专利名称：：空调管用铝合金及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种铝合金及其制造方法，尤其是指一种空调管用铝合金及其制造方法。
背景技术：
：目前，空调热交换管道的材料大多为铁合金或铜合金，但是目前铁管性能不佳，而铜管价格较高。如一种中国专利号为CN200510060388.5的空调管用铜合金，其包含有铜(Cu)，磷(P)，以镧(La)、铈(Ce)等轻质稀土元素为主的混合稀土金属(Re)，各组份的组成按重量百分比计分别为铜(Cu)99.9X，磷(P)0.0010.099%，以镧(La)、铈(Ce)等轻质稀土元素为主的混合稀土金属(Re)O.0010.099%。磷优选为0.0150.040%和0.0040.012%。再如一种中国专利号为CN200710074946.2的超薄合金材料软管及其制造方法，超薄合金材料以质量％计，含有Crl723、TiO.10.35、CuO.48.5、MoO.22.4、CoO.010.06、NiO.32.0、,.21.0、VO.050.4、BO.0010.020、Si<l.0、Mn<l.0、C<0.020、N<0.020、P<0.035、S<0.025、Mg<0.005、0<0.006、A1<0.08、剩余部分由Fe以及杂质构成。虽然钢在冰箱、冷柜中的应用得到了消费者的广泛认可，但是在空调中用钢代替铜就受到了制约。空调与冰箱、冷柜有着根本的区别，冰箱、冷柜的空间布局给钢制产品的结构设计提供了可能。空调就不能满足这一要求，首先达到相同的制冷效果，空调体积越小越好，所以必须选择热交换效率好于或者与铜接近的材料才能替代，钢的热交换效果与铜相比差距3很大。其次空调的工作环境比冰箱、冷柜恶劣，对制冷管路系统的防腐要求高于冰箱、冷柜，钢的防腐难度大，工序复杂，成本高。为降低成本和提高性能，如果使用铝质空调管代替铜质或铁质空调管将可以同时解决以上难题。
发明内容本发明主要是针对现有技术所存在的铁质空调管性能不佳，铜质空调管价格过高等问题，提供一种具有优异耐蚀性能、高抗拉强度、高延伸率的空调管用铝合金及其制造方法。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的空调管用铝合金，其成分为Al、Mn、Si、Fe、Mg、Zn、Cu、Ti、Sc、Zr以及稀土元素；其各成分的配比为0.7wt%~0.9wt%Mn,0.1wt%0.4wt%Si，0.2wt%0.7wt%Fe，0.05wt%0.6wt%Mg，Zn《0,2wt%，0.05wt%~0.25wt%Cu，Ti《0.2wt%，0.01wt%~0.2wt%Sc，0.01wt%0.1wt%Zr，0.05wt%0.2wt%RE，余量为Al,其中RE为混合稀土元素。在上述空调管用铝合金中，作为优选，所述的RE为La-80%Ce混合稀土元素。空调管用铝合金的制造方法，选择原铝锭、纯镁锭、纯锌锭、Al-10%Mn、Al-20%Fe、Al-40%Cu、Al-4%Zr、Al-10%Sr、Al-10%Ti、Al-5%Ti-l%B、Al-RE中间合金，RE为La-80%Ce混合稀土元素，按以上所述的成分配比混合，按熔炼、精炼、浇铸、进轧、终轧的步骤制成，熔炼温度为720°C760°C，精炼温度为700°C730°C，浇铸温度为690°C~720°C，进轧温度480°C~520°C，终轧温度280。C320。C。合金元素作用锰在固溶体中的最大溶解度为1.82%，合金的强度随Mn含量的增加而提高，锰含量为0.8%左右时，延伸率达最大值；Mn与Al可以生成MnAl6相，当Mn含量高于1.6%时，合金的强度随之提高，但由于形成大量脆性化合物MnAl6，合金变形时易开裂。