換熱器板的銅合金材料的製作方法
2023-08-08 03:42:11
專利名稱：換熱器板的銅合金材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種銅合金材料，具體的說本發明涉及一種適合用於換熱器板的銅合金材料，其具有優異的耐腐蝕性，並且其可加工性能良好。
背景技術：
通常用於翅片管型熱交換器是將彎曲加工成細銷狀的U字形銅管(或者銅合金管)，由鋁或鋁合金板構成的散熱片的貫通孔，將擴管工具插入銅管內對所述銅管進行擴管，由此使銅管和鋁散熱片密接，另外，對銅管的開放端進行擴管，將彎曲加工成U字型的彎曲銅管插入該擴管開放端，用磷銅等釺料將彎曲銅管釺焊於U字型銅管的擴管開放端， 由此，通過彎曲銅管連接多個U字型銅管，製作熱交換器。為此，用於熱交換器的銅管要求導熱率、彎曲加工性以及釺焊性良好。因此，這些特性良好，且具有適當的強度的脫氧銅被廣泛使用。目前，用於前述翅片管型熱交換器的傳熱管因為要被進行U字型彎曲加工及擴管，因此通過採用退火材或對退火材進行了拉拔等的輕加工的軟質材，其面對這些加工而具有充分的變形性，且能夠以很小的力進行加工。磷脫氧銅製傳熱管的情況下，由於抗拉強度小，因此為了對應製冷劑的運轉壓力的增大，需要加厚管的壁厚。另外，在熱交換器的組裝時，銅焊部在800°C以上的溫度被加熱數秒至數十秒，因此在銅焊部及其附近與其他部分相比晶粒粗大化，由於軟化而成為強度降低的狀態，因此為了彌補因銅焊造成的強度降低， 需要進一步增厚壁厚。如此，作為傳管熱若使用磷脫氧銅，則熱交換器的質量增大，價格上升，因此就強烈期望一種抗拉強度高，加工性優異，具有良好的熱傳導率的傳熱管。為了使用於翅片管型熱交換器的磷脫氧銅管的壁厚即使變薄仍可耐受實用，通過對退火後的磷脫氧銅管進行拉拔加工等的塑性加工以提高其抗拉強度即可，但是由於塑性加工導致延性降低，從而不能進行彎曲加工。為了適應這樣的要求，作為0. 2%屈服點和疲勞強度優異的銅合金管，例如提出有一種熱交換器用無接頭銅合金管，其含有Co 0. 02 0. 2質量％、P 0. 01 0. 05質量％、 C :1 20ppm，餘量由Cu和不可避免的雜質構成，雜質的氧為50ppm以下。另外，還提出一種熱交換器用銅合金管，其具有如下組成含有Sn :0. 1 1. 0質量％、P 0. 005 0. 1質量％、0 0. 005質量％以下及H :0. 0002質量％以下，餘量由Cu及不可避免的雜質構成，平均晶粒直徑為30 μ m以下。然而，雖然藉助Co的磷化物帶來的析出強度而使抗拉強度提高，但是在強度上升的比例中耐壓破壞強度沒有上升。另外，由於熱交換器製作時的銅焊加熱，所述磷化物固溶，在銅焊部附近傳熱管的強度降低。因此，其用於傳熱管時，存在不太能夠減薄壁厚，從而得不到期望的效果的問題點。另外，通過Sn的固溶強度而強度提高，用於傳熱管同可以使管的壁厚變薄，但是為了成為熱交換器而進行U字彎曲加工時，則判明存在如下問題點在彎曲部容易發生皺褶或裂紋，該部分成為起點在達不到預期的很低的強度下就會遭到破壞。
發明內容
鑑於現有技術中使用的銅合金換熱器材料存在的上述目的，本發明的目的是提供一種換熱器板的銅合金材料，其將抗拉強度提高到需求以上而不會使彎曲加工性劣化，此外彎曲加工性及耐蝕性也優異。為了實現上述目的，本發明採用了以下技術方案
一種換熱器板的銅合金材料，其具有以下組成Sn :0. 5 -1. 2 wt%、P :0. 05-0. 10 wt%、 Al :2. 2-8. 5 wt%、Mn :0. 5-1. 8 wt%、Mg :0. 5 -L 2 wt%, Fe :0. 15-0. 35 wt%,餘量為 Cu 及不可避免的雜質構成。下面說明本發明的銅合金材料的合金成分的意義以及限定理由。Sn:
在本發明的銅合金材料中，Sn具有提高抗拉強度、延伸率及耐熱性，抑制晶粒的粗大化的效果。當Sn的含量超過1.2襯％時，銅合金材料的導電、導熱率將顯著降低；當Sn的含量低於0. 50 wt%時，本發明的Cu合金材料經退火和銅焊加熱後，不能得到充分的抗拉強度及細微的晶粒直徑。在本申請的銅合金材料中，Sn的含量進一步優選為0.75 -1.05 wt%。P
通過向銅合金材料中添加P，用於防止Sn的氧化，在本發明的合金中若P含量超過0. 10 wt%，則在熱壓出時易產生裂紋，應力腐蝕裂紋敏感性變高。若P含量低於0.05 wt%，則由於脫氧不足導致氧量增加，將不可避免的發生Sn的氧化，作為銅合金材料的彎曲加工性降低。Al
通過向銅合金材料中添加Al，能夠細化合金顆粒，從而能夠得到抑制釺焊時因熔融釺料向結晶粒界滲透而產生的侵蝕。優選的，Al的含量範圍為3.5-6.5 wt%0更優選的含量範圍為 3. 5-5. 0 wt%0Mn
