CN101705389A - 一种用于制造模具的铜合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制造模具的铜合金及其制备方法。该铜合金按质量百分比由组分Ni为1.10～1.70％、Co为0.20～0.40％、Be为0.10～0.40％、Zr为0.08～0.20％、Y为0.02～0.10％、Ce为0.02～0.05％，余量为Cu组成；经过熔炼、浇注、热锻、固溶、冷锻和时效的工艺步骤制备而成。本发明的一种用于制造模具的铜合金具有高强度、高导热性的特点，除可用于制造高导热率的注塑模具、有色金属低压压铸模具外，还可用于点焊电极、不锈钢上使用的焊缝盘等。

Description

一种用于制造模具的铜合金及其制备方法

技术领域

本发明属于铜合金材料技术领域，涉及一种多元低铍铜合金，更具体是涉及一种用于制造模具的铜合金及其制备方法。

背景技术

注塑模具的型腔镶块、型芯、散热部件，铜合金及铝合金的低压压铸模具要求模具材料具有较高强度、硬度、传热散热性能和耐高温性能。目前国内用于此行业的模具材料一般是综合性能优良的铍青铜合金，主要牌号有：C17500、C17200等，此类铜合金含有较高量的铍或钴元素，使得材料的生产成本很高，较高的铍元素在合金生产过程中会造成环境的污染和人身的危害。公开号为CN101148717和公开号为CN101333609的专利公开了两种镍钴铍铜合金模具，铍钴的含量虽有所降低，但是铍钴质量百分比分别在0.45％和0.90％以上。为了降低成本、减少污染、增加模具合金材料的综合性能，本发明提供的低铍多元铜合金，铍钴含量远低于以上铍铜合金，采用多元合金化方式提高合金的强度、硬度，并获得较高的导电导热性能。

发明内容

本发明的目的是为了避免注塑模具、低压压铸模具材料在生产中造成的污染，降低模具材料的成本，提高材料的综合性能，克服现有技术存在的缺陷，提供一种高强度、高传热性、耐热、高寿命，含有Ni、Co、Be、Zr、Y、Ce合金元素的铜合金及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于制造模具的铜合金，按质量百分比由组分Ni为1.10～1.70％、Co为0.20～0.40％、Be为0.10～0.40％、Zr为0.08～0.20％、Y为0.02～0.10％、Ce为0.02～0.05％，余量为Cu组成，各组分质量之和为100％。

上述所述的Cu其纯度为≥99.95％；

上述所述的Ni其纯度为≥99.90％；

上述所述的Co其纯度为≥99.80％；

上述所述的Y其纯度为≥99.90％；

上述所述的Ce其纯度为≥99.00％；

上述所述的Be为Cu-Be中间合金，其中Be的质量分数为3.8～4.3％，均为工业级；

上述所述的Zr为Cu-Zr中间合金，其中Zr的质量分数为8～12％，均为工业级。

为了实现上述目的，本发明的另一个技术方案是：

一种用于制造模具的铜合金的制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)：按权利要求1配方后，在中频感应炉中熔炼，浇注成锭；

步骤(2)：在920℃～720℃温度范围内进行锻造，变形量≥45％；

步骤(3)：在940℃～960℃固溶处理，然后淬火处理，淬火水温≤40℃；

步骤(4)：冷锻成型，变形量为20～40％；

步骤(5)：将冷锻后的坯料在450℃～470℃进行时效处理，在空气中冷却。

本发明的一种用于制造模具的铜合金及其制备方法，具有如下优点：

1、本发明的铜合金含有Co为0.20～0.40％、Be为0.10～0.40％，铍钴含量远低于目前的铍青铜模具材料，从而减少了环境污染，降低了成本；

2、制备工艺简单，成材率高、易于加工成型；

3、具有高强度、高导热性的综合性能，其主要性能指标如下：

抗拉强度(Mpa)	屈服强度(Mpa)	硬度(HB)	伸长率δ5％	导电率％IACS	导热率(W/m·K)	软化温度℃
							≥720	≥590	≥235	≥15	≥55	≥230	≥550℃

