CN103789570A

CN103789570A - 高强耐热微合金化铜管及其制备方法

Info

Publication number: CN103789570A
Application number: CN201210422137.7A
Authority: CN
Inventors: 丁家圆; 王永如; 巢国辉; 裘桂群; 黄绍辉; 叶东皇
Original assignee: Ningbo Jintian Copper Group Co Ltd
Current assignee: Ningbo Jintian Copper Group Co Ltd
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2014-05-14

Abstract

本发明涉及一种高强耐热微合金化铜管及其制备方法，其特征在于其组分配比为：Sn 0.05-0.25wt%，Zn 0.02-0.2wt%，Ni 0.02-0.2wt%，P 0.02-0.1wt%，Co 0.1-0.4wt％，余量为铜及不可避免的杂质；制备时先将电解铜、电解镍、电解钴、磷铜合金、锌锭、锡锭按组分配比称量后，依次加入感应电炉内熔炼，熔炼温度为1150~1250℃，待全部金属熔化后，保温5-30分钟；进行铜合金锭浇铸，浇铸温度1100~1200℃；然后将铜合金铸锭加热到850-900℃进行挤压，挤压坯经冷轧、扒皮拉伸，500-600℃退火、盘拉、退火、定尺、检验成为成品。从而实现材料的高强、高耐热性，是一种理想的用于热交换器的铜管材料。

Description

高强耐热微合金化铜管及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高强耐热微合金化铜管及其制备方法，特别是一种用于热交换器的高强耐热微合金化铜管及其制备方法。

背景技术

铜合金具有良好的传热性、耐蚀性等特性，广泛应用于热交换器领域。目前，热交换器常用的材料为磷脱氧铜管（TP2），其强度较低、且耐热性也一般。在进行热交换器组装过程中，部件需进行800℃左右的钎焊焊接，磷脱氧铜在进行钎焊时，焊接处组织会出现晶粒粗大，材料出现软化、强度降低，存在抗压能力不足等缺陷，若改善此类缺陷则需要增加管材壁厚，造成成本上升。

为解决磷脱氧铜存在的上述缺陷以及适应高强、耐热、热导性良好的要求，专利201110174411.9提出的一种热交换器用铜合金管，其组成：Sn0.5-1.0wt％，P0.05-0.1wt％，Al2.2-8.5wt％，Mn0.5-1.8wt％，Fe0.15-0.35wt％，余量为铜及不可避免的杂质构成，虽然该合金具有较好的强度及耐热性，但塑性较低，且Al的添加，严重影响材料的导热性能，从而达不到理想效果。

随着超临界热交换器的迅速发展，其对材料的耐热、耐蚀、强度有了更高的要求。同时随着原材料价格上涨，各企业正以降低生产成本、提高产品质量为目标，着力谋求实现材料薄壁化（轻量化）和高性能化。因此，研发制备具有高耐蚀、高耐热以及高强度热交换用微合金铜管将成为未来的发展趋势，以扩展铜合金材料在热交换器中的应用领域。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种用于热交换器的高强耐热微合金化铜管。

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种用于热交换器的高强耐热微合金化铜管的制备方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种高强耐热微合金化铜管，其特征在于其组分配比为：Sn 0.05-0.25wt%，Zn 0.02-0.2wt%，Ni 0.02-0.2wt%，P0.02-0.1wt%，Co 0.1-0.4wt％，余量为铜及不可避免的杂质。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种高强耐热微合金化铜管的制备方法，其特征在于先将电解铜、电解镍、电解钴、磷铜合金、锌锭、锡锭按照铜管的组分配比称量后，依次加入感应电炉内熔炼，采用木炭覆盖，熔炼温度为1150~1250℃，待全部金属熔化后，保温5-30分钟；进行铜合金锭浇铸，浇铸温度1100~1200℃；然后将铜合金铸锭加热到850-900℃进行挤压，挤压坯经冷轧、扒皮拉伸，500-600℃退火、盘拉、退火、定尺、检验成为成品。

作为改进，所述铜管的组分配比为：Sn 0.05-0.25wt%，Zn 0.02-0.2wt%，Ni0.02-0.2wt%，P 0.02-0.1wt%，Co 0.1-0.4wt％，余量为铜及不可避免的杂质。

再改进，所述磷铜合金中磷的质量百分比为14~14.5wt%。

最后，所述铸锭加热挤压采用水封挤压，以防止挤压坯表面氧化，起到固溶处理的作用。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过Sn、Ni、Zn等固溶强化来提高材料的强度，通过P提高材料的可焊接性能，通过Co、P细化晶粒、提高再结晶温度，从而实现材料的高强、高耐热性。本发明的微合金化铜管是一种理想的高强、耐热耐蚀的铜管材料，可以用于热交换器制造领域。

