銅合金無縫管的製作方法

2023-07-05 04:53:11 4

專利名稱：銅合金無縫管的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用於空調機用熱交換器、冷凍機等的傳熱管或製冷劑管道的銅合金制無縫管。
背景技術：
以往以來，在室內空調器、成套空調器等的空調機用熱交換器、冷凍機等的傳熱管或者製冷劑管道中，多數情況下採用無縫管，並一直使用著在強度和加工性、傳熱性等各種物理性質以及材料和加工成本上保持平衡的磷脫氧銅管(Jis(日本工業標準)C1220T)。近年來，在這些熱交換器中，基於減輕重量或者降低成本的要求，有必要實現無縫管的薄壁化，而由於以往的磷脫氧銅管的強度低，所以薄壁化困難，需要開發一種取而代之的銅合金制無縫管。作為上述銅合金制無縫管，在國際公開第2008/041777號公報(專利文獻1)中， 公開了一種加工性優良、強度高、由釺焊引起的強度降低較少的銅合金制無縫管。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 國際公開第2008/041777號公報(權利要求書)

發明內容
發明要解決的課題基於專利文獻1，可獲得加工性優良、強度高、由釺焊引起的強度降低較少的銅合金制無縫管，但要求進一步提高性能。特別是，在熱交換器等的耐壓強度設計中，由於根據釺焊熱影響部分的材料強度來確定壁厚，因此，當由釺焊引起的熱強度降低少時，能夠良好地保持製作熱交換器時的加工性，並且同時能夠實現傳熱管、製冷劑管的薄壁化，因而，需要一種強度高並且由釺焊引起的強度降低少的銅合金無縫管。因此，本發明的目的在於，提供一種強度高並且由釺焊引起的強度降低少的銅合
金無縫管。解決課題的方法為了解決上述現有技術中的課題，本發明人等反覆進行了精心研究，結果發現，通過使銅合金以特定含量含有特定的元素，並且適當地設定銅合金的晶粒度、Zr類析出物大小和分布密度，能夠獲得強度高並且由釺焊引起的強度降低少的銅合金無縫管，從而完成了本發明。S卩，本發明(1)提供一種銅合金無縫管，是通過加工銅合金來獲得，其特徵在於，該銅合金含有Sn、Si和Al中的一種以上元素以及0. 01 0. 08質量％的^ ，並且餘量由Cu和不可避免的雜質構成；該銅合金中的Sn、ZruAl和&的含量滿足下式(1)，0. 4 彡 A+2B 彡 0. 85(1)
式(1)中，A表示SruSi和Al的合計含量(質量％)，B表示Zr的含量(質量％ )；該銅合金無縫管的平均晶粒度為30 μ m以下；並且，以10 600個/ μ m2的方式分布有0. 5 80nm大小的Zr類析出物。發明效果基於本發明，能夠提供一種強度高並且由釺焊引起的強度降低少的銅合金無縫管。


圖1是表示實施例3的滾軋加工後的溝槽形狀的圖。
具體實施例方式本發明的銅合金無縫管，是ー種通過加工銅合金來獲得的銅合金無縫管，其特徵在幹，該銅合金含有Sn、Si和Al中的ー種以上元素以及0. 01 0. 08質量％的Zr，並且餘量由Cu和不可避免的雜質構成；該銅合金中的Sn、Zn、Al和Zr的含量滿足下式(1)，0. 4 ^ A+2B ^ 0. 85(1)式(1)中，A表示SruSi和Al的合計含量(質量％)，B表示Zr的含量(質量％ )；該銅合金無縫管的平均晶粒度在30 μ m以下；並且，以10 600個/ μ m2的方式分布有0. 5 80nm大小的Zr類析出物。本發明的銅合金無縫管所涉及的銅合金，是含有Sn、Zn和Al中的ー種以上以及 0. 01 0. 08質量％的Zr並且餘量由Cu和不可避免的雜質構成的銅合金，是該銅合金中的Sn、ZruAl和Zr的含量滿足下式(1)的無縫管用銅合金，0. 4 ^ A+2B ^ 0. 85(1)式(1)中，A表示Sn、Si和Al的合計含量(質量％)，B表示Zr的含量(質量％ )。此外，對SruSi和Al而言，該銅合金可以只含有Sn、Si和Al中的一種，或者也可以含有SruSi和Al中的兩種以上。並且，對SruSi和Al而言，當該銅合金只含有SruSi和 Al中的一種時，A的值是所含ー種元素的含量；當含有SruSi和Al中的兩種以上吋，A的值是所含兩種以上元素的合計含量。