专利名称：低镍高铁铜合金玻璃模具及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种玻璃模具，特别是一种低镍高铁铜合金玻璃模具。本发明还涉及上述玻璃模具的制造方法。
背景技术：
由于铜合金材料具有优良的导热性，良好的可铸造性，使用寿命长等优势，国内外高端玻璃容器产品普遍使用铜合金做模具材料。玻璃模具是玻璃制品制作成型的工具，在玻璃制品成型的过程中，材料良好的导热率使得模具内外的温度梯度降至最小，可以使模具的使用寿命延长。铜合金材料具备了优良的导热性，不仅能延长模具使用寿命，还对玻璃制品成型效果起到很大的作用，能有效防止玻璃料温度不降，难以固化，玻璃料受重力影响，而导致的不良玻璃制品。不仅如此，铜合金材料也适合于轻量玻璃制品的制作，能达到有效的节约玻璃料，减少碳排放量。普遍应用的硅镍铜合金能够有较好的使用寿命及较高的硬度，由于镍元素的含量高，导致其成本高，难加工，尤其在高温快散热状态下，因材料本身硬度较高，热变形系数大，韧性差，极易导致模具开裂。对模具的表面硬化处理及使用都有较多不良品出现，因此提高了模具使用成本，降低了产品的生产效率。为了不改变铜合金材料的本身特性，通过调整Si、Al、Ni、Zn、Fe、Mn元素含量，希望得到具有抗热裂、抗氧化、导热优、易加工、成本轻的铜合金玻璃模具。例如，硅镍铜合金的成份(wt% )为SiO. 8 I. 2%, A18. 5 10. 5%, Ν 7. 5 9. 5%, Zn7. 5 9. 5%, FeO. 8 I. 0%, MnO. 08 O. 1%、Gu剩余；该研究的合金铜材料，虽然硬度高，抗氧化，但是难加工，较易开裂，成本高。在高温状态下，如温降梯度较大，对模具的使用寿命将大大降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种低镍高铁铜合金玻璃模具，该玻璃模具通过元素的优化配比使其具有优异的性能。本发明还提供上述低镍高铁铜合金玻璃模具制造方法。为了达到上述的技术目的，本发明的一种低镍高铁铜合金玻璃模具包含以下重量百分比组分Si O. 05 O. 2%
Al 8. O 10. 0%
Ni 4. O 6.0%
Zn O. 05 O. 25%
Fe 4. O 6. 0%
Mn O. 8 I. 5%其余为Gu及通常的杂质。Si,Ni含量可以硬化材料耐高温，抗氧化。Fe、Al含量提高可以增强韧性，抗裂性好。本发明关键之处在于降低Ni的含量，同时添加提升Fe的含量，使其硬度稍降；增强材料韧性，以达到抗热裂性好，易加工，成本减轻，使用寿命长的特点。所述玻璃模具的拉伸强度为400-450N/mm2，布氏硬度为175-200，抗弯强度为350N/mm2，热传导率为O. 12-0. 15k/M. S. °C，热涨系数为17*10_6m/k，使用寿命为130-150万次。上述低镍高铁铜合金玻璃模具的制造方法包括以下步骤I)将以下重量百分比组分进行熔炼
Si O. 05 O. 2%
Al 8. O 10. 0%
Ni 4. O 6.0%
Zn O. 05 O. 25%
Fe 4. O 6. 0%
Mn O. 8 I. 5%其余为Gu及通常的杂质；2)在 1250-1280°c下进行浇注；3)热处理时的保温时间为6小时，温度控制680°C ；4)随炉温降至150°C升炉至室温取出。本发明产品在铸造时的浇注温度为1250_1280°C，采用独特的浇注工艺浇铸。在此温度浇铸时，镍铁等元素达到最佳活性状态，利于元素分布融合。本发明产品在热处理时的保温时间为6小时，较硅镍铜合金(4小时)长，温度控制680°C，较硅镍铜合金(600°C )高，随炉温降至150°C升炉至室温拿出。别于常规的热处理工艺，其独特之处在于充分消除铜合金材料在浇注时骤冷而造成的热应力，使其热涨系数保持稳定，在频繁触热的情况下，不易热裂。本发明的玻璃模具具有较好的抗氧化性、抗热疲劳、导热性，同时增强韧性，使其具有优良的抗热裂性，且易加工，成本减轻，使用寿命长。
具体实施例方式实施例II)将以下重量百分比组分进行熔炼
Si O. 05%