具体实施方式

下面结合实施例对本发明一种用于制造模具的铜合金及其制备方法做进一步的详细说明。

实施例1：

合金成分为(wt％)Ni：1.30、Co：0.30、Be：0.30、Zr：0.15、Y：0.02、Ce：0.05，余量为Cu，各组分质量之和为100％。

制备方法为：采用中频感应炉熔炼，用铁模浇注成锭；920℃～720℃温度范围内进行锻造，变形量45％；在950℃固溶处理，然后淬火处理，淬火水温25℃；冷锻处理，变形量为30％；将冷锻后的坯料在460℃进行时效处理，在空气中冷却。

经过上述制备，得到的铜合金的性能指标为：抗拉强度为725Mpa，屈服强度为590Mpa，硬度为237HB，伸长率为22％，导电率为60％IACS，传导率为245W/m·K，软化温度为610℃。

实施例2：

合金成分为(wt％)Ni：1.10、Co：0.40、Be：0.10、Zr：0.20、Y：0.10、Ce：0.02，余量为Cu，各组分质量之和为100％。

制备方法为：采用中频感应炉熔炼，用铁模浇注成锭；920℃～720℃温度范围内进行锻造，变形量55％；在940℃固溶处理，然后淬火处理，淬火水温25℃；冷锻处理，变形量为40％；将冷锻后的坯料在470℃进行时效处理，在空气中冷却。

经过上述制备，得到的铜合金的性能指标为：抗拉强度为720Mpa，屈服强度为593Mpa，硬度为235HB，伸长率为20％，导电率为62％IACS，传导率为248W/m·K，软化温度为570℃。

实施例3：

合金成分为(wt％)Ni：1.70、Co：0.20、Be：0.40、Zr：0.08、Y：0.08、Ce：0.04，余量为Cu，各组分质量之和为100％。

制备方法为：采用中频感应炉熔炼，用铁模浇注成锭；920℃～720℃温度范围内进行锻造，变形量50％；在960℃固溶处理，然后淬火处理，淬火水温25℃；冷锻处理，变形量为20％；将冷锻后的坯料在450℃进行时效处理，在空气中冷却.

经过上述制备，得到的铜合金的性能指标为：抗拉强度为738Mpa，屈服强度为601Mpa，硬度为241HB，伸长率为15％，导电率为55％IACS，传导率为230W/m·K，软化温度为550℃。

Claims (3)

1.一种用于制造模具的铜合金，其特征是：该铜合金按质量百分比由组分Ni为1.10～1.70％、Co为0.20～0.40％、Be为0.10～0.40％、Zr为0.08～0.20％、Y为0.02～0.10％、Ce为0.02～0.05％，余量为Cu组成，各组分质量之和为100％。

2.如权利要求1所述的一种用于制造模具的铜合金，其特征是：所述的Cu其纯度为≥99.95％；所述的Ni其纯度为≥99.90％；所述的Co其纯度为≥99.80；所述的Y其纯度为≥99.90％；所述的Ce其纯度为≥99.00％；所述的Be为Cu-Be中间合金，其中Be的质量分数为3.8～4.3％，均为工业级；所述的Zr为Cu-Zr中间合金，其中Zr的质量分数为8～12％，均为工业级。

3.如权利要求1所述的一种用于制造模具的铜合金的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤(1)：按权利要求1配方后，采用中频感应炉熔炼，浇注成锭；

步骤(2)：在920℃～720℃温度范围内进行锻造，变形量≥45％；

步骤(3)：在940℃～960℃固溶处理，然后淬火处理，淬火水温≤40℃；

步骤(4)：冷锻成型，变形量为20～40％；

步骤(5)：将冷锻后的坯料在450℃～470℃进行时效处理，在空气中冷却。