並且，該銅合金既可以是「含有Sn並且實質上不含有Si和Al、即Sn的含量為0. 01 質量％以上並且加的含量和Ai的含量均低於ο. οι質量％的銅合金」，也可以是「含有加並且實質上不含有Sn和Al、即Si的含量為0. 01質量％以上並且Sn的含量和Al的含量均低於0. 01質量％的銅合金」，也可以是「含有Al並且實質上不含有Sn和Zn、即Al的含量為0. 01質量％以上並且Sn的含量和Si的含量均低於0. 01質量％的銅合金」，也可以是 「含有Sn和Si並且實質上不含有Al、即Sn的含量和Si的含量均為0. 01質量％以上並且 Al的含量低於0. 01質量％的銅合金」，也可以是「含有Sn和Al並且實質上不含有Zn、即Sn 的含量和Al的含量均為0. 01質量％以上並且Zn的含量低於0. 01質量％的銅合金」，也可以是「含有加和Al並且實質上不含有Sn、即Si的含量和Al的含量均為0. 01質量％以上並且Sn的含量低於0. 01質量％的銅合金」，也可以是「Sn的含量、Zn的含量和Al的含量均為0. 01質量％以上的銅合金」。並且，本發明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金，優選為還滿足下述式( 並且 Zr的含量為0. 06質量％以下的無縫管用的銅合金，0. 40 ≤ A (2)式O)中，A的定義與前述相同。本發明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金，是將SruSi和Al中的任一種元素或者兩種以上元素以及ττ作為必需元素來含有、並且餘量是由Cu和不可避免的雜質所構成的銅合金。在本發明的銅合金無縫管中，SruSi和Al具有通過固溶強化來提高銅合金的強度的效果和提高在常溫下的延性的效果。另外，當採用這些元素時，可在比較低的溫度下進行合金化，因此在製造上是有利的。在本發明的銅合金無縫管中，&具有通過析出強化來提高銅合金強度的效果。並且，Zr具有在釺焊溫度不過量增高的前提下通過殘留ττ析出物並且抑制晶粒的粗大化來減小強度降低的效果。在本發明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金中，Zr的含量為0. 01 0. 08質量％。 若銅合金中的^ 含量低於0.01質量％，則會減小抑制晶粒粗大化的效果，由釺焊引起的強度降低加大，另外，即使將由Sn、Zn和Al帶來的固溶強化和由&帶來的析出強化加在一起，銅合金的強化也會不充分。另一方面，若銅合金中的Zr含量超過0.08質量％，則會成為引發過量的析出固化、降低加工性的原因。例如，導致在嚴格的彎曲條件下進行的U形彎曲加工或者管端的擴管加工中的加工性降低等問題。在本發明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金中，A+2B為0. 4 0. 85，即滿足下式 ⑴0. 4 ≤ A+2B ≤ 0. 85(1)。即使銅合金中的^ 含量為0.08質量％以下，若Sn、Si和Al的合計含量過多，則加工固化變得顯著，而且加工性、特別是冷拔加工性變差，需要追加中間退火工序，導致成本增大，並且還無法確保通過時效析出獲得微細且均勻的析出狀態所需的充分的冷加工加工度。因此，需要使A+2B為0.85以下。另外，通過將A+2B設定為0.4以上並且將^ 含量設定為0. 01質量％以上，即使在需要嚴格的加工性的情況下，也可以最低限度地保持銅合金無縫管的強度。另一方面，若A+2B低於0. 4，則銅合金無縫管的強度不足。在本發明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金中，優選A為0. 40以上，即滿足下式 (2)，並且ττ的含量為0. 06質量％以下，0. 40 ≤ A (2)；特別優選A為0. 43以上，即滿足下式Qa)，並且&的含量為0. 06質量％以下，0. 43 ≤ A (2a)。