[發明專利]一種銅合金模具材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710799336.2
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107586992A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 劉浩;張君;張歡芬
• 申請（專利權）人: 蘇州浩焱精密模具有限公司
• 主分類號: C22C9/01
• 分類號: C22C9/01;C22C1/02;C22F1/08
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 任立

技術領域

本發明屬于模具材料技術領域，具體涉及一種銅合金模具材料及其制備方法。

背景技術

在工業生產中，模具用以沖壓、鍛壓、擠出、注塑、吹塑等方法得到所需要產品的工具，被稱為“工業航母”。零件通過模具生產后，具有高質量、高生產效率、低成本、節省材料和能源等優點，所以模具作為主要工藝裝備被廣泛用于工業生產的許多領域，已經成為當代工業生產的重要手段和工藝發展方向。根據《全國模具專業廠基本情況》統計，我國模具以平均15%以上的速度增長，這比國內GDP的平均增值高一倍多。其中，鑄造模具發展十分活躍，約占各類模具總產值的 5%，而且每年增長速度高達25%。模具的迅速發展帶動了模具材料的發展。隨著生產規模的不斷擴大和高性能產品的開發，模具制品種類日益增多，并向復雜化、精密化和大型化的方向發展，使模具工作條件更加復雜和苛刻，對模具材料的性能要求也在不斷提高。

傳統的合金鋼模具材料，由于其導熱性能低、抗熱疲勞性和精密加工性能較差，不能滿足某些模具材料的實際使用要求。而以Cu為基、適量添加Al、Ni、Fe、Mn、Zn 等合金元素的銅合金模具材料得以發展，銅合金模具材料用于金屬與非金屬成型的拉伸、壓延、擠壓和鑄造，特別是在高分子塑料及不銹鋼制品成形等方面得到了廣泛應用。我國對新型銅合金模具材料的研究由于受到工藝、設備等方面的限制，目前還沒有完全實現銅合金模具的國產化。

發明內容

本發明的目的是提供一種綜合性能優良的銅合金模具材料及其制備方法

一種銅合金模具材料，原料以質量百分數計包括：鋁8-15%，鎳1-2%，鐵4-7%，錳0.5-1%，硼0.1-0.2%，鋅0.1-0.2%，磷0.02-0.04%，釩0.01-0.02%，鈦0.15-0.25%，硅0.02-0.06%，鉻0.1-0.2%，鍺0.01-0.02%，其余為銅，總量為100%。

優選地，所述銅合金模具材料的原料以質量百分數計包括：鋁10%，鎳1.4%，鐵5%，錳0.7%，硼0.1%，鋅0.2%，磷0.03%，釩0.02%，鈦0.2%，硅0.05%，鉻0.1%，鍺0.01%，其余為銅，總量為100%。

上述銅合金模具材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，按重量比配料；

步驟2，熔煉，將配好的原料放入真空感應爐中熔煉，澆注得到鑄件；

步驟3，熱處理，將鑄件熱鍛成模具毛坯后在910-930℃保溫2-3h固溶，在450-490℃保溫2-3h空冷時效，即得。

優選地，步驟2中熔煉溫度為1200-1250℃。

優選地，步驟2中澆注溫度為1130-1150℃，澆注的出爐溫度為1220-1250℃。

優選地，步驟3中熱鍛溫度為850-900℃。

本發明的合金模具材料加入多種元素，加入鎳可以和銅能夠無限固溶成α相，這樣可以進一步強化基體、改善韌性；加入錳、硼、和鋅，能顯著提高銅的高溫抗氧化性，使模具材料表面形成致密的耐磨耐腐蝕層，避免金屬渣粘模具，進一步提高模具壽命；釩和鈦的加入能延緩再結晶，阻止合金加熱時晶粒長大，顯著減慢冷卻時的相變過程，抑制時效中的晶界反應；硅和鉻可增加金屬的強度又不致降低金屬的可塑性和韌性，同時又能使金屬在高溫下具有足夠的強度，能改善金屬的冷脆性和耐磨性；鍺能消除或見減弱金屬中許多有害元素的影響，改善金屬的質量，可改善金屬的熱加工性能，提高其塑性及韌性。

本發明的模具材料具有高的強度和硬度，良好的塑韌性和優異的耐磨性。

具體實施方式

實施例1

一種銅合金模具材料，原料以質量百分數計包括：鋁8%，鎳1%，鐵4%，錳0.5%，硼0.1%，鋅0.1%，磷0.02%，釩0.01%，鈦0.15%，硅0.02%，鉻0.1%，鍺0.01%，其余為銅，總量為100%。

上述銅合金模具材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，按重量比配料；

步驟2，熔煉，將配好的原料放入真空感應爐中熔煉，澆注得到鑄件；

步驟3，熱處理，將鑄件熱鍛成模具毛坯后在910-930℃保溫2-3h固溶，在450-490℃保溫2-3h空冷時效，即得。

其中，步驟2中熔煉溫度為1200-1250℃；澆注溫度為1130-1150℃，澆注的出爐溫度為1220-1250℃。

步驟3中熱鍛溫度為850-900℃。