一种金属罐体的制作方法

本实用新型涉及制冷或制热领域，特别是一种金属罐体。

背景技术：

现有温度调节领域(例如空调)的消音器或储液器，包括壳体和焊接于壳体两端的进气管和出气管。壳体采用直径较大的管体，然后两端端口通过收口加工(例如旋压)收窄至与进气管、出气管较小的管径匹配。

由于空调的配管为铜管，因此传统的消音器或储液器的壳体1a均采用全铜材质(如图1所示)，但是铜材价格高，因此该种产品成本高。

为此，业内将壳体改为铁材质，如图2所示，先将铁管两端进行收口冷加工(例如旋压)，两头再焊接铜材质进气管、出气管2b(以便空调厂家日后与铜材质的空调配管焊接)，然后再对消音器或储液器的壳体1b外表面涂油漆进行表面处理防腐蚀，涂油漆的区域为图中虚线框内区域。其中，消音器或储液器的铜材质进气管、出气管2b的外管口部分至少需要预留5mm范围内不能有油漆附着以进行后续与空调配管的火焰焊接连接，因此铜材质进气管、出气管2b露出壳体部分的长度一般都会大于10mm，如长度不够，后续的焊接过程会破坏铁材质壳体外表的油漆导致日后被锈蚀。但是，由于在高温下铜材质的晶粒度会长大，使铜管的强度及抗疲劳强度下降，铜材质进气管、出气管2b露出壳体部分露出越长，在日后压缩机长期运转过程中因配管振动而导致发生疲劳断裂风险越高，因此，该种结构的产品制备时，铁质壳体1b与铜材质进气管、出气管2b的焊接不能采用过炉焊，只能采用火焰焊。因此，采用该种结构和制作工艺成本高，工艺复杂，铁材质壳体内部也无法防锈。

为此，有人将壳体1c改用不锈钢，如图3所示，其整体为一种材质，因此加工不会分层，同时具有高防腐性(制冷行业一般要求盐雾试验≥500小时)。但是不锈钢材料较贵且不易加工。不锈钢一般为奥氏体，进行旋压收口时易开裂，开裂率2％以上(奥氏体通过加工后成为极其不稳定的组织，残留应力极大后续应力释放，当时不裂后期也会裂开比例高)，而且由于易开裂，因此壳体肩部位置的角度α一般只能在60°左右，导致消音器或储液器的容积偏小，为保证一定容积只能增加壳体的长度而不能采用管径较大管材。在焊接组装过程中，由于不锈钢在普通过炉焊中容易变色，因此需要专用的还原性隧道炉，其复杂昂贵运行费用高。因此采用不锈钢壳体的成本较高，报废率较高，相同容积下需要不锈钢壳体的长度更长。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种金属罐体，其成本大幅下降，报废率低，基本杜绝了接口处的铜管发生断裂的风险，相同容积下壳体长度更短。

本实用新型的目的是这样实现的：一种金属罐体，其特征在于：所述金属罐体包括一碳钢金属罐体本体，为两端口收口的管状，其至少外表面具有抗腐蚀层，该抗腐蚀层至少包括一层由渗铬工艺、碳铬共渗工艺、渗钼工艺、碳钼共渗工艺、渗氮工艺、氮碳共渗工艺或铜铁扩散工艺在碳钢金属罐体本体表面形成的互渗层或相互扩散层。

在金属罐体本体两端口内焊接固定有铜内衬管；或者在金属罐体本体两端口内焊接延长管，延长管外端口内焊接有铜内衬管，延长管采用本身具有抗腐蚀表面的管件或是至少外表面具有前述抗腐蚀层的管件。

所述金属罐体本体的壳壁从内而外依次为碳钢层、抗腐蚀层；或者，所述金属罐体本体的壳壁从内而外依次为抗腐蚀层、碳钢层、抗腐蚀层；所述的抗腐蚀层为一层互渗层或相互扩散层，或者包括一层互渗层或相互扩散层以及在互渗层或相互扩散层表面的一层铬层、碳铬层、钼层、碳钼层或铜层。

所述由渗铬工艺、碳铬共渗工艺、渗钼工艺、碳钼共渗工艺、渗氮工艺或氮碳共渗工艺在碳钢金属罐体本体表面形成的互渗层厚度不小于1μm，所述由铜铁扩散工艺在碳钢金属罐体本体表面形成的相互扩散层厚度不小于0.5μm。