如本發明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金，當為含有Ir等析出強化元素的銅合金時，一方面在通過時效析出來提高強度，而另一方面會引起延性的降低。在本發明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金中，為了抑制由延性的降低引起的對加工性的阻礙，將^ 含量的上限設為0. 08質量％，但在需要嚴格的加工性時，例如，通過在嚴格的彎曲條件下進行υ形彎曲加工、管端的擴管加工，或者根據高性能化的要求而通過滾軋加工來製作難加エ的內面溝槽形狀時，為了保持充分的加工性，優選積極添加Sn、Si或Al。如上所述，Sn、 Zn和Al具有提高常溫下延性的效果，當Zr的含量為0. 01 0. 06質量％吋，通過將Zr的含量調整為0. 06質量％以下並且將SruSi和Al的合計總量調整為0. 40質量％以上，起到改善加工性的效果。本發明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金中的P的含量，優選為0. 004 0. 040 質量1^，特別優選為0. 015 0. 030質量％。通過銅合金含有0. 004質量％以上P元素，能夠使材料中的脫氧充分進行。另外，若銅合金中的P含量過多，則會降低銅合金的導熱性， 因此在用於傳熱管的情況下，特別優選銅合金中的P含量為0. 040質量％以下。在本發明的銅合金無縫管中，該銅合金的平均晶粒度在30 μ m以下，並且0. 5 80nm大小的Zr類析出物的分布密度為10 600個/μπι2。本發明的銅合金無縫管是在熱交換器等的製造中用於釺焊的無縫管。作為該釺焊的方法，可以舉出爐中釺焊、手工釺焊， 但用於釺焊的無縫管，其局部均在750 900°C的溫度下最長被暴露900秒。在該釺焊過程中，微細Zr類析出物發生再次固溶，因此導致銅合金晶粒的粗大化，且由焊釺引起無縫管的強度降低。因此，在本發明的銅合金無縫管中，通過將釺焊前的平均晶粒度、Zr類析出物大小和分布密度設定在適當的範圍，即設定銅合金的平均晶粒度在30 μ m以下並且將0. 5 SOnm大小的Zr類析出物的分布密度設為10 600個/ μ m2，由此能夠抑制由釺焊引起的銅合金無縫管的強度降低。通過分散有微細Zr類析出物，能夠以釘扎效應來抑制晶界的遷移，具有抑制晶粒發生粗大化的效果。由於微細^ 類析出物的一部分在釺焊加熱過程中發生固溶，由此會減小釘扎效應，導致晶粒生長，但在本發明的銅合金無縫管中，通過將釺焊加熱前的Zr類析出物大小和分布密度設於適當的範圍內，能夠降低由釺焊加熱引起的釘扎效應的減少問題。因此，在本發明的銅合金無縫管中，即使因釺焊而保持在高溫的情況下，也能夠保持晶粒原來的微細狀態，且也能夠維持有助於強度的Zr類析出物的分散狀態。本發明銅合金無縫管所涉及的該銅合金的平均晶粒度為30 μπι以下。如前面所述，本發明的銅合金無縫管是被應用於釺焊，因此，在時效處理後並且在釺焊前的該銅合金的平均晶粒度為30μπι以下。若銅合金的平均晶粒度超過上述範圍，儘管適宜地調節Zr類析出物的分布狀態且能夠抑制晶粒的粗大化，但由於原來的晶粒大，所以，釺焊後的結晶粒徑處於優選範圍之外。本發明銅合金無縫管所涉及的該銅合金的Zr類析出物，是Cu3Zr、CuZr等的由Zr 和Cu所構成的析出物，或者是由Zr和Cu以及其它ー種以上的金屬元素所構成的析出物。在本發明的銅合金無縫管中，在釺焊加熱後也發揮釘扎效應的該Zr類析出物的大小為0. 5 80nm。若該Zr類析出物大小低於上述範圍，則會導致在釺焊加熱時再次發生固溶並消失，或者導致減小至無助於提高強度的大小。另外，若該Zr類析出物的尺寸超過上述範圍，則無法充分獲得釺焊加熱時晶界的釘扎效應。在本發明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金中，0. 5 SOnm大小的該Zr類析出物的分布密度為10 600個/μπι2。若上述大小的Zr類析出物的分布密度低於上述範圍， 則充分獲得晶界的釘扎效應(ピン止め効果)所需的析出物的數目不足，並且在釺焊加熱時引起晶粒的粗大化，從而降低釺焊後的強度。