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁，形成(Fe，Mn)Al6，减小铁的有害影响。同时添加微量Sc、Zr元素后，将形成Al3(Sc，Zr)相，该相的晶格类型和晶格常数与基体铝非常接近，且该相质点分布均匀，熔点很高，热稳定性极好。其不仅在合金熔体凝固时优先析出，起到非均质形核核心的作用细化晶粒组织，更有益于提高合金成型加工过程中的结构稳定性、焊接性能和抗蚀性能。该铝合金中添加适量稀土元素，可以提高熔铸时熔体的流动性，且由于稀土元素和氢有极强的亲和力，与氢生成熔点高的化合物，有一定的除氢、精炼、净化的作用，可显著提高铝合金的强度和塑性，尤其是塑性。此外，稀土元素的原子半径大、电负性大且亲和力强，可增加合金中化合物数量，作为异质形核点，起到细化组织的作用。因此，本发明具有以下优点本发明制造的铝管有优异耐蚀性能、高温稳定性能、优良的焊接性能、高抗拉强度、高屈服强度、高延伸率；成本比铜管低廉，性能比铁管高，适用于空调连接管、热交换器等管材的生产，是替代空调用铁管、铜管的重要材料。具体实施方式下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例1:原料为原铝锭、纯镁锭、纯锌锭、Al-10%Mn、Al-20%Fe、Al-40%Cu、Al-4%Zr、Al-腦Sr、Al-腦Ti、Al-5%Ti-l%B、A1画RE中间合金，RE元素为La-80%Ce混合稀土元素。选择原料合金中的几种，按照表1中各元素的配比，按熔炼、精炼、浇铸、进轧、终轧等铝合金制造的通用方法制成铝合金。熔炼温度为720°C~730°C,精炼温度为700。C71(TC，浇铸温度为690。C700。C，进轧温度480。C490。C，终轧温度280。C290。C。实施例2:原料为原铝锭、纯镁锭、纯锌锭、Al-10%Mn、Al-20%Fe、Al-40%Cu、Al-4%Zr、Al-腦Sr、Al-腦Ti、Al-5%Ti-l%B、A1陽RE中间合金，RE元素为La-80%Ce混合稀土元素。选择原料合金中的几种，按照表1中各元素的配比，按熔炼、精炼、浇铸、进轧、终轧等铝合金制造的通用方法制成铝合金。熔炼温度为72(TC，精炼温度为700。C，浇铸温度为690。C，进轧温度480°C，终轧温度280。C。实施例3:原料为原铝锭、纯镁锭、纯锌锭、Al-10°/。Mn、Al-20%Fe、Al-40%Cu、Al-4%Zr、Al-10%Sr、Al-10%Ti、Al-5%Ti-l%B、A1-RE中间合金，RE元素为La-80°/。Ce混合稀土元素。选择原料合金中的几种，按照表1中各元素的配比，按熔炼、精炼、浇铸、进轧、终轧等铝合金制造的通用方法制成铝合金。熔炼温度为75(TC76(TC，精炼温度为720°C~730°C,浇铸温度为710。C720。C，进轧温度510°C~520°C，终轧温度310°C~320°C。实施例4:原料为原铝锭、纯镁锭、纯锌锭、Al-10%Mn、Al-20°/。Fe、Al-40%Cu、Al-4%Zr、Al-腦Sr、Al-腦Ti、Al-5%Ti-l%B、A1画RE中间合金，RE元素为La-80%Ce混合稀土元素。选择原料合金中的几种，按照表1中各元素的配比，按熔炼、精炼、浇铸、进轧、终轧等铝合金制造的通用方法制成铝合金。熔炼温度为730。C74(TC，精炼温度为720°C730。C，浇铸温度为700。C710。C,进轧温度490。C500。C，终轧温度290。C300。C。实施例5:原料为原铝锭、纯镁锭、纯锌锭、Al-10%Mn、Al-20%Fe、Al-40%Cu、Al-4%Zr、Al画腦Sr、Al-腦Ti、Al-5%Ti-l%B、A1-RE中间合金，RE元素为La-80%Ce混合稀土元素。选择原料合金中的几种，按照表1中各元素的配比，按熔炼、精炼、浇铸、进轧、终轧等铝合金制造的通用方法制成铝合金。