[发明专利]一种塑料模具用高硬度耐磨铜合金及其制备方法

权利要求书

1.一种塑料模具用高硬度耐磨铜合金，其特征在于：

1)两次机械合金化

首先利用机械合金化使Cr-Mo混合粉体形成高能态Cr(Mo)预合金固溶体粉末，然后将Cu粉末和高能态Cr(Mo)预合金固溶体粉末机械合金化获得Cu(MoCr)超饱和固溶体合金粉末；

2)按Cu(MoCr)超饱和固溶体合金粉末与活性炭粉的质量比为100:1向Cu(MoCr)超饱和固溶体合金粉末中混入活性炭粉后进行去应力及粉末还原处理得到待烧结粉末；

3)对待烧结粉末进行无气氛保护的205～210MPa中压烧结获得块状铜合金；

该铜合金按质量分数计由以下组分组成：

Mo：8～10％、Cr：8～10％、Cu：≥78％且<80％，余量为杂质，所述杂质为Fe、C、Ni、Al以及Si；

所述铜合金的密度为8.3～8.4g/cm^-3，致密度为94～95％；硬度为38～42HRC。

2.根据权利要求1所述一种塑料模具用高硬度耐磨铜合金，其特征在于：所述铜合金的热导率≥80W/K·m，电导率≥28％ICAS。

3.根据权利要求1所述一种塑料模具用高硬度耐磨铜合金，其特征在于：所述铜合金是由Cu粉、Mo粉以及Cr粉依次经机械合金化、去应力及粉末还原处理以及热压烧结制备而成。

4.一种制备如权利要求1所述塑料模具用高硬度耐磨铜合金的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)两次机械合金化

首先利用机械合金化使Cr-Mo混合粉体形成高能态Cr(Mo)预合金固溶体粉末，然后将Cu粉末和高能态Cr(Mo)预合金固溶体粉末机械合金化获得Cu(MoCr)超饱和固溶体合金粉末；

2)按Cu(MoCr)超饱和固溶体合金粉末与活性炭粉的质量比为100:1向Cu(MoCr)超饱和固溶体合金粉末中混入活性炭粉后进行去应力及粉末还原处理得到待烧结粉末；

3)对待烧结粉末进行无气氛保护的205～210MPa中压烧结获得块状铜合金。

5.根据权利要求4所述一种制备塑料模具用高硬度耐磨铜合金的方法，其特征在于：所述Cu(MoCr)超饱和固溶体合金粉末中Cr以及Mo在Cu中固溶度以质量分数计均超过8％。

6.根据权利要求4所述一种制备塑料模具用高硬度耐磨铜合金的方法，其特征在于：所述步骤1)具体包括以下步骤：

1.1)将Mo粉以及Cr粉按1:1的质量比混合均匀得Cr-Mo混合粉体，将Cr-Mo混合粉体机械研磨16～24h，得高能态Cr(Mo)预合金固溶体粉末，研磨过程中采用氩气气氛保护，并采取干磨湿取的方式在研磨完成后将高能态Cr(Mo)预合金固溶体粉末取出，然后置于真空干燥箱中干燥；

1.2)将干燥后的高能态Cr(Mo)预合金固溶体粉末与铜粉按1:4的质量比混合均匀后机械研磨8～10h，得Cu(MoCr)超饱和固溶体合金粉末，研磨过程中采用氩气气氛保护，并采取干磨湿取的方式在研磨完成后将Cu(MoCr)超饱和固溶体合金粉末取出，然后置于真空干燥箱中干燥。

7.根据权利要求4所述一种制备塑料模具用高硬度耐磨铜合金的方法，其特征在于：所述步骤2)具体包括以下步骤：

将Cu(MoCr)超饱和固溶体合金粉末与活性炭粉按100:1的质量比混合均匀后在真空管式高温烧结炉内于500～600℃退火1h。

8.根据权利要求4所述一种制备塑料模具用高硬度耐磨铜合金的方法，其特征在于：所述无气氛保护的中压烧结具体包括以下步骤：

a1)将待烧结粉末装入有石墨纸保护的高温合金模腔内，并在热压烧结炉中对所述待烧结粉末施加620～630MPa初始压力；

a2)在初始压力下冷压保压15～20min；

a3)经过步骤a2)后，卸压至205～210MPa，并以8～10℃/min加热至烧结温度800～850℃，然后保温30～60min；

a4)保温后停止加热，并随炉冷却至室温，冷却后卸压并取出高温合金模腔内的块体材料，即得到铜合金。