[发明专利]重力、低压铸造用低铍铜合金模具材料及其生产工艺

说明书

技术领域  本发明涉及一种低铍铜合金模具材料及其生产工艺，尤其涉及一种重力、低压铸造用低铍铜合金模具材料及其生产工艺。

背景技术  在水暖、电子、机械、钢铁、军工、玩具等行业，通常将大量的铜合金或铝合金零部件通过重力或低压铸造工艺来实现，而铸造所用的模具要求能够承受激冷激热恶劣工况，使用寿命长。为此，要求这种模具材料具有良好的散热性和较高的硬度、韧性，以及较好的高温性能，耐激冷激热性能，耐热交变的抗疲劳性能和耐金属液侵蚀的性能。根据发明人了解，目前重力、低压铸造行业通常选用的模具材料是导热性较好而硬度、韧性偏低的紫铜或铬锆铜，这些模具材料抗疲劳性能差，易磨损、易开裂，在实际使用中使用寿命在1.5万次以下，另有一些企业从国外进口ASTMB534C17500、C17510两种铍铜合金材料来制作模具，使用寿命可以达到5万次以上，但这两种材料进口价格昂贵，采购周期长，增加了企业的生产成本。

研究一种生产成本低，使用寿命在5万次以上，完全可以替代进口的重力、低压铸造行业专用模具材料及其生产工艺，是本发明的一项重要课题。

本行业人员都知道，铜合金的强度和导热性、导电性之间存在矛盾，导热性与导电性关系成正比，通常用导电率反映导热率。按照合金化理论，合金化程度越高，合金的强度就越高，但导热性和导电性差，反之，导电率升高，则强度降低。低铍铜合金是时效硬化效果非常显著，能保持一定硬度的合金。因此，只要加入少量的其它合金元素，通过合金元素间的相互作用，形成化合物或固溶强化、细化晶粒强化，冷热变形强化和时效强化等综合强化，提高强度改善韧性、保持较高的导热性和高温性能。

发明内容  鉴于现有状况，本发明的目的在于提供一种低成本、使用寿命长的重力、低压铸造用低铍铜合金模具材料及其生产工艺。本发明是在低Be铜合金基础上加入Ni、Co、Ti元素，发挥合金元素相互作用的优势，并通过合适的热处理工艺，得到材料性能与ASTMB534C17500、C17510两种铍铜合金材料相当的专用模具材料。

本发明的重力、低压铸造用低铍铜合金模具材料，其成分重量百分比为：Be：0.50～0.80％、Ni：0.90～1.20％、Co：0.90～1.20％、Ti：0.01～0.05％，其余为Cu；按这种成分配料在真空中频感应炉熔炼，浇注成锭，将铸锭进行热锻，热锻温度区间为900-700℃，热锻变形量≥50％；将热锻后的铸锭进行固溶处理，处理温度为920-980℃，处理时间1-3h，然后在水中淬火，入水温度不得小于900℃，冷却水温度不得大于50℃；再进行冷锻，冷锻变形量为5-10％；最后将冷锻后的铸锭进行时效处理，在450-500℃温度下保温2-4h。

本发明的重力、低压铸造用低铍铜合金模具材料的生产工艺，包括：低铍铜合金模具材料成分重量百分比为：Be：0.50～0.80％、Ni：0.90～1.20％、Co：0.90～1.20％、Ti：0.01～0.05％，其余为Cu；按这种成分配料在真空中频感应炉熔炼，浇注成锭，将铸锭进行热锻，热锻温度区间为900-700℃，热锻变形量≥50％；将热锻后的铸锭进行固溶处理，处理温度为920-980℃，处理时间1-3h，然后在水中淬火，入水温度不得小于900℃，冷却水温度不得大于50℃；再进行冷锻，冷锻变形量为5-10％；最后将冷锻后的铸锭在450-500℃温度下保温2-4h进行时效处理。

经上述工艺产品性能达到：硬度HV₃₀≥200，导电率IACS≥50％，抗拉强度≥700MPa，屈服强度≥500MPa，伸长率≥10％，软化温度≥475℃，与ASTMB534 C17500材料性能相当。