专利名称：铜合金玻璃模具口模材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及玻璃模具材料领域，特别是涉及一种DH铜合金玻璃模具口模材料及其制备方法。
背景技术：
口模是玻璃瓶口部成型的重要部件，玻璃模具的所有部件中结构最复杂，精度最高，口模在工作过程中最先与1100 1200°C的玻璃液接触，玻璃瓶成形后立即开模，约九秒钟循环一次，不但承受激烈的热冲击还要经受压力成型的冲击，冷热交变应力等，因此普遍寿命较短，属于易损件。随着生产技术的发展，口模材料经历了，灰铸铁，钥铬铜合金铸铁，96A铸铁等，发展到现在的铜合金。铸铁在高温条件下，不可避免的发生氧化起皮，生长等影响其使用性能。最优良的铸铁制造的口模寿命只有十万至十五万次，只有成型模具寿命的五分之一到三分之一。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种铜合金玻璃模具口模材料及其制备方法，具有优良的热传导性能，抗氧化性能和高温尺寸稳定性。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种铜合金玻璃模具口模材料，包含下列质量百分比的组合:Ni 14 16 %、Al 8 9%、Zn 8 10%、Si 0.9 1.1%、Mn0.1 0.2%, Fe < 0.15%，其余为Cu和不可避免的杂质。在本发明一个较佳实施例中，包含下列质量百分比的组合:Ni 15 %、Al 8%、Zn9%、Si 1.0%, Mn 0.2%、Fe < 0.15%，其余为Cu和不可避免的杂质。在本发明一个较佳实施例中，所述不可避免杂质包括P < 0.01%、S < 0.01%，上述百分比为质量百分比。在本发明一个较佳实施例中，所述铜合金玻璃模具口模材料的抗拉强度为7501^，布氏硬度为250±10，金像组织为:树枝状β2相和由a+k两相所构成的基体组织组成，k相呈颗粒状弥散分布于相α上。本发明的另一目的是提供一种铜合金玻璃模具口模材料的制备方法，包括以下步骤:
(100)、配料:对电解铜、电解镍、工业纯铝、工业纯锌、结晶硅和铁钉上述炉料进行化学分析，先将电解铜和工业纯锌按照4:1的质量百分比配置在中频感应电炉中熔炼成黄铜作为下一步熔炼DH铜合金的中间合金；
(200)、二次配料:将经过化验的中间合金、电解镍、工业纯铝、结晶硅和铁钉按照:Ni15 %、Al 8%、Zn 9%、Si 1.0%、Mn 0.2%、Fe < 0.15%的比列配置好，其余为Cu和不可避免的杂质；
(300)、熔炼:将按比例称量好的Al，放入中频炉中，等到Al基本溶解后再放入电解镍，等到上述炉料基本熔化后，再将电解铜和结晶硅和铁钉加入中频炉中，最后将黄铜中间合金加入炉中，控制溶液温度在1300°C左右，出炉温度控制在1250°C ；
(400)、出炉:准备出炉时，在浇包底部加入0.2%的脱氧除渣剂，在铜液倒入浇包后，静置片刻后扒渣，再在铜液表面撒聚渣覆盖剂，起始浇注温度控制在1150°C ；
(500)、浇注:在浇杯口部和直浇道连接处加一层陶瓷过滤网，浇注系统的比例为F直:F横:F直1:2:5，铸件内腔采用成型铁芯，铁芯烘烤保证浇注时铁芯温度在180°C左右，浇注时，安排专人挡渣；
(600)、退火工艺:将浇注好的铜合金毛坯装入真空退火炉内，快速将温度升高到680°C保温60分钟，然后随炉冷却至室温。在本发明一个较佳实施例中，所述铜合金玻璃模具口模材料包含下列质量百分比的组合:Ni 15 %、Al 8%、Zn 9%、Si 1.0%、Mn 0.2%、Fe < 0.15%，其余为 Cu 和不可避免的杂质。在本发明一个较佳实施例中，所述不可避免杂质包括P < 0.01%、S < 0.01%，上述百分比为质量百分比。·本发明的有益效果是:本发明DH铜合金玻璃模具口模材料及其制备方法，具有优良的热传导性能，抗氧化性能和高温尺寸稳定性，在提高玻璃瓶成型速度的同时，还提高了玻璃制品的质量，模具本身的使用寿命也大大的提高，采用铜合金材料的口模使用寿命比铸铁材料要高出3-5倍。