熔炼温度为730°C~740°C，精炼温度为720°C730°C，浇铸温度为700°C710°C，进轧温度490。C500。C，终轧温度290。C300。C。实施例6:原料为原铝锭、纯镁锭、纯锌锭、Al-10%Mn、Al-20%Fe、Al-40%Cu、Al-4%Zr、Al國腦Sr、Al-腦Ti、Al-5%Ti-l%B、A1-RE中间合金，RE元素为La-80%Ce混合稀土元素。选择原料合金中的几种，按照表1中各元素的配比，按熔炼、精炼、浇铸、进轧、终轧等铝合金制造的通用方法制成铝合金。熔炼温度为760°C，精炼温度为730°C，浇铸温度为720°C，进轧温度520°C，终轧温度320。C。表l:原料中各合金元素成分的比例(单位Wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>以上表述方式中，如Al-10。/。Mn，为含MnlOwt。/。的Al合金，其余以此类推。对比实施例1:由于铝的热交换效果与铜接近，又具有较好的防腐性能，所以铝代铜的研究一直是业内人士研究的方向，随着对铝材研究的不断深入，铝材的各种性能得到了很大的改善，很多指标已经达到了铜的标准。铜、钢、铝的相关技术参数如表2所示。表2铜、钢、铝三种金属材料的性能参数<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>从表2中不难看出，铝作为铜的替代材料是可行的，有着钢无法比拟的优势，原因如下(1)从材质价格的表面上看，"钢代铜"好象有着更加明显的价格优势。事实上由于铝的比重只有钢的1/3左右，加工成完全相同的制冷系统所需的原材料成本二者相比钢也略高于铝，若再考虑到加工成本，钢质制冷系统的加工成本远远高于铝质制冷系统；(2)从热交换性能来看，综合考虑铝和铜的导热系数和比热容，铝的热交换性能略高于铜，远远高于钢材料；(3)从加工性能来看，由于铝的熔点低，无论其熔炼过程还是热轧过程耗能都远远低于钢，并且铝的机加工性能优于钢，加工成本较低；(4)从使用性能来看，钢管在使用过程中的腐蚀问题一直是难以解决的问题，尤其是内表面防腐，铝的抗腐蚀性能远远强于钢，通过简单的阳极氧化过程就可以得到很好的防腐性能；(5)从空调机的未来发展趋势看，微型化、制冷效果好的空调肯定是未来空调的研究方向，因为空调消费者都希望空调机占用的空间越小越好，室外机最好能够取消，这样不仅可以美化城市环境，而且可以消除安全隐患。如果暂时不能微型化，也不能扩大空调体积。钢的导热系数和比热容与铝、铜相比相差很大，如果采用钢管代替铜管必须对结构进行大幅度修改，增大热交换面积，占用大量空间。而铝的热交换效果甚至比铜略好，所以不需要对原有结构进行很大改动，也不需要占用大量空间；(6)从资源提供上分析，国内的铝材供应充足，进口铝同比下滑70%以上，铝的现货价从5月底的2800美元/吨下跌到6月26日的2646.5美元/吨。综上所述，在空调行业中铜材料的替代，铝材比钢材有着无可比拟的优势，我国迫切需要开发新的铝材料以解决日益严峻的"铜危机"。对比实施例2:本发明空调管用铝合金主要作为各种规格铝管的原材料来使用，通过挤压制作成各种规格的铝管。采用实施例3所述的铝合金及其制作方法制作外径为12mm的铝杆，经测试，其延伸率25%35%，抗拉强度120MPa130MPa，中性盐雾实验时间^1000h。对比实施例3:本发明空调管用铝合金主要作为各种规格铝管的原材料来使用，通过挤压制作成各种规格的铝管。采用实施例4所述的铝合金及其制作方法制作外径为9.52mm的铝杆，经测试，其延伸率27%35%，抗拉强度122MPa135MPa，中性盐雾实验时间》1000h。对比实施例4:本发明空调管用铝合金主要作为各种规格铝管的原材料来使用，通过挤压制作成各种规格的铝管。