另外，即使上述大小的Zr類析出物的分布密度超過上述範圍，也無法期待釘扎效應進一步的提高，不僅如此，會成為減低加工性的原因，導致U形彎曲加工性或管端擴管加工性降低。當0.5 IOnm大小的該^ 類析出物的分布密度為100 600個/ μ m2時，對晶界釘扎效應特別有效。在本發明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金中，可以存在低於上述範圍大小的& 類析出物或者超過上述範圍大小的ττ類析出物。即，在銅合金中，即使存在低於上述範圍大小的^ 類析出物或者超過上述範圍大小的^ 類析出物，只要上述範圍內大小的^ 類析出物的分布密度在上述範圍內即可。本發明的銅合金無縫管中，由於ττ類析出物的大小和分散狀態得到最佳化，因此由釺焊引起的強度的降低小。具體而言，優選下式C3)所示的強度下降率在800°C下加熱 30秒後為5%以下。在800°C下加熱30秒後的強度下降率為5%以下，成為能夠實現比以往更薄的薄壁化的指標。強度下降率(％)=((釺焊前的強度-釺焊後的強度)/釺焊前的強度)X100(3)在式(3)中，強度是指拉伸強度(單位MPa)。另外，優選釺焊前和釺焊後的拉伸強度在M5MPa以上。另外，由於本發明銅合金無縫管的Sn、Zn、Al和Ir的含量適宜，因此加工性良好。作為本發明銅合金無縫管的實施例，有未形成有內面溝槽的內光滑管(bare tube)和形成有內面溝槽的內溝槽管。針對本發明的銅合金無縫管的製造方法進行陳述。本發明的第一方式的銅合金無縫管的製造方法，是無縫管為內光滑管時的製造方法。另外，本發明第二方式的銅合金無縫管的製造方法，是無縫管為內溝槽管時的製造方法。本發明的第一方式的銅合金無縫管的製造方法，是依次施行鑄造工序、熱擠壓工序、冷加工工序以及時效處理，並在該熱擠壓工序與該時效處理之間不施行中間退火處理， 該冷加工工序的總加工度在90%以上的銅合金無縫管的製造方法。在本發明第一方式的銅合金無縫管的製造方法中，依次施行該鑄造工序、該熱擠壓工序、該冷加工工序和該時效處理。此外，所謂依次施行上述工序，並不是指在該鑄造工序後緊接著施行該熱擠壓工序、在該熱擠壓工序後緊接著施行該冷加工工序、在該冷加工工序後緊接著施行該時效處理的意思，而是指與該鑄造工序相比在其後施行該熱擠壓工序、與該熱擠壓工序相比在其後施行該冷加工工序、與該冷加工工序相比在其後施行該時效處理的意思。另外，本發明第二方式的銅合金無縫管的製造方法，是依次施行鑄造工序、熱擠壓工序、冷加工工序、中間退火處理(A)、滾軋加工工序以及時效處理，並在該熱擠壓工序與該中間退火處理(A)之間不施行中間退火處理，該冷加工工序的總加工度在90%以上的銅合金無縫管的製造方法。在本發明第二方式的銅合金無縫管的製造方法中，依次施行該鑄造工序、該熱擠壓工序、該冷加工工序、該中間退火處理(A)、該滾軋加工工序以及該時效處理。此外，所謂依次施行上述工序，並不是指在該鑄造工序後緊接著施行該熱擠壓工序、在該熱擠壓工序後緊接著施行該冷加工工序、在該冷加工工序後緊接著施行該中間退火處理(A)、在該中間退火處理(A)後緊接著施行該滾軋加工工序、在該滾軋加工工序後緊接著施行該時效處理的意思，而是指與該鑄造工序相比在其後施行該熱擠壓工序、與該熱擠壓工序相比在其後
7施行該冷加工エ序、與該冷加工エ序相比在其後施行該中間退火處理(A)、與該中間退火處理(A)相比在其後施行該滾軋加工エ序、與該滾軋加工エ序相比在其後施行該時效處理的本發明第一方式的銅合金無縫管的製造方法中的從該鑄造エ序至該冷加工エ序， 相同於本發明第二方式的銅合金無縫管的製造方法中的從該鑄造エ序至該冷加工エ序。本發明第一方式的銅合金無縫管的製造方法和本發明第二方式的銅合金無縫管的製造方法中的該鑄造エ序，是按照通常的方法進行溶解、鑄造，獲得配合有規定含量的規定元素的坯料(billet)的エ序。在該鑄造エ序中，例如，將銅金屬(Copper metal)和本發明銅合金無縫管的該銅合金所含有元素的原料金屬、或者將該含有元素和銅合金，以使本發明銅合金無縫管的銅合金中的含量達到規定含量的方式加以配合，並進行成分調節，接著使用高頻熔解爐等，從而鑄造坯料。