具体实施例方式下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。实施例一:
对电解铜、电解镍、工业纯铝、工业纯锌、结晶硅和铁钉这些炉料进行化学分析，首先将电解铜和工业纯锌按照4:1的质量百分比配置在中频感应电炉中熔炼成黄铜作为下一步熔炼DH铜合金的中间合金。将经过化验的中间合金、电解镍、工业纯铝、结晶硅和铁钉按照:Ni 15 %、Al 8%、Zn 9%、Si 1.0%、Mn 0.2%、Fe < 0.15% 的比例配置好，其余为 Cu 和不可避免的杂质。接着然后讲按比列称量好的工业纯铝，放入中频炉中，等到工业纯铝基本溶解后再放入电解镍，等到上述炉料基本熔化后，再将电解铜和结晶硅和铁钉加入中频炉中，最后将黄铜中间合金加入炉中，控制溶液温度在1300°C左右。出炉温度控制在1250°C.准备出炉时，在浇包底部加入0.2%的脱氧除渣剂，在铜液倒入浇包后，静置片刻后扒渣，再在铜液表面撒聚渣覆盖剂，起始浇注温度控制在1150°C左右，浇注时专人挡渣。在浇杯口部和直浇道连接处加一层陶瓷过滤网。浇注系统的比例为F直:F横:F直1:2:5，防止氧化。铸件内腔采用成型铁芯，铁芯烘烤保证浇注时铁芯温度在180°C左右。为了消除铸件的内应力和提高材料综合机械性能，需对铜合金进行退火。将浇注好的铜合金毛坯装入真空退火炉内，快速将温度升高到680°C保温60分钟，然后随炉冷却至室温。成品需控制杂质中:P < 0.01%、S < 0.01%。实施例二:
按照下列质量百分比称取所述炉料:Ni 16 %、Al 10%、Zn 10%、Si 1.1%、Mn 0.2%、Fe< 0.15%，其余为Cu和不可避免的杂质。制备方法与实施例一相同。成品需控制杂质中:P<0.01%、S < 0.01%。实施例三:
按照下列质量百分比称取所述炉料:Ni 14 %、Al 8%、Zn 8%、Si 0.9%、Mn 0.1%、Fe
<0.15%，其余为Cu和不可避免的杂质。制备方法与实施例一相同。成品需控制杂质中:P
<0.01%、S < 0.01%。本发明DH铜合金玻璃模具口模材料成分为复杂白铜，含有N1、Al、Zn等元素，各合金元素间熔点差异大，采用二次熔炼法很好的解决了这一问题，而且能及时炉前调控合金材料的成分。由于该铜合金，氧化能力强，凝固收缩比较大。采用包内脱氧除渣技术大大减少了 DH铜合金的氧化夹渣，自行设计专用浇注系统解决缩松缺陷问题。DH铜合金的高温性能，在600 V时的强度与同样试样的灰铸铁室温下强度相当，750°C均时基本完全抗氧化，热稳定性远优于铸铁，热生长很小，可保证玻璃模具稳定的尺寸公差。从DH铜合金的耐热性能和组织设计上，铝具有固溶强化效应能显著提高合金强度，耐热性能性能、抗氧化性能，同时在熔炼过程，铝元素可以性能三氧化二铝氧化膜，防止铜合金熔炼过程中的氧化。微量的铁可以细化晶粒，改善铜合金性能。硅的作用是增强强度的同时，增加铜合金的耐磨性能。锌和镍具有显著增加材料硬度，耐高温玻璃料腐蚀的作用，同时具有良好的导热性能。DH铜合金的显微组织是由树枝状β 2相和由α+k两相所构成的基体组织组成 ，k相呈颗粒状弥散分布于相α上，硬度达到250±10 ΗΒ，抗拉强度达740MPa，机械加工性能优良，以此材料制作的玻璃模具口模比最优良的铸铁口模寿命高出3-5倍。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种铜合金玻璃模具口模材料，其特征在于，包含下列质量百分比的组合:Ni 1Π6%、Al 8 9%、Zn 8 10%、Si 0.9 1.1%、Mn0.