合金模具材料是模具厂家的青睐

合金模具材料是模具厂家的青睐由铜、镍、硅和铬组成的CNS-V合金,目前正逐渐受到各模具厂家的青睐。直观地显示了其良好的微观结构、电导率、导热系数、硬度、强度、抗冲击性能和耐热性能。比之其它用于制造模具的金属或合金材料,CNS-V无疑具有明显优势。这些优异的性能,为该产品在注塑、吹塑、热流道喷嘴的应用方面,提供了广泛的空间。
具有高强度和极限拉伸强度的合金,被用于多种工业用途。纯铜材料虽然具有较好的传导性能,但由于强度不够,因此无法用于注塑模具的模芯和型腔等的生产。如果将铜与铝和锌等元素制成合金,则其强度虽然提高,但传导性能却降低。而20世纪所开发的铜镍硅体系,则是一种强度高且极限拉伸强的铜合金体系。
1928年,麦科尔·卡森将这种由金属和硅化物构成的铜合金体系申请成为专利,这便是被人们熟知的科尔逊铜合金。这种合金,采用硅化物与镍、铬或钴的基料混合而成。如果在铜材料中,加入化学计量比为1:2的少量硅和镍或钴的混合物,就会形成X2Si硅化物,从而使铜的强度显著提高,同时其传热性能和电导率接近纯铜材料。而加入铬以后,也会形成Cr-2Si3 硅化物。然而由于单纯的硅化物体系的布氏硬度仅为135 (75 HRB),因此其应用受到限制。

聚碳酸酯镜片分别在导热系数为15Btu的钢制模具和60Btu的铜制模具中冷却时绘制的热成像图。
当推出含有镍、铬的硅化物的2号铜合金后,合金体系才广泛用于塑料模具行业。采用分为两阶段的过时效工艺后,合金硬度超过92 HRB,导热系数也高于200 W/m/K,并符合UNS designation C18000标准。该合金含镍2.5%(重量百分比)、硅0.75%和铬0.4%,而铜则起到平衡作用。
对C18000进行改性时,若将镍和硅的含量分别增至7%5 2%(重量百分比),会提高科尔逊铜合金的强度(本文将铜和镍的硅化物称为CNS-V,第5版)
由于经过加工后的硬度可达到29 HRC,导热系数为140 W/m/K,因此该合金可取代P-20工具钢和C17200 铜铍合金。由于该合金体系刚刚被推出,因此本文将对其物理和机械性能进行评价,从而帮助模具生产商更好地了解其用途、优点和局限性。通过与其它普通模具材料进行比较,也有助于设计者将该合金用于制造模具。