所述金属罐体本体包括壳身和两端口，壳身与端口之间为肩部，所述肩部的夹角为30°-150°。

所述的铜内衬管的外管口翻边覆盖金属罐体本体的端口边缘或延长管外端口的端口边缘，翻边厚度为0.1mm-5mm；或者，所述的铜内衬管的外管口不设置翻边，直接突出于金属罐体本体的端口边缘或延长管外端口的端口边缘0.1mm-5mm。

所述的铜内衬管外管口设有30°-120°翻边，翻边与铜内衬管内径管壁交接处设有倒角或不设置倒角；或者，所述的铜内衬管外管口不设置翻边，外管口边缘倒角或外管口扩口；或者，所述的铜内衬管外管口设置翻边或不设置翻边，外管口内壁为台阶孔，小台阶孔和大台阶孔从内而外依次排列；或者所述的铜内衬管外管口设置翻边或不设置翻边，外管口内为锥形孔，锥形孔的孔径从内而外从小到大。

所述的铜内衬管与金属罐体本体的端口或延长管外端口在长度方向上至少重叠3mm构成焊接区域。

所述的铜内衬管与金属罐体本体的端口或延长管外端口之间的焊接区域中至少其中一个表面为经过拉丝处理的表面。

所述的金属罐体为制冷或制热用的储液器或消音器的壳体。

本实用新型为针对现有结构和工艺的不足点，对消音器或储液器进行了改善。采用碳钢为基材，价格较低，且由于碳钢为铁素体，因此比不锈钢的加工难度大大降低(例如进行旋压加工)，开裂的情况基本不会出现，金属罐体本体肩部的夹角可以扩大到150°，因此在同等长度情况下容积更大(或者是同等容积下需要的材料更少)，经过处理后金属罐体本体表面形成抗腐蚀层，其抗腐蚀性可以与不锈钢sus304媲美以及更优，而且，由于本实用新型的抗腐蚀层不惧火焰高温，因此接口处的铜管无需预留5mm以上的焊接位，可抗高温再次焊接，基本杜绝了接口处的铜管发生断裂的风险，使得制作消音器或储液器时可以整体过炉焊接。

附图说明

图1-图3分别是现有技术中3种消音器或储液器的结构示意图；

图4是本实用新型实施例1、实施例9-实施例11的结构示意图；

图5是本实用新型的实施例1的壳壁的剖面示意图；

图6是本实用新型实施例2的结构示意图；

图7是本实用新型实施例3的结构示意图；

图8、图9是本实用新型的实施例4、5的铜内衬管结构示意图；

图10是本发明的实施例7、8的结构示意图；

图11是本实用新型的实施例10的壳壁的剖面示意图。

具体实施方式

本实用新型是一种金属罐体，所述金属罐体包括：

一碳钢金属罐体本体1(优选低碳钢金属罐体本体)，为两端口收口的管状。可以采用碳钢管件，两端口进行收口加工(可采用冷加工，例如旋压进行收口)。碳钢金属罐体本体1至少外表面具有抗腐蚀层，该抗腐蚀层至少包括一层由渗铬工艺、碳铬共渗工艺、渗钼工艺、碳钼共渗工艺、渗氮工艺、氮碳共渗工艺或铜铁扩散工艺在碳钢金属罐体本体表面形成的互渗层或相互扩散层。

渗铬工艺、碳铬共渗工艺、渗钼工艺、碳钼共渗工艺、渗氮工艺、氮碳共渗工艺或铜铁扩散工艺等均为已有的表面处理工艺。例如渗铬是将铬元素渗入金属制件表面的化学表面热处理工艺，有填料埋渗法(又称固体法、粉末法)、气体法、熔盐法(又称液体法)、真空法、静电喷涂或涂敷热扩散法渗铬等。渗钼是将钼元素渗入金属制件表面的化学表面热处理工艺，有等离子渗等。渗氮是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺，常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮(辉光渗氮)等。渗碳是将工件置入具有活性渗碳介质中，加热，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，一般可采用气体渗碳、固体渗碳﹑液体渗碳等。碳铬共渗、氮碳共渗、碳钼共渗是向钢件表面同时渗入碳与铬或氮或钼的化学表面热处理工艺。铜铁扩散工艺是先通过镀铜工艺在碳钢件的表面形成铜镀层，然后通过高温(一般条件为温度为大于600℃(此温度为炉内产品表面实际温度)的高温炉中过炉1分钟以上)使铜镀层全部或部分与碳钢管件的表面相互扩散的工艺，这样的结果是将原本镀层的范德华力结合变为原子交互结合，大大提高了铜在铁表面的附着力，而且高温下铜再次结晶，除去了铜晶格在电镀时的应力，从而解决了铜层掉皮的问题，优化了抗腐蚀性。

