專利名稱：換熱器板的銅合金材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅合金材料，具體的說本發(fā)明涉及一種適合用于換熱器板的銅合金材料，其具有優(yōu)異的耐腐蝕性，并且其可加工性能良好。
背景技術(shù)：
通常用于翅片管型熱交換器是將彎曲加工成細(xì)銷狀的U字形銅管(或者銅合金管)，由鋁或鋁合金板構(gòu)成的散熱片的貫通孔，將擴(kuò)管工具插入銅管內(nèi)對(duì)所述銅管進(jìn)行擴(kuò)管，由此使銅管和鋁散熱片密接，另外，對(duì)銅管的開放端進(jìn)行擴(kuò)管，將彎曲加工成U字型的彎曲銅管插入該擴(kuò)管開放端，用磷銅等釬料將彎曲銅管釬焊于U字型銅管的擴(kuò)管開放端， 由此，通過彎曲銅管連接多個(gè)U字型銅管，制作熱交換器。為此，用于熱交換器的銅管要求導(dǎo)熱率、彎曲加工性以及釬焊性良好。因此，這些特性良好，且具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度的脫氧銅被廣泛使用。目前，用于前述翅片管型熱交換器的傳熱管因?yàn)橐贿M(jìn)行U字型彎曲加工及擴(kuò)管，因此通過采用退火材或?qū)ν嘶鸩倪M(jìn)行了拉拔等的輕加工的軟質(zhì)材，其面對(duì)這些加工而具有充分的變形性，且能夠以很小的力進(jìn)行加工。磷脫氧銅制傳熱管的情況下，由于抗拉強(qiáng)度小，因此為了對(duì)應(yīng)制冷劑的運(yùn)轉(zhuǎn)壓力的增大，需要加厚管的壁厚。另外，在熱交換器的組裝時(shí)，銅焊部在800°C以上的溫度被加熱數(shù)秒至數(shù)十秒，因此在銅焊部及其附近與其他部分相比晶粒粗大化，由于軟化而成為強(qiáng)度降低的狀態(tài)，因此為了彌補(bǔ)因銅焊造成的強(qiáng)度降低， 需要進(jìn)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(zhì)量增大，價(jià)格上升，因此就強(qiáng)烈期望一種抗拉強(qiáng)度高，加工性優(yōu)異，具有良好的熱傳導(dǎo)率的傳熱管。為了使用于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(shí)用，通過對(duì)退火后的磷脫氧銅管進(jìn)行拉拔加工等的塑性加工以提高其抗拉強(qiáng)度即可，但是由于塑性加工導(dǎo)致延性降低，從而不能進(jìn)行彎曲加工。為了適應(yīng)這樣的要求，作為0. 2%屈服點(diǎn)和疲勞強(qiáng)度優(yōu)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(zhì)量％、P 0. 01 0. 05質(zhì)量％、 C :1 20ppm，余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，雜質(zhì)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(zhì)量％、P 0. 005 0. 1質(zhì)量％、0 0. 005質(zhì)量％以下及H :0. 0002質(zhì)量％以下，余量由Cu及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，平均晶粒直徑為30 μ m以下。然而，雖然借助Co的磷化物帶來的析出強(qiáng)度而使抗拉強(qiáng)度提高，但是在強(qiáng)度上升的比例中耐壓破壞強(qiáng)度沒有上升。另外，由于熱交換器制作時(shí)的銅焊加熱，所述磷化物固溶，在銅焊部附近傳熱管的強(qiáng)度降低。因此，其用于傳熱管時(shí)，存在不太能夠減薄壁厚，從而得不到期望的效果的問題點(diǎn)。另外，通過Sn的固溶強(qiáng)度而強(qiáng)度提高，用于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(jìn)行U字彎曲加工時(shí)，則判明存在如下問題點(diǎn)在彎曲部容易發(fā)生皺褶或裂紋，該部分成為起點(diǎn)在達(dá)不到預(yù)期的很低的強(qiáng)度下就會(huì)遭到破壞。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中使用的銅合金換熱器材料存在的上述目的，本發(fā)明的目的是提供一種換熱器板的銅合金材料，其將抗拉強(qiáng)度提高到需求以上而不會(huì)使彎曲加工性劣化，此外彎曲加工性及耐蝕性也優(yōu)異。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)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%,余量為 Cu 及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。下面說明本發(fā)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(fā)明的銅合金材料中，Sn具有提高抗拉強(qiáng)度、延伸率及耐熱性，抑制晶粒的粗大化的效果。當(dāng)Sn的含量超過1.2襯％時(shí)，銅合金材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱率將顯著降低；當(dāng)Sn的含量低于0. 50 wt%時(shí)，本發(fā)明的Cu合金材料經(jīng)退火和銅焊加熱后，不能得到充分的抗拉強(qiáng)度及細(xì)微的晶粒直徑。在本申請(qǐng)的銅合金材料中，Sn的含量進(jìn)一步優(yōu)選為0.75 -1.05 wt%。P