由於Zr是活性金屬，熔解時的氧化損失大，因此在調節成分時需要對Zr熔解時的氧化損失加以考慮而進行配合。並且，在該鑄造エ序中，通過配合P可提高熔融金屬的流動性，因此，其鑄造性得以提高並且能夠抑制氣孔等鑄造缺陷的發生，另外，可獲得脫氧效果，因此可減少上述Zr 在熔解時的氧化損失。另外，若P的配合量過多，則銅合金中的P元素的含量會過多，會降低導熱性。因此，在該鑄造エ序中，優選以銅合金中的P含量成為0. 004 0. 040質量％的方式配合P，特別優選以成為0. 015 0. 030質量％的方式配合P。詳細而言，在該鑄造エ序中，調節通過施行該鑄造エ序所獲得的該坯料的化學組成，以使通過施行作為最終エ序的該時效處理所獲得的無縫管的化學組成成為本發明銅合金無縫管的化學組成。該坯料含有SruSi和Al中的ー種以上元素以及0.01 0. 08質量％ 的Zr，餘量由Cu和不可避免的雜質構成，並且Sn、Zn、Al和Zr的含量滿足下式(1)，0. 4 ^ A+2B ^ 0. 85(1)式(1)中，A表示Sn、Si和Al的合計含量(質量％)，B表示Zr的含量(質量％ )。優選該坯料中的Sn、Zn、Al和Zr的含量進ー步滿足下式( ，且Zr的含量為0. 06 質量％以下，0. 40 ^ A (2)式O)中，A的定義與前述相同。並且，該坯料也可以含有P，此時P的含量為 0. 004 0. 04 質量 ％。在本發明第一方式的銅合金無縫管的製造方法和本發明第二方式的銅合金無縫管的製造方法中，接著施行該熱擠壓エ序，以針對通過施行該鑄造エ序所獲得的坯料進行熱擠壓加工。在該熱擠壓エ序中，在該熱擠壓加工前以規定的溫度加熱該坯料後，進行該熱擠壓加工。該熱擠壓加工是通過芯棒擠壓來進行。即，對在加熱前預先已進行冷穿孔的坯料或者在擠壓前已進行熱穿孔的坯料中插入芯棒的狀態下進行熱擠壓，獲得熱擠壓無縫粗加工管。該熱擠壓エ序前，可進行均質化處理。另外，也可以在該熱擠壓加工前加熱坯料時兼帶進行均質化處理。將通過施行該熱擠壓エ序所獲得的該熱擠壓無縫粗加工管，在該熱擠壓エ序後迅速冷卻。該冷卻是通過將該熱擠壓無縫粗加工管向水中擠壓或者將熱擠壓後的該熱擠壓無縫粗加工管投入水中來進行。若該熱擠壓工序中的擠壓結束時開始至冷卻開始為止的時間過長、即從該坯料通過擠壓模具後開始至被擠壓的該熱擠壓無縫粗加工管最初與冷卻水相接觸為止的時間過長，則在此期間發生&的析出。並且，此時的析出物與該時效處理後所析出的析出物相比較大且分散狀態也零散，不具有阻止釺焊加熱時的晶界遷移的效果，而且，消耗掉通過此後的時效處理微細析出所需的^ ，應極力避免發生上述析出。因此，優選極力縮短從擠壓結束時開始至冷卻開始為止的時間。具體而言，優選從擠壓結束時至冷卻開始為止的時間為2秒以下。接著，在本發明第一方式的銅合金無縫管的製造方法和本發明第二方式的銅合金無縫管的製造方法中，施行該冷加工工序，以對冷卻後的擠壓無縫粗加工管進行冷加工，減小管外徑和壁厚。該冷加工是指壓延加工、拉伸加工等的冷加工。並且，在該冷加工工序中， 可多次施行該壓延加工或該拉伸加工等的冷加工。另外，在本發明第一方式的銅合金無縫管的製造方法和本發明第二方式的銅合金無縫管的製造方法中，該冷加工工序是指所有在冷狀態(常溫狀態或低於重結晶溫度的狀態)下進行的加工。該冷加工工序之後，本發明第一方式的銅合金無縫管的製造方法與本發明第二方式的銅合金無縫管的製造方法則不同，因此分別進行說明。在本發明第一方式的銅合金無縫管的製造方法中，在該冷加工工序後，接著對通過該冷加工工序所獲得的冷加工後的無縫粗加工管進行時效處理。該時效處理的處理溫度為400 650°C的溫度，通過以400 650°C的處理溫度來進行時效處理，獲得具有適宜的 ^ 類析出物大小和分布密度、具有適宜的銅合金晶粒度的本發明的銅合金無縫管。此外，適當地選擇該時效處理的處理溫度和處理時間，以達到適宜的ττ類析出物大小和分布密度以及適宜的銅合金的晶粒度。此外，為了進行該時效處理，需要在進行該時效處理之前實施用於使ττ固溶於銅基體中的熔解化處理，但在本發明第一方式的銅合金無縫管的製造方法中，在該熱擠壓工序前的加熱中，兼帶進行該熔解化處理。