说明书附图

图1为本发明实施例中退火温度对抗拉强度的影响曲线图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

一种高强耐热微合金化铜管的制备方法，先将电解铜、电解镍、电解钴、磷铜合金、锌锭、锡锭按照以下组分配比进行配料称量：Sn 0.05-0.25wt%，Zn 0.02-0.2wt%，Ni0.02-0.2wt%，P 0.02-0.1wt%，Co 0.1-0.4wt％，余量为铜及不可避免的杂质；然后将材料依次加入感应电炉内熔炼，采用木炭覆盖，熔炼温度为1150~1250℃，待全部金属熔化后，保温5-30分钟；进行铜合金锭浇铸，浇铸温度1100~1200℃；然后将铜合金铸锭加热到850-900℃进行挤压，挤压坯经冷轧、扒皮拉伸，500-600℃退火（时效）、盘拉、500-600℃退火、定尺、检验成为成品。

铜管各组分的含量范围是根据下述理由确定：

铜：

本发明微合金化铜管的铜含量≥99.3wt%。铜含量低于99.3wt%时，材料塑性较差，管材加工需进行中间退火处理，成本升高；同时在制备热交换器产品时容易出现开裂等显现而导致成材料降低，生产成本增加。

Sn、Ni、Zn：

Sn、Ni、Zn在本发明设计的范围内，以固溶的形式存在于基体中，提高材料强度。当其含量过低时，其强化效果并不明显，而含量过高时，将严重降低材料塑性。

P：

磷可起到脱氧及改善熔体流动性作用，同时磷可提高材料的焊接性能。当磷含量增加，将于材料晶界处偏聚，严重降低材料塑性。

Co：

钴可细化晶粒，提高再结晶温度。同时，Co与P时效析出Co2P硬质颗粒，可降低P在晶界处偏聚所带来的不利影响，同时，可在晶界处形成位错定扎，提高强度，并抑制再结晶，从而提高材料耐热性能和强度。

下面通过实施例1、2、3的具体数据对发明进行更为详细的描述。

实施例1、2、3中的感应电炉采用300Kg中频感应炉熔炼，熔炼温度1150-1250℃,浇注温度1100-1200℃，采用垂直半连铸，直径为Φ195mm。

合金主要成分如表1所示。

表1合金主要成分表（wt%）

样品编号	Cu	Sn	P	Ni	Co	Zn
							TP2	>99.9	-	0.02	-	-	-
实施例1	>99.7	0.08	0.02	0.05	0.1	0.03
							实施例2	>99.3	0.15	0.08	0.1	0.25	0.1
实施例3	>99.6	0.1	0.04	0.02	0.15	0.02

其中挤压-冷轧-拉拔-时效-拉拔-退火的生产工艺主要流程如表2所示。

表2不同轧制过程的加工率

工序	步骤	规格	参数
				1	挤压	50×3	挤压温度：850-900℃
2	冷轧	20×2	多道次轧制

3	扒皮拉伸	15×1.5	多道次延伸
				4	退火（时效）	15×1.5	温度：550℃；时间：2h
5	盘拉	10×1	多道次延伸
				7	退火	10×1	温度：500℃；时间：1h

按照实施例中的成分及加工工艺，所制备材料的性能分别如表3所示。

表3实施例与TP2退火软态力学性能

从表3可见，本发明微合金铜管与TP2通关相比，其抗拉强度、屈服强度、抗压等性能均有较大的提升，同时从图1可以看出，本发明材料在900K温度时仍具有较高的强度，由此可将本发明微合金铜管时一种理想的热交换器用高强、耐热微合金化铜管

以上实施例是对本专利的进一步说明和解释，而不是对本发明的限制，在本发明的精神和权力保护范围，所做的任何修改，都落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种高强耐热微合金化铜管，其特征在于其组分配比为：Sn 0.05-0.25wt%，Zn0.02-0.2wt%，Ni 0.02-0.2wt%，P 0.02-0.1wt%，Co 0.1-0.4wt％，余量为铜及不可避免的杂质。

2.一种权利1高强耐热微合金化铜管的制备方法，其特征在于先将电解铜、电解镍、电解钴、磷铜合金、锌锭、锡锭按照铜管的组分配比称量后，依次加入感应电炉内熔炼，采用木炭覆盖，熔炼温度为1150~1250℃，待全部金属熔化后，保温5-30分钟；进行铜合金锭浇铸，浇铸温度1100~1200℃；然后将铜合金铸锭加热到850-900℃进行挤压，挤压坯经冷轧、扒皮拉伸，500-600℃退火（时效）、盘拉、500-600℃退火、定尺、检验成为成品。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述磷铜合金中磷的质量百分比为14~14.5wt%。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述铸锭加热挤压采用水封挤压。