通過向銅合金中添加Mn，能夠細化鋁合金顆粒，提高合金的強度而又不降低合金的耐蝕性。當Mn的含量低於0.5 wt%的時候，其對銅合金強度的提高不顯著；而當Mn的含量高於1. 8wt%的時候，其在合金中的溶解度達到飽和，繼續增加Mn的含量，將導致在熱加工的過程中降低合金的擠出加工性能。因而，在本發明中將其含量限定在0.5wt%-1.8 wt%的範圍內。優選的，Mn的含量範圍為0. 9-1. 5 wt%0Mg:
通過向銅合金材料中添加Mg，能夠得到提高強度的效果，與合金中的Al —起能夠協同改善材料的耐蝕性能。若含量超過1.2 wt%，將會顯著降低釺焊性能，而添加量小於0.5 wt% 時，對銅合金材料強度和耐蝕性的提高不顯著。Mg的優選含量是0.7-1.0 wt%0Fe:
在銅合金中加入適量的狗有利於細化晶粒、提高合金的耐蝕性能。在本發明的銅合金中狗的含量範圍為0. 15-0. 35 wt%0在本發明的銅合金中添加上述範圍的Fe，有利於提高銅合金的耐點蝕的能力。另外，本發明還公開了上述換熱器板的銅合金材料的製備方法，其特徵是，將按上述重量百分比配比的Sn、P、Al、Mn、Mg、Fe和Cu的合金原料在氮氣保護氣氛下加熱至 1150-1250 °C保溫75-200 min ；加入佔合金原料總重量0. 2-0. 8wt%的MnCl2，攪拌30-75 min ；之後將合金液在1150-1250 °C澆注成型；然後在700-820 °C保溫2_8 h進行均質化處理，冷卻得到所述的銅合金材料。所述的銅合金材料經過冷加工和/或熱加工和/或鑄造，例如鍛造、熱壓、冷彎加工等現有技術，將其加工成銅合金換熱器板。本發明所述的銅合金材料，經均勻化退火後，觀察其金相組織，晶粒細小且均勻對提高銅合金的耐蝕性有好處；並且其組織中沒有發現大量存在電化學腐蝕的異質相，大大減輕了晶間腐蝕發生的傾向，發生點蝕的機率也很小；而且材料的強度與普通的銅合金相比也有了顯著的提高，其強度通常大於320 MPa，優選的其強度高於450 MPa;另外，本發明的銅合金材料耐熱性能良好，將製備的銅合金換熱器板加熱至750°C的高溫，其仍然能保持優異的強度性能；而且其加工性能，特別是冷加工性能優異。
具體實施例方式下面本發明將結合具體的實施例對本發明做進一步的解釋和說明。按表1所示出的質量百分比，製備本發明所述的銅合金材料。具體的製備工藝過程為將按上述重量百分比配比的Sn、P、Al、Mn、MgJe和Cu的合金原料在氮氣保護氣氛下加熱至1200 °C保溫150 min ；加入佔合金原料總重量0. 3 wt%的MnCl2，攪拌50 min ；之後將合金液在1150 °C澆注成型；然後在750 °C保溫5 h進行均質化處理，冷卻得到所述的銅合金材料。
權利要求
1.一種換熱器板的銅合金材料，其具有以下組成Sn :0. 5 -1.2 wt%、P :0. 05-0. 10 wt%、Al :2. 2-8. 5 wt%、Mn :0. 5-1. 8 wt%、Mg :0. 5 -L 2 wt%, Fe :0. 15-0. 35 wt%,餘量為 Cu及不可避免的雜質構成。
2.權利要求1所述的銅合金材料，其特徵在於所述的Sn的含量為0.75 -1. 05 wt%。
3.權利要求1所述的銅合金材料，其特徵在於所述的Al的含量為3.5-6. 5 wt%。
4.權利要求1所述的銅合金材料，其特徵在於所述的Al的含量為3.5-5. 0 wt%0
5.權利要求1所述的銅合金材料，其特徵在於所述的Mn的含量為0.9-1. 5 wt%。
6.權利要求1所述的銅合金材料，其特徵在於所述的Mg的含量是0.7-1. 0 wt%0
7.一種換熱器板，其特徵在於由權利要求1-6所述任一項的換熱器板的銅合金材料制
全文摘要
本發明涉及一種換熱器板的銅合金材料，其具有以下組成Sn0.5-1.2wt%、P0.05-0.10wt%、Al2.2-8.5wt%、Mn0.5-1.8wt%、Mg0.5-1.2wt%，Fe0.15-0.35wt%，餘量為Cu及不可避免的雜質構成。本發明的銅合金材料耐熱性能良好，將製備的銅合金換熱器板加熱至750℃的高溫，其仍然能保持優異的強度性能；而且其加工性能，特別是冷加工性能優異。
文檔編號F28F21/08GK102345028SQ20111017441
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月27日 優先權日2011年6月27日
發明者楊貽方 申請人:蘇州方暨圓節能科技有限公司