一種新型的銅合金及銅合金管制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種抗拉強(qiáng)度優(yōu)異的銅合金和由所述銅合金制備而成的銅合金管，其主要成分有如下組成：Sn：0.15～0.95質(zhì)量％，P：0.01～0.060質(zhì)量％，B：0.001～0.01質(zhì)量％，余量有銅和其它雜質(zhì)組成，雜質(zhì)含量小于0.06質(zhì)量％。經(jīng)過(guò)退火處理的銅合金管，其縱向抗拉強(qiáng)度σb≥250N/mm2，徑向平均晶粒≤0.035mm，設(shè)縱向拉伸試驗(yàn)的屈服(極限)強(qiáng)度σ0.2，屈強(qiáng)比σ0.2/σb≤0.27。相對(duì)于磷脫氧銅制做的銅合金管，抗拉強(qiáng)度提高，晶粒細(xì)化，屈服強(qiáng)度無(wú)明顯變化，耐蝕性及耐熱性良好。

A new type of copper alloy and copper alloy tube

The invention provides a copper alloy tube of copper alloy an excellent tensile strength and the copper alloy was prepared, its main ingredients are as follows: Sn:0.15 to 0.95 mass%, P:0.01 to 0.060 mass%, B:0.001 to 0.01 mass%, residual copper and other impurities, impurity content less than 0.06 mass%. After copper alloy tube annealing, the longitudinal tensile strength B is larger than 250N/mm2, the radial average grain yield is less than or equal to 0.035mm, with longitudinal tensile test (Ultimate) strength is 0.2, the yield ratio is less than 0.27 sigma Sigma 0.2/ B. Compared with the copper alloy tubes made of phosphorus deoxidized copper, the tensile strength increases, grain refinement and yield strength have no obvious change, and the corrosion resistance and heat resistance are good.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種銅基合金，特別涉及一種高強(qiáng)度的銅合金及由所述銅合金制備的 銅合金管。
技術(shù)介紹
通常，制冷空調(diào)用熱交換器(蒸發(fā)器、冷凝器)、連接管(室內(nèi)外連機(jī)用)以及各種 銅合金管多采用磷脫氧銅(TP2)，是由于磷脫氧銅具有良好的熱傳導(dǎo)性能，且塑性好、易加 工和易焊接。目前，在空調(diào)用制冷劑市場(chǎng)，發(fā)展中國(guó)家大都采用HCFC (氫氯氟烴)系氟利昂，以 該系列的R22為例，管道工作壓力最大為1. 5MPa, R22對(duì)地球大氣臭氧層的破壞系數(shù)較大。 而歐美、日本等一些發(fā)達(dá)國(guó)家已開(kāi)始全面使用對(duì)地球臭氧層破壞系數(shù)較小的HFC系氟利 昂，如R410A，管道工作壓力最大2. 25MPa。此外在一些熱泵熱水器、大型超市的冷柜機(jī)以及 一些汽車(chē)空調(diào)領(lǐng)域已開(kāi)始應(yīng)用純天然的更加環(huán)保的(X)2做制冷劑，管道工作壓力最大達(dá)到 9 12MPa。也就是說(shuō)，未來(lái)做為制冷空調(diào)用的銅合金管包括熱交換器用管、連接管以及各 種銅合金管必須具有耐高壓的能力，現(xiàn)有的磷脫氧銅合金管通過(guò)增加壁厚或許可以滿足要 求，但外徑不變的情況下，壁厚增加將會(huì)使銅合金管的流通面積減小，制冷劑的單位流量也 就減少，從而影響熱交換能力。如果使銅合金管壁厚增加，勢(shì)必使銅合金管的單重增加，若 每臺(tái)空調(diào)所用的銅合金管長(zhǎng)度不變，將會(huì)使空調(diào)的制造成本增加。