Al 10. 0%
Ni 5.0%
Zn O. 15%
Fe 5.0%
Mn 1.5%其余为Gu及通常的杂质；2)在1280°C下进行浇注；3)热处理时的保温时间为6小时，温度控制680°C ；4)随炉温降至150°C升炉至室温取出。获得的玻璃模具的拉伸强度为410N/mm2，布氏硬度为200，抗弯强度为350N/mm2，热传导率为O. 12k/M. S. °C，热涨系数为17*10_6m/k，经试验使用寿命为130万次。实施例2I)将以下重量百分比组分进行熔炼
Si 0.2%
Al 9.0%
Ni 6.0%
Zn O. 05%
Fe 6.0%
Mn 1.2%其余为Gu及通常的杂质；2)在1250°C下进行浇注；3)热处理时的保温时间为6小时，温度控制680°C ；
4)随炉温降至150°C升炉至室温取出。获得的玻璃模具的拉伸强度为400N/mm2，布氏硬度为185，抗弯强度为350N/mm2，热传导率为O. 15k/M. S. °C，热涨系数为17*10_6m/k，经试验使用寿命为145万次。实施例3I)将以下重量百分比组分进行熔炼
Si O. 1%
Al 8.0%
Ni 4.0%
Zn O. 25%
Fe 4. 0%
Mn O. 8%其余为Gu及通常的杂质；2)在1250°C下进行浇注；3)热处理时的保温时间为6小时，温度控制680°C ；4)随炉温降至150°C升炉至室温取出。获得的玻璃模具的拉伸强度为450N/mm2，布氏硬度为175，抗弯强度为350N/mm2，热传导率为O. 13k/M. S. °C，热涨系数为17*10_6m/k，经试验使用寿命为150万次。上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得 的技术方案均落在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种低镍高铁铜合金玻璃模具，其特征在于包含以下重量百分比组分 Si O. 05 O. 2% Al 8. O 10. 0% Ni 4. O 6.0% Zn O. 05 O. 25%Fe 4. O 6. 0%Mn O. 8 I. 5% 其余为Gu及通常的杂质；所述玻璃模具的拉伸强度为400-450N/mm2，布氏硬度为175-200，抗弯强度为350N/mm2，热传导率为O. 12-0. 15k/M. S. °C，热涨系数为17*10_6m/k，使用寿命为130-150万次。
2.一种低镍高铁铜合金玻璃模具的制造方法，其特征在于包括以下步骤 1)将以下重量百分比组分进行熔炼 Si O. 05 O. 2% Al 8. O 10. 0% Ni 4. O 6.0% Zn O. 05 O. 25%Fe 4. O 6. 0%Mn O. 8 I. 5% 其余为Gu及通常的杂质； 2)在1250-1280°C下进行浇注； 3)热处理时的保温时间为6小时，温度控制680°C； 4)随炉温降至150°C升炉至室温取出。
全文摘要
本发明涉及一种低镍高铁铜合金玻璃模具及其制造方法，该模具具有较好的抗氧化性、抗热疲劳、导热性，同时增强韧性，使其具有优良的抗热裂性，且易加工，成本减轻，使用寿命长，其包含以下重量百分比组分Si0.05～0.2％、Al8.0～10.0％、Ni4.0～6.0％、Zn0.05～0.25％、Fe 4.0～6.0％、Mn 0.8～1.5％，上述组分熔炼后，在1250-1280℃下进行浇注，热处理时的保温时间为6小时，温度控制680℃，随炉温降至150℃升炉至室温取出，获得玻璃模具的拉伸强度为400-450N/mm2，布氏硬度为175-200，抗弯强度为350N/mm2，热传导率为0.12-0.15k/M.S.℃，热涨系数为17*10-6m/k，使用寿命为130-150万次。
文档编号C22F1/08GK102628119SQ201210128169
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月27日 优先权日2012年4月27日
发明者张卫江, 汪兴元 申请人:常熟市兄弟玻璃模具有限公司