[发明专利]固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具及其制备方法

说明书

一种固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具及其制备方法，其化学元素为：7.8‑8.5%的镍、4.2‑5.3%的锰、1.6‑2.7%的铬和0.6‑1.3%的钒，余为铜。步骤：将电解铜经数次循环反复的入炉熔化与出炉凝固而使炉壁不含除铜以外的杂质，得到清洁的熔炼炉；先按固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具的化学元素的质量百分比进行称量并将称量后的铜分成相同重量的三份，再将其中一份铜投入熔炼炉熔化，而后温升后加入镍、锰及再一份铜，继续升温并加入铬和钒及最后一份铜，继续熔炼；再精炼；浇注；一次固溶；二次固溶，得到成品。改善抗氧化性和耐腐蚀性能，满足高机速生产玻璃容器的要求；能使铜合金玻璃模具的导热性和韧性达到极致。

技术领域

本发明属于玻璃模具材料及其制备技术领域，具体涉及一种固溶态高韧高导热铜合金玻璃模具，并且还涉及其制备方法。

背景技术

铜及铜合金是人类最早应用的金属材料之一，由于其具有优异的导热性、导电性、耐高温性、耐磨性、良好的韧性以及优异的耐腐蚀性，等等，因而广泛应用于电工、电气、模具制造和军工产品等领域。正是由于铜合金材料具有蠕墨铸铁、灰铸铁等不可比拟的诸如前述导热性、韧性、耐腐蚀性以及较高的抗生长性等，因而由铜合金材料制成的玻璃模具不仅可以保障玻璃制品如玻璃容器的外观质量，而且能够适应在玻璃容器生产过程中的频繁开合、耐受高温玻璃料的影响以及高机速等的恶劣工况，基本上得以满足业界期望的铜合金玻璃模具的使用寿命。

但是，随着轻量化玻璃制品技术的不断发展与成熟，玻璃容器成型机（业界习惯称“制瓶机”，以下同）的速度越来越高，从而对铜合金玻璃模具的高韧高导热等的综合性能要求更为严苛。

在公开的专利文献中可见诸与铜合金玻璃模具相关的技术信息，如CN106566946A推荐有“稀土铜合金玻璃模具及其制备方法”，该专利的化学组成成分及质量百分比为：Ni9-12%、Al7-10%、Zn8-12%、Fe＜0.5%和稀土0.01-0.5%，余为铜；CN109338155A提供有“稀土和合金轻量化玻璃模具及其制备方法”，该专利的化学元素及其质量百分比为：Ni4.95%、Cr0.5-3.5%、Si0.5-3.5和稀土0.01-0.5%；JP特开平10-219373A介绍有“一种铜合金模具”，该专利的化学元素及其质量百分比为：Ni6-20%、Al9-18%、Zn＜8%、Fe＜6和Mn 6%，余为铜；CN107779651B揭示有“适用于高机速玻璃制品的铜合金玻璃模具材料及其制备方法”，该专利的化学元素及其质量百分比为：Ni3.8-4.2%、Mn2.05-2.15%、Al9.5-10.5%和Fe3.8-4.2%，余为Cu。

在并非限于例举的上述专利中，CN107779651B虽然具有良好的性能并且能适应较快机速的生产，但是随着三滴料以及四滴料行列式制瓶机的大量应用，会致使其使用寿命难以甚至无法达到如此高的机速下的预期寿命。前述CN106566946A以及CN109338155A由于需要凭借添加稀土增强铜合金的耐磨性和抗生长性能来合理延长使用寿命，因而不具有对战略资源的节约意义，因为稀土资源相对宝贵与稀缺，既不可再生又价格昂贵。

如业界所知，铜合金在熔炼过程中会产生吸气、吸氧和吸氢并且产生大量氧化渣等，产生气体析出杂质会降低铜合金的成品率以及影响或称降低材料的力学性能和产品质量。氧化还原是指铜合金在熔炼过程中，铜溶液与空气中的氧发生反应而形成氧化亚铜（Cu₂O），氧化亚铜与铜溶液中析出的氢发生还原反应（Cu₂O+H₂= 2Cu+H₂O↑）。铜被氧化还原，水蒸汽从铜溶液中析出是玻璃模具产生气孔、缩空、气泡的主要原因，这些氧化物夹杂会降低铜的强度和导热等性能，使在随后的制瓶过程中出现氧化开裂现象。

仍如业界所知，由于固溶处理及时效处理可以改变铜合金的显微组织，例如晶粒大小及析出化合物形态和分布，从而改善铜合金的韧性和导热性等性能，因而作为热处理范畴的固溶处理在铜合金玻璃模具的制备过程中是不可忽视的重要因素。