並且，在本發明第一方式的銅合金無縫管的製造方法中，在該熱擠壓工序與該時效處理之間不進行中間退火處理，並使該期間的該冷加工工序的總加工度(截面減少率) 達到90%以上。此外，該冷加工工序的總加工度，是指在該冷加工工序中施行的最後的冷加工後的無縫粗加工管相對於該冷加工工序中最初施行的冷加工前的無縫粗加工管的加工度，由下式(4)所示的截面減少率來表示。截面減少率(％)=((管的加工前的截面積-管的加工後的截面積)/(管的加工前的截面積))X 100 (4)在本發明的第一銅合金無縫管的製造方法中，在進行該熱擠壓工序後至進行該時效處理前的期間，不進行中間退火處理，並且，通過使該冷加工工序的總加工度調整為上述範圍，由此可以使0. 5 80nm大小的該rLr類析出物以10 600個/ μ m2的分布密度來進行分布，優選可以使0. 5 IOnm大小的該rLr類析出物以100 600個/ μ m2的分布密度來進行分布，並且可以使該時效處理後的晶粒達到微細化、即可使該銅合金的平均晶粒度達到30 μ m以下。由於通過冷加工所導入的加工變形在該時效處理中會成為ττ類析出物的析出場所，因此通過增大該冷加工的加工度，使所導入的加工變形變得均勻且微細，析出微細且均勻的^ 類析出物。
通過如此進行本發明第一方式的銅合金無縫管的製造方法，可獲得本發明的銅合
金無縫管。在本發明第二方式的銅合金無縫管的製造方法中，在該冷加工エ序後，接著實施該中間退火處理(A)，以將通過該冷加工エ序所獲得的冷加工後的無縫粗加工管加熱至 500 850°C。通過進行該中間退火處理(A)，易於在該滾軋加工エ序中進行滾軋加工。對該中間退火處理(A)中的保持溫度和保持時間而言，優選為通過該滾軋加工エ序能夠加工形成規定的內面溝槽的最低限度條件，即優選儘量降低溫度並且儘量縮短時間。在本發明第二方式的銅合金無縫管的製造方法中，在進行該中間退火處理(A)後至施行該滾軋加工 エ序為止，不進行其它熱處理。即，該中間退火處理(A)是該滾軋加工エ序之前的熱處理。在本發明第二方式的銅合金無縫管的製造方法中，接著實施該滾軋加工エ序，以對該中間退火處理(A)後的無縫粗加工管進行滾軋加工。該滾軋加工是實施在管材料的內面形成內面溝槽的滾軋加工的エ序，並通過在該中間退火處理(A)後的無縫粗加工管內，配置外表面實施了螺旋狀溝槽加工的滾軋插件，基於高速旋轉的多個軋制鋼球(Rolled Ball)，從管的外側進行推壓，從而在管的內面轉印滾軋插件的溝槽來實施該滾軋加工(參照日本特開2003-191006號公根)。並且，通常，在進行該中間退火處理(A)後進行縮徑加 エ，然後進行該滾軋加工エ序。在本發明第二方式的銅合金無縫管的製造方法中，接著對通過該滾軋加工エ序所獲得的滾軋加工後的內溝槽管進行時效處理。該時效處理的處理溫度為400 650°C的溫度，通過以400 650°C的處理溫度來進行時效處理，獲得具有適當的Zr類析出物大小和分布密度、具有適當的銅合金晶粒度的本發明的銅合金無縫管。此外，適宜選擇該時效處理的處理溫度和處理時間，以形成適當的Zr類析出物大小和分布密度、以及適當的銅合金的晶權度，。此外，為了進行該時效處理，需要在進行該時效處理前進行用於使Zr固溶於銅基體中的熔解化處理，但在本發明第二方式的銅合金無縫管的製造方法中，在該熱擠壓エ序前的加熱中，兼帯進行該熔解化處理。並且，在本發明第二方式的銅合金無縫管的製造方法中，在該熱擠壓エ序與該中間退火處理(A)之間不進行中間退火處理，並使該期間的該冷加工エ序的總加工度(截面減少率)達到90%以上。此外，該冷加工エ序的總加工度，是指在該冷加工エ序中最後施行的冷加工後的無縫粗加工管相對於該冷加工エ序中最初施行的冷加工前的無縫粗加工管的加工度。在本發明第二銅合金無縫管的製造方法中，在進行該熱擠壓エ序後至進行該中間退火處理(A)前的期間，不進行中間退火處理，並且通過使該冷加工エ序的總加工度調整為上述範圍，由此能夠使0. 5 80nm大小的該Zr類析出物以10 600個/ μ m2的分布密度來進行分布，優選能夠使0. 5 IOnm大小的該Zr類析出物以100 600個/ μ m2的分布密度來進行分布，並且能夠使該時效處理後的晶粒達到微細化、即能夠使該銅合金的平均晶粒度達到30 μ m以下。