技术提供的所述用于3d打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢的制备方法，所述进行3d打印后包括时效热处理工艺；所述时效热处理工艺的参数包括：温度为400~600℃。
8、根据本专利技术提供的所述用于3d打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢的制备方法，所述制备方法包括：
9、将合金成分熔炼后雾化制粉得到球形粉末结构的铁铜钼合金材料；
10、以所述铁铜钼合金材料为原料，采用slm工艺进行3d打印，而后进行时效热处理工艺，得所述铁铜钼合金模具钢；
11、当所述铁铜钼合金材料中c的重量百分含量为0.04~0.05%，cu的重量百分含量为5~20%时，所述铁铜钼合金材料中mo和c的摩尔比为1.8~2.1:1，所述时效热处理工艺中温度为550~580℃；
12、或者，当所述铁铜钼合金材料中c的重量百分含量为0.04~0.05%，cu的含量大于20%且小于等于40%时，所述铁铜钼合金材料中mo和c的摩尔比为1.8~2.1:1，所述时效热处理工艺中温度为460~580℃。
13、第二方面，本专利技术还提供如上所述用于3d打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢的制备方法制得的用于3d打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢。
14、根据本专利技术提供的所述用于3d打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢，所述铁铜钼合金模具钢中包括mo2c和/或mo6c。
15、根据本专利技术提供的所述用于3d打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢，所述铁铜钼合金模具钢的导热率为74~80w/(m•k)，硬度为43~46hrc。
16、第三方面，本专利技术还提供一种3d打印定制化随形水路设计的注塑模具，包括如上所述制备方法制得的铁铜钼合金模具钢，或者如上所述铁铜钼合金模具钢本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于3D打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢的制备方法，其特征在于，包括：以铁铜钼合金材料为原料进行3D打印得所述铁铜钼合金模具钢；按重量百分含量计，所述铁铜钼合金材料包括：C 0.04%~0.2%，Mo 0.5%~3.5%，Cu 5%~40%，不可避免的杂质0.05%以内，Fe余量；所述进行3D打印使所得铁铜钼合金模具钢的凝固组织为单一α-Fe相，铜过饱和固溶在α-Fe相中。
2.根据权利要求1所述用于3D打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢的制备方法，其特征在于，所述铁铜钼合金材料包括球形粉末结构；所述球形粉末结构的粒度为15~53μm。
3.根据权利要求2所述用于3D打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢的制备方法，其特征在于，所述铁铜钼合金材料的制备包括：将合金成分熔炼后雾化制粉得到；所述熔炼的参数包括：温度1800~1900℃，时间20~25min，电磁搅拌频率800~1200Hz；
4.根据权利要求3所述用于3D打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢的制备方法，其特征在于，所述进行3D打印包括：采用SLM工艺进行3D打印得所述铁铜钼合金模具钢；所述SL
5.根据权利要求4所述用于3D打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢的制备方法，其特征在于，所述进行3D打印后包括时效热处理工艺；所述时效热处理工艺的参数包括：温度为400~600℃。
6.根据权利要求1~5中任一项所述用于3D打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
7.一种用于3D打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢，其特征在于，由权利要求1~6中任一项所述用于3D打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢的制备方法制得；
8.根据权利要求7所述用于3D打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢，其特征在于，所述铁铜钼合金模具钢的导热率为74~80W/(m•K)，硬度为43~46HRC。
9.一种3D打印定制化随形水路设计的注塑模具，其特征在于，包括权利要求1~6中任一项所述制备方法制得的铁铜钼合金模具钢，或者权利要求7或8所述铁铜钼合金模具钢。
...【技术特征摘要】
1.一种用于3d打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢的制备方法，其特征在于，包括：以铁铜钼合金材料为原料进行3d打印得所述铁铜钼合金模具钢；按重量百分含量计，所述铁铜钼合金材料包括：c 0.04%~0.2%，mo 0.5%~3.5%，cu 5%~40%，不可避免的杂质0.05%以内，fe余量；所述进行3d打印使所得铁铜钼合金模具钢的凝固组织为单一α-fe相，铜过饱和固溶在α-fe相中。
2.根据权利要求1所述用于3d打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢的制备方法，其特征在于，所述铁铜钼合金材料包括球形粉末结构；所述球形粉末结构的粒度为15~53μm。
3.根据权利要求2所述用于3d打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢的制备方法，其特征在于，所述铁铜钼合金材料的制备包括：将合金成分熔炼后雾化制粉得到；所述熔炼的参数包括：温度1800~1900℃，时间20~25min，电磁搅拌频率800~1200hz；
4.根据权利要求3所述用于3d打印注塑模具的铁铜钼合金模具钢的制备方法，其特征在于，所述进行3d打印包括：采用slm工艺进行3d打印得...
【专利技术属性】
技术研发人员：岑金良，赵虎，付旭，
申请(专利权)人：广东美的制冷设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。