因此這要求制冷用銅合 金管具有較高的強(qiáng)度和耐高壓的性能。另外，在制作空調(diào)熱交換器的過(guò)程中，制冷用銅合金管還要進(jìn)行彎管、脹管和擴(kuò)口 三道加工過(guò)程，而且制冷用銅合金管制作的發(fā)卡管經(jīng)過(guò)擴(kuò)口后要與小U型彎頭焊接，焊接 溫度750 850°C，加熱后，局部晶粒長(zhǎng)大，強(qiáng)度降低，客觀上增加了從焊接處開(kāi)裂的幾率。 因此這些又要求制冷用銅合金管具有較好的加工性能和耐熱性能。綜上所述，現(xiàn)實(shí)中迫切需要一種銅合金，可以制備具有更薄的壁厚、更高的強(qiáng)度、 更良好的耐熱性能和加工性能的銅合金管。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)的主要目的在于提供一種銅合金及其制備的銅合金管，所述銅 合金管在退火狀態(tài)下抗拉強(qiáng)度明顯提高，在增加銅合金管耐壓能力的同時(shí)，不因屈服(極 限)強(qiáng)度σ ^ 2的提高而影響銅合金管的彎管、脹管、擴(kuò)口以及焊接等性能，另外該銅合金管 還具有優(yōu)良的耐熱性能及耐腐蝕性能。本專利技術(shù)主要是利用固溶強(qiáng)化原理，以銅為基體，選擇添加適當(dāng)?shù)奈⒘拷饘僭兀_(dá) 到改善制冷用銅管性能的目的，以期滿足空調(diào)與制冷行業(yè)對(duì)制冷用銅管的新要求。本專利技術(shù)的一種新型銅合金及銅合金管，其主要成分有如下組成Sn :0. 15 0. 95 質(zhì)量％，P :0. 01 0. 060質(zhì)量％，B :0. 001 0. 01質(zhì)量％，余量有銅和其它雜質(zhì)組成，雜質(zhì) 含量小于0.06質(zhì)量％。經(jīng)過(guò)退火處理的銅合金管，其縱向抗拉強(qiáng)度ob> 250N/mm2，徑向平均晶粒≤0.035mm，設(shè)縱向拉伸試驗(yàn)的屈服(極限)強(qiáng)度0(1.2，屈強(qiáng)比σ Q.2/σ b彡0. 27。 相對(duì)于磷脫氧銅制做的銅合金管，抗拉強(qiáng)度提高，晶粒細(xì)化，屈服(極限)強(qiáng)度無(wú)明顯變化， 耐蝕性及耐熱性良好。本專利技術(shù)的一種新型銅合金及銅合金管中，還可以含有綜合稀土元素，0.001 0. 05質(zhì)量％。此外還可以因?yàn)橐恍┎豢杀苊獾脑蚨泄贰o、Ni、Mn、Mg、&、Cr等元素，且 總計(jì)含量< 0. 06質(zhì)量％。本專利技術(shù)的一種新型銅合金管供貨狀態(tài)可以是1/2H (半硬態(tài))，也可以是軟態(tài)M或 輕軟態(tài)M2，1/2H(半硬態(tài))狀態(tài)下銅合金管的縱向抗拉強(qiáng)度> ^ON/mm2，軟態(tài)M或輕軟態(tài)禮 狀態(tài)下縱向抗拉強(qiáng)度250 ^ON/mm2之間，且不論何種狀態(tài)(H、1/2H、M、M2)下，銅合金管 徑向平均晶粒0. 010 0. 030mm。在750 850°C的焊接溫度下，加熱時(shí)間不超過(guò)1分鐘后 冷卻至常溫，徑向平均晶粒彡0. 12mm。本專利技術(shù)的一種新型銅合金及銅合金管相對(duì)于磷脫氧銅管，不因成分的變化降低耐 腐蝕性能，尤其耐點(diǎn)蝕性能。本專利技術(shù)的一種新型銅合金管可以是光面銅管、內(nèi)螺紋銅管，還可以是制做中央空 調(diào)的外翅片管。由上可以看出，專利技術(shù)人通過(guò)銅合金管成分的配比調(diào)整以及耐蝕性、熱傳導(dǎo)、耐熱等各種試驗(yàn)，并且 對(duì)銅合金管的加工性能也進(jìn)行了驗(yàn)證后，認(rèn)為在純銅溶液里添加Sn、P、B元素，并將質(zhì)量％ 控制在一定的范圍之內(nèi)，同時(shí)嚴(yán)格控制其它雜質(zhì)元素的含量，可以提高銅合金管退火狀態(tài) 下縱向抗拉強(qiáng)度到250N/mm2以上，細(xì)化銅合金管的晶粒組織，提高其耐熱能力，并且不對(duì)銅 合金管的耐蝕性能造成影響。前面所述磷脫氧銅合金管優(yōu)點(diǎn)眾多，成為制冷空調(diào)用銅管的最佳選擇。但隨著國(guó) 際上對(duì)環(huán)保的要求越來(lái)越高以及新型制冷劑對(duì)銅合金管高耐壓能力的需求，具有高抗拉強(qiáng) 度的銅合金管的優(yōu)越性就得以體現(xiàn)。