由於通過冷加工所導入的加工變形在該時效處理中會成為Zr類析出物的析出場所，因此通過增大該冷加工的加工度，使所導入的加工變形變得均勻且微細， 析出微細且均勻的Zr類析出物。另外，通過進行該中間退火處理(A)，銅合金髮生重結晶， 但為了使該重結晶粒儘量保持在微細的狀態，在進行該熱擠壓ェ序後至進行該中間退火處理(A)前為止的期間，不施行中間退火處理，以便儘量保持如上所述的均勻且微細的加工變形。如此地，通過採用本發明第二方式的銅合金無縫管的製造方法，可獲得本發明的銅合金無縫管。採用本發明第一方式的銅合金無縫管的製造方法所製作的本發明的銅合金無縫管(內光滑管)，可被纏繞成卷材狀，並主要作為製冷劑管道使用。並且，採用本發明第二方式的銅合金無縫管的製造方法所製作的本發明的銅合金無縫管(內溝槽管)，可被纏繞成卷材狀，並作為熱交換器的傳熱管應用於交叉翅片管型熱交換器的製作中。該交叉翅片管型熱交換器，具有空氣側的鋁板翅片和製冷劑側的傳熱管被一體地組裝的構成。針對該交叉翅片管型熱交換器的製造工序進行說明。在該交叉翅片管型熱交換器的製造工序中，首先，通過衝壓加工等，製作形成有多個規定的裝配孔的鋁板翅片。接著，對所獲得的鋁板翅片進行層疊後，將傳熱管插入該裝配孔的內部。該傳熱管，是通過對銅合金無縫管進行規定尺寸的切割和U形彎曲加工來製作而成，其中，所述銅合金無縫管是採用該滾軋加工工序在內面形成有溝槽的本發明的銅合金無縫管。接著，將該傳熱管在該鋁板翅片上進行擴管固定，並對與施行了 U形彎曲加工一側相反側的傳熱管端部進行擴管加工，從而插入U形彎管後，進行釺焊來製作熱交換器。在上述製造工序中，無縫管要被施以U形彎曲加工和管端擴管加工等強加工，因此，其加工性必須良好。作為加工性良好的相反一面，希望強度不要過高。為此，對無縫管而言，需要極力減小由釺焊引起的強度降低問題。並且，如上所述，由於優化了本發明銅合金無縫管的ττ類析出物的大小和分散密度，因此由釺焊引起的強度的降低小。作為製冷劑管道，例如，在使用了二氧化碳製冷劑的熱水機中，用於連接構成熱泵循環的壓縮機、蒸發器、膨脹閥、散熱器的管道中。在上述管道連接部中，將一端的管端進行擴管並將另一端的管端插入該擴管部，然後進行釺焊來進行製作。此時，也與作為傳熱管使用時相同地，由於施以管端擴管加工等的強加工，需要加工性良好。實施例下面，舉出實施例更具體地說明本發明，但這些只不過是示例而已，並不對本發明進行限制。針對本發明的銅合金無縫管中的內光滑管的例子進行說明。實施例1 (No. 1 9、17 26)和比較例1 (No. 10 16)使用Cu、Sn、ai和Al的金屬或者廢金屬(scrap，^夕，^ )以及Culr母合金和Cu-P母合金，配合成表1所示的成分，通過採用高頻熔解爐，製造出直徑為254mm的鑄塊。接著，將該鑄塊加熱至930°C後，在該溫度下進行熱擠壓操作，以形成81mm外徑X8mm壁厚的管(擠壓粗加工管)。此外，通過水中擠壓的方式進行熱擠壓。並且，通過熱擠壓前的加熱來兼帶進行熔解化(固溶化)處理。接著，進行冷壓延和冷拉伸，獲得9. 52mm外徑X0. 8mm壁厚的管(冷拉伸管)。
接著，在批次處理爐內，在非氧化性環境中，以600°C進行30分鐘的時效處理，獲
得無縫管。此外，在熱擠壓與時效處理之間，不施行中間退火。並且，此時，冷壓延和冷拉伸的合計冷加工度、即冷加工エ序的總加工度(截面減少率)為98.8%。(評價)1.釺焊前的無縫管的組織〈平均晶粒度〉針對實施例1和比較例1的無縫管，在管的圓周方向的截面中，採用JISH0501中所規定的比較法來測定晶粒度，將任意10個部位的平均值作為平均晶粒度。將其結果示於表2中。〈Zr類析出物的分布密度>通過透射電子顯微鏡觀察，進行Zr類析出物分布密度的評價。對電子顯微鏡觀察用的試樣的調節而言，將從前述實施例1和比較例1的無縫管切出的試樣，首先通過金剛砂紙進行溼式研磨使其厚度成為0. 2mm，然後，使用將磷酸和甲醇以13的體積比加以混合的溶液進行電解研磨來形成薄膜。並且，採用加速電壓200kV，對所獲得的薄膜進行透射電子顯微鏡觀察。