小口壓吹玻璃模具材料及其製備方法
2023-05-22 19:25:06
小口壓吹玻璃模具材料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高性能的、適合於小口壓吹的玻璃模具材料及其製備方法，該小口壓吹玻璃模具材料的化學組成成分及質量百分比為：碳3.30～3.65％，矽1.90～2.10％，錳0.50～0.80％，鉬0.60～0.80％，釩0.09～0.15％，鈦0.19～0.25％，鎳0.40～0.70％，鉻≤0.60％，銅≤1.00％，磷<0.30％，硫<0.08％，稀土0.007～0.012％，其餘為鐵以及正常的微量雜質。該材料除了具備傳統釩鈦鉬鑄鐵玻璃模具材料優點之外，還克服了制瓶機在高速運轉下材料性能的不足，進一步改善了材料的硬度和韌性，使材料具備更佳的耐磨性、耐熱性、抗高溫氧化性；使用該材料製備的玻璃模具有更佳的穩定性，更符合小口壓吹法工藝的要求，從而更有利於滿足玻璃製品廠的輕量化需要。
【專利說明】小口壓吹玻璃模具材料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及玻璃模具材料，具體涉及一種高性能、適合於小口壓吹的鑄鐵玻璃模具材料，還涉及其製備方法。
【背景技術】
[0002]玻璃模具是用於製造玻璃容器的裝備，玻璃製品的成型、以及玻璃製品的成型質量都取決於模具的質量。
[0003]由於模具在使用中頻繁地與700°C~1100°C的熔融玻璃接觸，承受氧化、生長及熱疲勞等作用。同時，模具的接觸面由於與玻璃製品的摩擦而被磨損。這就要求模具材料具有良好的耐熱、耐磨、耐腐蝕、抗熱衝擊、抗氧化、抗生長、抗熱疲勞性能，其中抗氧化性能是最主要的性能指標。還要求模具材質緻密、易於加工、導熱性好、熱膨脹係數小。[0004]由於鑄鐵具有優良導熱性、耐磨、耐熱性，以及良好的鑄造性能和加工性能，且成本低，易於加工製作。正因為如此，玻璃模具的材料首選鑄鐵。
[0005]為了提高模具材料的性能，通常增加少量的N1、Cr、Mo、T1、V、Cr、Cu等合金元素組成低合金灰鐵，以期通過改變基體以及石墨形態、大小、數量和分布，從而提高其特殊的使用性能。眾所周知，D型石墨具有良好的抗氧化性，A型石墨具有良好的導熱性，基體中的鐵素體具有很好的塑性和韌性，因此，D型一D型+A型一A型的石墨形態梯度分布與鐵素體基體的完美組合，是瓶罐類玻璃模具的最佳製作材料。
[0006]傳統的釩鈦鑰鑄鐵玻璃模具材料的力學性能比較優秀，具有較好的抗氧化和抗生長能力，又有良好的鑄造性能和機械加工性能，從而廣泛地用於製造瓶罐類玻璃模具材料。
[0007]但是，隨著玻璃制瓶機速的不斷發展，輕量化瓶子的不斷推出，小口壓吹工藝對模具材料又有進一步的特殊要求，傳統的釩鈦鑰鑄鐵玻璃模具就顯得有所力不從心了，比如:耐磨性跟不上要求，硬度不夠，有時往往在使用中容易出現「麻點」而導致模具提前達到壽命，以及高機速下必須具有良好的抗氧化性和高溫疲勞強度。因此，需要有一種適合於小口壓吹的鑄鐵玻璃模具材料。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在於提供一種高性能的、適合於小口壓吹的玻璃模具材料及其製備方法，該材料除了具備傳統釩鈦鑰鑄鐵玻璃模具材料優點之外，還克服了制瓶機在高速運轉下材料性能的不足，進一步改善了材料的硬度和韌性，使材料具備更佳的耐磨性、耐熱性、抗高溫氧化性；使用該材料製備的玻璃模具有更佳的穩定性，更符合小口壓吹法工藝的要求，從而更有利於滿足玻璃製品廠的輕量化需要。
[0009]為實現上述目的，本發明提供一種小口壓吹玻璃模具材料，其化學組成成分及質量百分比為:
[0010]碳(C):3.30%~3.65%,
[0011]矽(Si):1.90%~2.10%，[0012]錳(Mn):0.50% ~0.80%，
[0013]鑰(Mo):0.60%~0.80%，
[0014]釩(V):0.09%~0.15%，
[0015]鈦(Ti):0.19%~0.25%，
[0016]鎳(Ni):0.40%~0.70%，
[0017]鉻(Cr):≤0.60%，
[0018]銅(Cu):≤1.00%，
[0019]磷(P):〈0.30%，
[0020]硫(S):〈0.08%，
[0021]稀土(Re):0.007%~0.012%，
[0022]其餘為鐵以及正常的微量雜質。
