[发明专利]小口压吹玻璃模具材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃模具材料，具体涉及一种高性能、适合于小口压吹的铸铁玻璃模具材料，还涉及其制备方法。

背景技术

玻璃模具是用于制造玻璃容器的装备，玻璃制品的成型、以及玻璃制品的成型质量都取决于模具的质量。

由于模具在使用中频繁地与700℃～1100℃的熔融玻璃接触，承受氧化、生长及热疲劳等作用。同时，模具的接触面由于与玻璃制品的摩擦而被磨损。这就要求模具材料具有良好的耐热、耐磨、耐腐蚀、抗热冲击、抗氧化、抗生长、抗热疲劳性能，其中抗氧化性能是最主要的性能指标。还要求模具材质致密、易于加工、导热性好、热膨胀系数小。

由于铸铁具有优良导热性、耐磨、耐热性，以及良好的铸造性能和加工性能，且成本低，易于加工制作。正因为如此，玻璃模具的材料首选铸铁。

为了提高模具材料的性能，通常增加少量的Ni、Cr、Mo、Ti、V、Cr、Cu等合金元素组成低合金灰铁，以期通过改变基体以及石墨形态、大小、数量和分布，从而提高其特殊的使用性能。众所周知，D型石墨具有良好的抗氧化性，A型石墨具有良好的导热性，基体中的铁素体具有很好的塑性和韧性，因此，D型→D型+A型→A型的石墨形态梯度分布与铁素体基体的完美组合，是瓶罐类玻璃模具的最佳制作材料。

传统的钒钛钼铸铁玻璃模具材料的力学性能比较优秀，具有较好的抗氧化和抗生长能力，又有良好的铸造性能和机械加工性能，从而广泛地用于制造瓶罐类玻璃模具材料。

但是，随着玻璃制瓶机速的不断发展，轻量化瓶子的不断推出，小口压吹工艺对模具材料又有进一步的特殊要求，传统的钒钛钼铸铁玻璃模具就显得有所力不从心了，比如：耐磨性跟不上要求，硬度不够，有时往往在使用中容易出现“麻点”而导致模具提前达到寿命，以及高机速下必须具有良好的抗氧化性和高温疲劳强度。因此，需要有一种适合于小口压吹的铸铁玻璃模具材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能的、适合于小口压吹的玻璃模具材料及其制备方法，该材料除了具备传统钒钛钼铸铁玻璃模具材料优点之外，还克服了制瓶机在高速运转下材料性能的不足，进一步改善了材料的硬度和韧性，使材料具备更佳的耐磨性、耐热性、抗高温氧化性；使用该材料制备的玻璃模具有更佳的稳定性，更符合小口压吹法工艺的要求，从而更有利于满足玻璃制品厂的轻量化需要。

为实现上述目的，本发明提供一种小口压吹玻璃模具材料，其化学组成成分及质量百分比为：

碳(C)：3.30％～3.65％，

硅(Si)：1.90％～2.10％，

锰(Mn)：0.50％～0.80％，

钼(Mo)：0.60％～0.80％，

钒(V)：0.09％～0.15％，

钛(Ti)：0.19％～0.25％，

镍(Ni)：0.40％～0.70％，

铬(Cr)：≤0.60％，

铜(Cu)：≤1.00％，

磷(P)：<0.30％，

硫(S)：<0.08％，

稀土(Re)：0.007％～0.012％，

其余为铁以及正常的微量杂质。

优选的，上述小口压吹玻璃模具材料的金相组织为：内型为90％D型石墨，外型为90％A型石墨，中间为过渡型D+A型石墨。

优选的，上述小口压吹玻璃模具材料的基体为：大于85％铁素体+小于15％粒状珠光体，粒状碳化物<3％，磷共晶<2％。

本发明还提供上述小口压吹玻璃模具材料的制备方法，包括如下步骤：炉料熔炼，变质处理，出炉，浇注；其中，炉料熔炼温度为1530℃～1550℃，变质处理温度为1500℃～1530℃，出炉温度为1470℃～1500℃，浇注温度为1320℃～1380℃。

优选的，上述小口压吹玻璃模具材料的制备方法还包括毛坯成型步骤，其中，玻璃模具毛坯成型的内腔使用成型冷铁，造型为粘土砂造型工艺、树脂砂造型工艺或水玻璃砂造型工艺。

优选的，上述小口压吹玻璃模具材料的制备方法还包括毛坯高温石墨化退火步骤，玻璃模具毛坯经过高温石墨化退火后，完成材料制作。