在透射電子顯微鏡觀察中，從以20000倍的倍率所拍攝的電子顯微鏡照片的 0. 5 μ mXO. 4 μ m的視野中，統計0. 5 80nm大小的析出物數目和0. 5 IOnm大小的析出物數目。在統計析出物吋，通過使用了等厚幹涉條紋的膜厚測定法，基於膜厚變化為線形的假定來求出平均膜厚，並將體積比率換算成面積比率。此外，Zr類析出物有的呈圓盤狀，在電子顯微鏡照片中有時被拍攝成細長形狀。因此，將ー個析出物圖像上最長的徑(直徑)作為該析出物的尺寸。並且，在統計析出物數目吋，對於數目超過200個的情況，從0. 5 μ mX 0. 4 μ m的視野中，任意挑選3處通過10萬倍的倍率拍攝的更狹窄的0. 1 μ mXO. 08 μ m的視野，對該視野中的析出物進行統計並根據其平均值進行評價。根據下述等級來評價析出物的密度。等級1 低於10個/μ m2等級2 :10 100 個/μ m2等級3 :100 600 個/μ m2等級4 超過600個/μ m2此外，對0. 5 SOnm大小的析出物的密度而言，等級2、等級3符合本發明的範圍。 將其結果示於表2中。2.加工性通過採用圓錐狀插件進行的擴管試驗，對釺焊前的無縫管進行加工性試驗。即使將管端的外徑擴管至擴管前外徑的3倍後也不產生裂紋的情況，判定為合格「〇」，將產生裂紋的情況判定為不合格「 X 」。將其結果示於表2中。3.釺焊前後的機械性能通過與釺焊時管的溫度上升相同的條件，在800°C下進行加熱30秒，評價其加熱前後的機械性能(拉伸強度和延伸率)。
通過拉伸試驗來評價機械性能，並依照JIS Z2241測定了拉伸強度和延伸率。將其結果示於表3中。並且，通過與測定釺焊前無縫管組織的平均晶粒度同樣地進行操作，測定釺焊後無縫管組織的平均晶粒度。將其結果示於表3中。表 權利要求
1.ー種銅合金無縫管，通過加工銅合金來獲得，其特徵在幹，該銅合金含有Sn、Zn和Al中的ー種以上元素以及0. 01 0. 08質量％的Zr，且餘量由Cu和不可避免的雜質構成；該銅合金中的Sn、ZruAl和Zr的含量滿足下式(1)， 0. 4 彡 A+2B く 0. 85(1)式(1)中，A表示Sn、Si和Al的合計含量，B表示Zr的含量，含量単位為質量％ ； 該銅合金無縫管的平均晶粒度為30 μ m以下；並且，以10 600個/ μ m2的方式分布有0. 5 80nm大小的Zr類析出物。
2.如權利要求1所述的銅合金無縫管，其特徵在幹，Sn含量為0.01質量％以上，並且 Zn含量和Al含量均低於0. 01質量％。
3.如權利要求1所述的銅合金無縫管，其特徵在幹，Si含量為0.01質量％以上，並且 Sn含量和Al含量均低於0. 01質量％。
4.如權利要求1所述的銅合金無縫管，其特徵在幹，Al含量為0.01質量％以上，並且 Sn含量和Si含量均低於0. 01質量％。
5.如權利要求1 4中任ー項所述的銅合金無縫管，其特徵在幹，所述銅合金中的Sn、Zn、Al和Zr的含量還滿足下式( ，並且Zr含量為0. 06質量％ 以下，.0. 40 ≤ A (2) 式O)中，A的定義與前述相同。
6.如權利要求1 5中任ー項所述的銅合金無縫管，其特徵在幹，P的含量為0.004 .0. 04質量％。
全文摘要
本發明提供一種強度高並且由釺焊引起的強度降低少的銅合金無縫管。上述銅合金無縫管是通過加工銅合金來獲得，其特徵在於，該銅合金含有Sn、Zn和Al中的一種以上元素以及0.01～0.08質量％的Zr，餘量由Cu和不可避免的雜質構成；該銅合金中的Sn、Zn、Al和Zr的含量滿足下式(1)0.4≤A+2B≤0.85，且在該式(1)中，A表示Sn、Zn和Al的合計含量(質量％)，B表示Zr的含量(質量％)；該銅合金無縫管的平均晶粒度在30μm以下，0.5～80nm大小的Zr類析出物以10～600個/μm2進行分布。
文檔編號C22C9/02GK102575319SQ20108004733
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月26日 優先權日2009年10月28日
發明者安藤哲也, 玉川博一 申請人:住友輕金屬工業株式會社