Γθ.2%、Fe < 0.15%,其余为 Cu 和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的铜合金玻璃模具口模材料，其特征在于，包含下列质量百分比的组合:Ni 15 %、Al 8%、Zn 9%、Si 1.0%、Mn 0.2%、Fe < 0.15%，其余为 Cu 和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的铜合金玻璃模具口模材料，其特征在于，所述不可避免杂质包括P < 0.01%、S < 0.01%，上述百分比为质量百分比。
4.根据权利要求1所述的铜合金玻璃模具口模材料，其特征在于，所述铜合金玻璃模具口模材料的抗拉强度为750MPa，布氏硬度为250±10，金像组织为:树枝状β 2相和由α+k两相所构成的基体组织组成，k相呈颗粒状弥散分布于相α上。
5.一种铜合金玻璃模具口模材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (100)、配料:对电解铜、电解镍、工业纯铝、工业纯锌、结晶硅和铁钉上述炉料进行化学分析，先将电解铜和工业纯锌按照4:1的质量百分比配置在中频感应电炉中熔炼成黄铜作为下一步熔炼DH铜合金的中间合金； (200)、二次配料:将经过化验的中间合金、电解镍、工业纯铝、结晶硅和铁钉按照:Ni15 %、Al 8%、Zn 9%、Si 1.0%、Mn 0.2%、Fe < 0.15%的比列配置好，其余为Cu和不可避免的杂质； (300)、熔炼:将按比例称量好的Al，放入中频炉中，等到Al基本溶解后再放入电解镍，等到上述炉料基本熔化 后，再将电解铜和结晶硅和铁钉加入中频炉中，最后将黄铜中间合金加入炉中，控制溶液温度在1300°C左右，出炉温度控制在1250°C ； (400)、出炉:准备出炉时，在浇包底部加入0.2%的脱氧除渣剂，在铜液倒入浇包后，静置片刻后扒渣，再在铜液表面撒聚渣覆盖剂，起始浇注温度控制在1150°C ； (500)、浇注:在浇杯口部和直浇道连接处加一层陶瓷过滤网，浇注系统的比例为F直:F横:F直1:2:5，铸件内腔采用成型铁芯，铁芯烘烤保证浇注时铁芯温度在180°C左右，浇注时，安排专人挡渣； (600)、退火工艺:将浇注好的铜合金毛坯装入真空退火炉内，快速将温度升高到680°C保温60分钟，然后随炉冷却至室温。
6.根据权利要求5所述的铜合金玻璃模具口模材料的制备方法，其特征在于，所述铜合金玻璃模具口模材料包含下列质量百分比的组合=Ni 15 %、Al 8%、Zn 9%、Si 1.0%、Mn0.2%、Fe < 0.15%，其余为Cu和不可避免的杂质。
7.根据权利要求5或6所述的铜合金玻璃模具口模材料的制备方法，其特征在于，所述不可避免杂质包括P < 0.01%、S < 0.01%，上述百分比为质量百分比。
全文摘要
本发明公开了一种铜合金玻璃模具口模材料及其制备方法，该铜合金适用于制备玻璃模具口模，包含下列质量百分比的组合Ni14~16%、Al8~9%、Zn8~10%、Si0.9~1.1%、Mn0.1~0.2%、Fe＜0.15%，其余为Cu和不可避免的杂质。本发明铜合金玻璃模具口模材料及其制备方法，具有优良的热传导性能，抗氧化性能和高温尺寸稳定性，在提高玻璃瓶成型速度的同时，还提高了玻璃制品的质量，模具本身的使用寿命也大大的提高，采用铜合金材料的口模使用寿命比铸铁材料要高出3-5倍。
文档编号C22C9/06GK103173648SQ20131006862
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月5日 优先权日2013年3月5日
发明者唐剑锋, 钱健, 钱燕 申请人:苏州东海玻璃模具有限公司