[科普中国]-压铸模用铜合金

压铸模用铜合金弹性模量低，热胀系数较小，不会发生相变，故所制作的模具在工作过程中性能及尺寸稳定。模具型腔可用精铸、压铸或冷挤压等多种成形工艺，制造周期短，成本低。用于压铸模的铜合金有铍青铜合金、铬锆钒铜合金和铬锆镁铜合金。

应用背景压铸模因反复承受激冷激热的作用， 故对甚表面和内部质量有很高的要求，模具材料的选择及本身的冶金质量、导热性、耐热性及力学性能对压铸模的寿命保证至关重要。CuNiCoBe 铜合金具有较高强度、导热性、高温热稳定性，因含有 Be 元素表面可以形成一层致密氧化膜，可以抵抗高温液体的冲刷及溶蚀，所以它越来越受到压铸行业的青睐，相比于铸铁模大大提高了压铸次数， 使寿命提高到了 1~2 万次，甚至更长。 但是在一批 CuNiCoBe 铜合金压铸模压铸黄铜制品的过程中，出现了模具只使用上百次即发生开裂的现象，不仅影响生产进度，而且加大了模具的生产成本。

压铸模用铜合金的超声波检测超声波探伤分析对失效件可以进行超声波探伤的地方进行超声波探伤，与正常工件相比较，底波出现明显的减少， 整个厚度方向都伴有林状杂波， 波与波之间难于分辨， 移动探头时，波形迅速变化。

组织微观分析压铸生产时，模具反复受激冷激热的作用，成型表面与其内部产生较大变形，在金属液冲模时，型腔表面温度升至液温，型腔表面承受极大的拉应力。 若是材料内部质量存在问题，开裂首先从材料晶粒粗大、脆性相、疏松或缩孔、夹渣等最薄弱处开始。1

改进措施对已加工成块状的 CuNiCoBe 模具材料进行超声波探伤测试，发现多块存在疏松，甚至有个别材料存在中 心缩孔的现象 。根据缺陷情况，结合CuNiCoBe 材料熔铸过程及参数，确定浇注温度过低和浇注速度过快是造成疏松的原因。

采取措施：①将浇注前的铜液温度提高了 50℃，并相应的适当降低浇注速度， 再对时效后的块状模具进行超声波探伤，未发现疏松和缩孔的出现，模具的使用寿命也恢复到了 1 ~2 万次；②在模具出厂前增加超声波探伤环节， 尽量避免有缺陷的 CuNiCoBe 模具应用到压铸生产中。

本词条内容贡献者为:

任毅如 - 副教授 - 湖南大学