优选的，金属罐体还包括在两端口内焊接固定的铜内衬管2，以便后续与铜材质配管焊接或者是与具有铜材质焊接部位的复合管材焊接。后续与铜材质空调配管焊接一般用磷铜焊料，焊接温度720℃以上，故铜内衬管2与金属罐体本体1焊接优选采用焊料温度不低于800℃的焊料。或者，为配合空调厂家的要求，可以在金属罐体本体1两端口焊接有延长管3，延长管3外端口31内焊接有铜内衬管2。同样的，铜内衬管2与延长管3焊接优选采用焊料温度不低于800℃的焊料。延长管3采用本身具有抗腐蚀表面的管件或是需要通过表面处理工艺使其至少外表面形成前述抗腐蚀层的管件。金属罐体本体1、延长管3和铜内衬管2三者的组装顺序多样，可根据实际设计。当前述表面处理工艺的温度范围在铜内衬管2的焊接温度(800-1082℃)范围内，就可以在该表面处理工艺过程中同步完成焊接。

优选的，所述铜内衬管2与金属罐体本体1或延长管3的焊接条件是温度为800-1082℃(此温度为炉内产品表面实际温度)的高温炉中过炉1分钟以上，优选3分钟以上；当焊接与表面处理同时进行时，一般采用焊接的工艺条件。

前述本身具有抗腐蚀表面的管件可以为：不锈钢管、不锈铁管、邦迪管、具有铜镀层的钢管、具有镍镀层的钢管、或表面覆有铜铁相互扩散层、渗铬层、碳铬共渗层、渗钼层、碳钼共渗层、渗氮层或氮碳共渗层的碳钢管或铁管。

前述需要通过表面处理工艺使其至少外表面形成抗腐蚀层的管件，可以为铁管、碳钢管等，可以放置于碳钢金属罐体本体1两端管口内1一起通过表面处理工艺与碳钢金属罐体本体1一起形成抗腐蚀层。

所述金属罐体本体1的壳壁从内而外依次为碳钢层11、抗腐蚀层12；或者，所述金属罐体本体1的壳壁从内而外依次为抗腐蚀层12、碳钢层11、抗腐蚀层12。所述抗腐蚀层12至少包括一层互渗层或相互扩散层。其中如果采用渗铬工艺、碳铬共渗工艺、渗钼工艺、碳钼共渗工艺或铜铁扩散工艺，则抗腐蚀层除包括一层互渗层或相互扩散层外，还可包括在互渗层或相互扩散层表面形成的一层未渗入碳钢层中的铬层、碳铬层、钼层、碳钼层或铜层。

优选的，所述的抗腐蚀层12的厚度不小于1μm。所述由渗铬工艺、碳铬共渗工艺、渗钼工艺、碳钼共渗工艺、渗氮工艺或氮碳共渗工艺在碳钢金属罐体本体表面形成的互渗层厚度不小于1μm，优选为1-100μm，更优选为3-30μm。所述由铜铁扩散工艺在碳钢金属罐体本体表面形成的相互扩散层厚度不小于0.5μm，优选为1-100μm，更优选为2-30μm。

优选的，所述金属罐体本体1包括壳身和两端口，壳身与端口之间为肩部，由于采用碳钢为基材，比不锈钢的加工难度大大降低，开裂的情况基本不会出现，肩部的夹角β范围可以增大到30°-150°，突破不锈钢壳体60°的极限。

优选的，为利于进行后续与铜材质空调配管的火焰焊接连接，在与铜材质空调配管焊接的位置尽量不能有碳钢材质，因此所述的铜内衬管2的外管口设有翻边21覆盖金属罐体本体1的端口边缘或延长管外端口的端口边缘，翻边厚度为0.1mm-5mm；或者，所述的铜内衬管2的外管口不设置翻边，直接突出于金属罐体本体1的端口边缘或延长管外端口的端口边缘，突出的长度a为0.1mm-5mm。在工艺允许的条件下，前述翻边厚度越薄或外管口突出的长度越短则发生疲劳断裂风险越低。

