[发明专利]低镍高铁铜合金玻璃模具及其制造方法

说明书

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：Si0.8～1.2％、Al8.5～10.5％、Ni7.5～9.5％、Zn7.5～9.5％、Fe0.8～1.0％、Mn0.08～0.1％、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：

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0.12-0.15k/M.S.℃，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：

1)将以下重量百分比组分进行熔炼：

其余为Gu及通常的杂质；

2)在1250-1280℃下进行浇注；

3)热处理时的保温时间为6小时，温度控制680℃；

4)随炉温降至150℃升炉至室温取出。

本发明产品在铸造时的浇注温度为1250-1280℃，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℃，较硅镍铜合金(600℃)高，随炉温降至150℃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。

具体实施方式

实施例1

1)将以下重量百分比组分进行熔炼：

其余为Gu及通常的杂质；

2)在1280℃下进行浇注；

3)热处理时的保温时间为6小时，温度控制680℃；

4)随炉温降至150℃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0.12k/M.S.℃，热涨系数为17*10^-6m/k，经试验使用寿命为130万次。

实施例2

1)将以下重量百分比组分进行熔炼：