現(xiàn)有的磷脫氧銅合金管退火狀態(tài)下的屈服(極限) 強(qiáng)度0。2與縱向抗拉強(qiáng)度Ob的比值(屈強(qiáng)比0q.2/Ob)在一個(gè)范圍內(nèi)，即0.27彡O0 2/ ob^0. 30, Sn以及B元素的添加將會(huì)使退火狀態(tài)下銅合金管的縱向抗拉強(qiáng)度提高，通過(guò)調(diào) 整退火工藝，屈服(極限)強(qiáng)度無(wú)明顯變化，屈強(qiáng)比OciV0b <0.27，銅合金管的加工性能 更加優(yōu)良。具體實(shí)施例方式Sn 0. 15 0. 95質(zhì)量％。Sn元素的添加，不只使銅合金管的成分發(fā)生了改變，更 主要的是引起了銅合金管組織局部晶體點(diǎn)陣的畸變。當(dāng)基體原子Cu原子與溶質(zhì)原子Sn尺 寸存在差別時(shí)，局部晶體點(diǎn)陣畸變而引起的應(yīng)變場(chǎng)將產(chǎn)生與位錯(cuò)交互作用的變化，最終起 到增加晶體變形抗力，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化的效果。Sn元素是銅合金管縱向抗拉強(qiáng)度提高的關(guān)鍵 因素，同時(shí)σα2變化不大。相對(duì)于磷脫氧銅合金管，在退火狀態(tài)下，相同外徑相同壁厚的銅 合金管耐壓能力明顯提升；如果保證耐壓能力相同的情況下，Sn元素的添加可以銅合金管 的壁厚減薄，達(dá)到節(jié)約材料的目的，并且不對(duì)銅合金管的其它性能產(chǎn)生影響。另外Sn元素 的添加可以提高銅合金的再結(jié)晶溫度，抑制高溫焊接時(shí)晶粒的過(guò)度增大，提高銅合金管的耐熱性。若Sn含量小于0. 15質(zhì)量％，退火態(tài)銅合金管的縱向抗拉強(qiáng)度提高有限，不能應(yīng)對(duì) 新型冷媒耐高壓的需求，節(jié)材效果也不明顯。如果Sn含量大于質(zhì)量0.95%，退火態(tài)銅合金 管的縱向抗拉強(qiáng)度提高明顯，但屈服(極限)強(qiáng)度提高幅度更大，。a2/ob>0.30，銅合金 管材質(zhì)明顯偏硬，易造成彎管時(shí)外側(cè)開(kāi)裂和扁管，擴(kuò)口時(shí)闊口裂現(xiàn)象較多。Sn含量?jī)?yōu)選范圍 0. 30 0. 70 質(zhì)量 ％。P :0.01 0.06質(zhì)量％。P元素在銅合金中屬于一種脫氧劑，以P-Cu的形式加入， 能防止氧化物的產(chǎn)生，減少鑄件內(nèi)地氣孔現(xiàn)象產(chǎn)生。另外，P還能提高熔體的流動(dòng)性，對(duì)銅的 力學(xué)性能尤其是焊接性能有良好的影響。若P含量小于0.01質(zhì)量％，脫氧不足，導(dǎo)致鑄件 內(nèi)缺陷增多，銅合金管拉伸過(guò)程廢料增多。如果P含量大于0. 060質(zhì)量％，導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性 明顯下降，且易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕引起的開(kāi)裂現(xiàn)象。P含量的優(yōu)選范圍0. 014 0. 045質(zhì)量％。B 0. 001 0. 01質(zhì)量％。B元素是一種非常好的晶粒細(xì)化劑，輔助銅合金管抗拉 強(qiáng)度的提高，延長(zhǎng)鑄造過(guò)程中石墨模具的使用壽命，同時(shí)可以阻止焊接過(guò)程中晶粒增長(zhǎng)過(guò) 大，抑制焊接部位強(qiáng)度降低，減少?gòu)暮附犹庨_(kāi)裂現(xiàn)象。以B-Cu合金的形式加入，由于高溫 鑄造過(guò)程中燒損嚴(yán)重本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種銅合金，其特征在于，所述銅合金含有Ｓｎ：０．１５～０．９５質(zhì)量％，Ｐ：０．０１～０．０６０質(zhì)量％，Ｂ：０．００１～０．０１質(zhì)量％，余量為銅及不可避免的雜質(zhì)。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馮振國(guó)，趙金浩，李新奎，唐永立，熊雙奎，魯長(zhǎng)健，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：金龍精密銅管集團(tuán)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：41