[0023]優選的，上述小口壓吹玻璃模具材料的金相組織為:內型為90% D型石墨，外型為90% A型石墨，中間為過渡型D+A型石墨。
[0024]優選的，上 述小口壓吹玻璃模具材料的基體為:大於85%鐵素體+小於15%粒狀珠光體，粒狀碳化物〈3 %，磷共晶〈2 %。
[0025]本發明還提供上述小口壓吹玻璃模具材料的製備方法，包括如下步驟:爐料熔煉，變質處理，出爐，澆注；其中，爐料熔煉溫度為1530°C~1550°C，變質處理溫度為1500°C~1530°C，出爐溫度為1470°C~1500°C，澆注溫度為1320°C~1380°C。
[0026]優選的，上述小口壓吹玻璃模具材料的製備方法還包括毛坯成型步驟，其中，玻璃模具毛坯成型的內腔使用成型冷鐵，造型為粘土砂造型工藝、樹脂砂造型工藝或水玻璃砂造型工藝。
[0027]優選的，上述小口壓吹玻璃模具材料的製備方法還包括毛坯高溫石墨化退火步驟，玻璃模具毛坯經過高溫石墨化退火後，完成材料製作。
[0028]本發明的優點和有益效果在於:提供一種高性能的、適合於小口壓吹的玻璃模具材料，該材料除了具備傳統釩鈦鑰鑄鐵玻璃模具材料優點之外，還克服了制瓶機在高速運轉下材料性能的不足，進一步改善了材料的硬度和韌性，使材料具備更佳的耐磨性、耐熱性、抗高溫氧化性；使用該材料製備的玻璃模具有更佳的穩定性，更符合小口壓吹法工藝的要求，從而更有利於滿足玻璃製品廠的輕量化需要。本發明極大地發揮了玻璃模具的綜合性能，尤其適用於要求較高的小口壓吹法製作輕量化瓶罐製品。
[0029]本發明利用傳統的釩鈦鑰鑄鐵材料，充分利用合金化處理，製成高性能的小口壓吹玻璃模具材料，經投入使用，得到了很好的效果，使用壽命超過了 80萬次。並且通過深入和廣泛的文獻檢索，在已公開和中外專利和非專利文獻中均未見有相應資料報到和技術啟
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【具體實施方式】
[0030]下面結合實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護範圍。
[0031]如表1所示，為本發明小口壓吹玻璃模具材料的化學組成成分及質量百分比的示例。[0032]表1小口壓吹玻璃模具材料的化學組成成分及質量百分比
【權利要求】
1.小口壓吹玻璃模具材料，其特徵在於，其化學組成成分及質量百分比為: 碳(C):3.30%~3.65%, 矽(Si):1.90%~2.10%, 錳(Mn):0.50%~0.80%， 鑰(Mo):0.60%~0.80%， 釩(V):0.09%~0.15%, 鈦(Ti):0.19%~0.25%, 鎳(Ni):0.40%~0.70%， 鉻(Cr):≤ 0.60%, 銅(Cu):≤ 1.00%,
磷(P):<0.30%, 硫⑶:〈0.08%, 稀土 (Re):0.007%~0.012%， 其餘為鐵以及微量雜質。
2.根據權利要求1所述的小口壓吹玻璃模具材料，其特徵在於，其金相組織為:內型為90% D型石墨，外型為90% A型石墨，中間為過渡型D+A型石墨。
3.根據權利要求1或2所述的小口壓吹玻璃模具材料，其特徵在於，其基體為:大於85%鐵素體+小於15%粒狀珠光體，粒狀碳化物〈3%，磷共晶〈2%。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的小口壓吹玻璃模具材料的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟:爐料熔煉， 變質處理，出爐，澆注；其中，爐料熔煉溫度為1530°C~， 1550°C，變質處理溫度為1500°C~1530 °C，出爐溫度為1470°C~1500°C，澆注溫度為，1320? ~1380?。
5.根據權利要求4所述的小口壓吹玻璃模具材料的製備方法，其特徵在於，還包括毛坯成型步驟，其中，玻璃模具毛坯成型的內腔使用成型冷鐵，造型為粘土砂造型工藝、樹脂砂造型工藝或水玻璃砂造型工藝。
6.根據權利要求5所述的小口壓吹玻璃模具材料的製備方法，其特徵在於，還包括毛坯高溫石墨化退火步驟。
【文檔編號】C21D5/00GK103882287SQ201410138556
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月9日 優先權日:2014年4月9日
【發明者】陸衛平 申請人:常熟市偉恆模具鑄造有限公司