通過向銅合金材料中添加P，用于防止Sn的氧化，在本發(fā)明的合金中若P含量超過0. 10 wt%，則在熱壓出時(shí)易產(chǎn)生裂紋，應(yīng)力腐蝕裂紋敏感性變高。若P含量低于0.05 wt%，則由于脫氧不足導(dǎo)致氧量增加，將不可避免的發(fā)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(xì)化合金顆粒，從而能夠得到抑制釬焊時(shí)因熔融釬料向結(jié)晶粒界滲透而產(chǎn)生的侵蝕。優(yōu)選的，Al的含量范圍為3.5-6.5 wt%0更優(yōu)選的含量范圍為 3. 5-5. 0 wt%0Mn
通過向銅合金中添加Mn，能夠細(xì)化鋁合金顆粒，提高合金的強(qiáng)度而又不降低合金的耐蝕性。當(dāng)Mn的含量低于0.5 wt%的時(shí)候，其對(duì)銅合金強(qiáng)度的提高不顯著；而當(dāng)Mn的含量高于1. 8wt%的時(shí)候，其在合金中的溶解度達(dá)到飽和，繼續(xù)增加Mn的含量，將導(dǎo)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(fā)明中將其含量限定在0.5wt%-1.8 wt%的范圍內(nèi)。優(yōu)選的，Mn的含量范圍為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(qiáng)度的效果，與合金中的Al —起能夠協(xié)同改善材料的耐蝕性能。若含量超過1.2 wt%，將會(huì)顯著降低釬焊性能，而添加量小于0.5 wt% 時(shí)，對(duì)銅合金材料強(qiáng)度和耐蝕性的提高不顯著。Mg的優(yōu)選含量是0.7-1.0 wt%0Fe:
在銅合金中加入適量的狗有利于細(xì)化晶粒、提高合金的耐蝕性能。在本發(fā)明的銅合金中狗的含量范圍為0. 15-0. 35 wt%0在本發(fā)明的銅合金中添加上述范圍的Fe，有利于提高銅合金的耐點(diǎn)蝕的能力。另外，本發(fā)明還公開了上述換熱器板的銅合金材料的制備方法，其特征是，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?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下加熱至 1150-1250 °C保溫75-200 min ；加入占合金原料總重量0. 2-0. 8wt%的MnCl2，攪拌30-75 min ；之后將合金液在1150-1250 °C澆注成型；然后在700-820 °C保溫2_8 h進(jìn)行均質(zhì)化處理，冷卻得到所述的銅合金材料。所述的銅合金材料經(jīng)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(xiàn)有技術(shù)，將其加工成銅合金換熱器板。本發(fā)明所述的銅合金材料，經(jīng)均勻化退火后，觀察其金相組織，晶粒細(xì)小且均勻?qū)μ岣咩~合金的耐蝕性有好處；并且其組織中沒有發(fā)現(xiàn)大量存在電化學(xué)腐蝕的異質(zhì)相，大大減輕了晶間腐蝕發(fā)生的傾向，發(fā)生點(diǎn)蝕的幾率也很?。欢也牧系膹?qiáng)度與普通的銅合金相比也有了顯著的提高，其強(qiáng)度通常大于320 MPa，優(yōu)選的其強(qiáng)度高于450 MPa;另外，本發(fā)明的銅合金材料耐熱性能良好，將制備的銅合金換熱器板加熱至750°C的高溫，其仍然能保持優(yōu)異的強(qiáng)度性能；而且其加工性能，特別是冷加工性能優(yōu)異。
具體實(shí)施例方式下面本發(fā)明將結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋和說明。按表1所示出的質(zhì)量百分比，制備本發(fā)明所述的銅合金材料。具體的制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?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下加熱至1200 °C保溫150 min ；加入占合金原料總重量0. 3 wt%的MnCl2，攪拌50 min ；之后將合金液在1150 °C澆注成型；然后在750 °C保溫5 h進(jìn)行均質(zhì)化處理，冷卻得到所述的銅合金材料。
權(quán)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%,余量為 Cu及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
2.權(quán)利要求1所述的銅合金材料，其特征在于所述的Sn的含量為0.75 -1. 05 wt%。
3.權(quán)利要求1所述的銅合金材料，其特征在于所述的Al的含量為3.5-6. 5 wt%。
4.權(quán)利要求1所述的銅合金材料，其特征在于所述的Al的含量為3.5-5. 0 wt%0
5.權(quán)利要求1所述的銅合金材料，其特征在于所述的Mn的含量為0.9-1. 5 wt%。
6.權(quán)利要求1所述的銅合金材料，其特征在于所述的Mg的含量是0.7-1. 0 wt%0
7.一種換熱器板，其特征在于由權(quán)利要求1-6所述任一項(xiàng)的換熱器板的銅合金材料制
全文摘要
本發(fā)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%，F(xiàn)e0.15-0.35wt%，余量為Cu及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。本發(fā)明的銅合金材料耐熱性能良好，將制備的銅合金換熱器板加熱至750℃的高溫，其仍然能保持優(yōu)異的強(qiáng)度性能；而且其加工性能，特別是冷加工性能優(yōu)異。
文檔編號(hào)F28F21/08GK102345028SQ20111017441
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者楊貽方 申請(qǐng)人:蘇州方暨圓節(jié)能科技有限公司