采用实施例3所述的铝合金及其制作方法制作外径为2.8mm的铝杆，经测试，其延伸率25%29%，抗拉强度120MPa125MPa，中性盐雾实验时间^1000h。对比实施例5:本发明空调管用铝合金主要作为各种规格铝管的原材料来使用，通过挤压制作成各种规格的铝管。采用实施例4所述的铝合金及其制作方法制作外径为3.5mm的铝杆，经测试，其延伸率27%31%，抗拉强度125MPa130MPa，中性盐雾实验时间^1000h。对比实施例6:本发明空调管用铝合金主要作为各种规格铝管的原材料来使用，通过挤压制作成各种规格的铝管。采用实施例3所述的铝合金及其制作方法制作外径为50mm的铝杆，经测试，其延伸率29%39%，抗拉强度133MPa142MPa，中性盐雾实验时间^1000h。对比实施例7:本发明空调管用铝合金主要作为各种规格铝管的原材料来使用，通过挤压制作成各种规格的铝管。采用实施例4所述的铝合金及其制作方法制作外径为40mm的铝杆，经测试，其延伸率28%39%，抗拉强度130MPa140MPa，中性盐雾实验时间》1000h。从实施例27可以看出，采用本发明配方以及材料制作的空调管用铝合金的延伸率>25%，抗拉强度》120MPa，中性盐雾实验时间》1000h。以上对比参数可以看出，本发明制造的空调管用铝合金适用于空调连接管、热交换器等管材的生产，是替代空调用铜管的重要材料。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属
技术领域：
的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。权利要求1.一种空调管用铝合金，其成分为Al、Mn、Si、Fe、Mg、Zn、Cu、Ti、Sc、Zr以及稀土元素；其各成分的配比为0.7wt％～0.9wt％Mn，0.1wt％～0.4wt％Si，0.2wt％～0.7wt％Fe，0.05wt％～0.6wt％Mg，Zn≤0.2wt％，0.05wt％～0.25wt％Cu，Ti≤0.2wt％，0.01wt％～0.2wt％Sc，0.01wt％～0.1wt％Zr，0.05wt％～0.2wt％RE，余量为Al，其中RE为混合稀土元素。2.根据权利要求1所述的空调管用铝合金，其特征在于所述的RE为La-80%Ce混合稀土元素。3.—种空调管用铝合金的制造方法，选择原铝锭、纯镁锭、纯锌锭、Al-10%Mn、Al-20%Fe、Al-40%Cu、Al-4%Zr、Al-10%Sr、Al-10%Ti、Al-5%Ti-l%B、Al-RE中间合金，RE为La-80%Ce混合稀土元素，按照权利要求1所述的成分配比混合，按熔炼、精炼、浇铸、进轧、终轧的步骤制成，熔炼温度为720°C~760°C，精炼温度为700°C~730°C，浇铸温度为690°C720°C，进轧温度480。C52(TC，终轧温度280°C~320°C。全文摘要本发明涉及一种铝合金及其制造方法，尤其是指一种空调管用铝合金及其制造方法。本发明主要是针对现有技术所存在的铁质空调管性能不佳，铜质空调管价格过高等问题，提供一种具有优异耐蚀性能、高抗拉强度、高延伸率的空调管用铝合金及其制造方法。本发明各成分的配比为0.7wt％～0.9wt％Mn，0.1wt％～0.4wt％Si，0.2wt％～0.7wt％Fe，0.05wt％～0.6wt％Mg，Zn≤0.2wt％，0.05wt％～0.25wt％Cu，Ti≤0.2wt％，0.01wt％～0.2wt％Sc，0.01wt％～0.1wt％Zr，0.05wt％～0.2wt％RE，余量为Al。文档编号C22C21/00GK101250649SQ20081005943公开日2008年8月27日申请日期2008年1月21日优先权日2008年1月21日发明者朱建娟,王伊娜,袁金慧,陈汉康,韩建文申请人:浙江康盛股份有限公司