优选的，为利于进行后续与铜材质空调配管的装配，所述的铜内衬管2外管口设有30°-120°翻边21，角度与金属罐体本体1的端口边缘或延长管外端口的端口边缘的角度匹配能够覆盖端口边缘即可，翻边21与铜内衬管2内径管壁交接处设有倒角或不设置倒角；或者，所述的铜内衬管外管口不设置翻边，外管口边缘倒角或外管口扩口；或者，所述的铜内衬管外管口设置翻边或不设置翻边，外管口内壁为台阶孔，小台阶孔和大台阶孔从内而外依次排列；或者所述的铜内衬管外管口设置翻边或不设置翻边，外管口内为锥形孔，锥形孔的孔径从内而外从小到大。

优选的，所述的铜内衬管2与金属罐体本体1的端口或延长管3外端口在长度方向上至少重叠的长度b为3mm，构成焊接区域，以保证铜内衬管2与金属罐体本体1端口或延长管3外端口的焊接强度。

优选的，所述的铜内衬管2与金属罐体本体1或延长管3外端口之间的焊接区域中至少其中一个表面进行拉丝处理，使铜内衬管外表面和/或金属罐体本体1的端口或延长管3外端口的端口内表面形成均匀分布的凹槽，在高温焊接时通过毛细作用让熔融的焊料均匀填充整个焊接区域。所述的铜内衬管2与金属罐体本体1的端口或延长管3外端口最好为过盈配合。

所述的金属罐体为制冷或制热用的储液器或消音器的壳体。

实施例1(渗铬)

如图4所示，采用碳钢管件，两端口通过旋压进行收口，形成壳身和两端口，壳身与端口之间为肩部，肩部的夹角β为120°；在收口加工好的两端口内设置铜内衬管2以及焊料温度不低于800℃的焊料，然后整体采用常规的盐浴渗铬工艺，使碳钢管件内、外表面形成抗腐蚀层12，抗腐蚀层12为一层铬-碳钢的互渗层(如图5)，抗腐蚀层12的厚度不小于1μm。在盐浴渗铬过程的高温中，铜内衬管2也完成了与碳钢管件1端口的焊接。如渗铬后铜内衬管内壁也形成了抗腐蚀层，则需要将其刮除。制得的金属罐体可用于储液器或消音器。

在本实施例中，铜内衬管2的外管口设有约为90°的翻边21，覆盖金属罐体本体1的端口边缘，翻边21厚度为1mm。铜内衬管2与金属罐体本体1的端口在长度方向上至少重叠3mm构成焊接区域。铜内衬管2与金属罐体本体的端口为过盈配合，铜内衬管2外表面与金属罐体本体的端口焊接的区域进行拉丝处理。

实施例2(渗氮)

如图6所示，采用碳钢管件，两端口通过旋压进行收口；采用已有的辉光渗氮工艺，使碳钢管件外表面形成抗腐蚀层12，抗腐蚀层12为一层氮-碳钢的互渗层，抗腐蚀层12的厚度不小于1μm。得到金属罐体本体1。

在渗氮后，再在金属罐体本体1两端管口内焊接铜内衬管2，采用焊料温度不低于800℃的焊料，焊接方式为过炉焊，过炉焊的焊接参数为于800-1082℃温度(此温度为炉内产品表面实际温度，以下同。此时一般表显温度为800-1150℃)中1分钟以上。

在本实施例中，铜内衬管2的外管口不设置翻边，直接突出于金属罐体本体1的端口边缘1.5mm，且外管口设置扩口22。扩口22的区域从外管口边缘起往内大于0.5mm即可。

其他同实施例1。

实施例3(渗铬)

如图7所示，在本实施例中，铜内衬管2的外管口不设置翻边，直接突出于金属罐体本体1的端口边缘2mm，且外管口设置扩口22。扩口22的区域从对应金属罐体本体1端口边缘的位置到外管口边缘，此时扩口22可以起到限位作用，限定铜内衬管2插入金属罐体本体1端口的深度。

其他同实施例1。

实施例4(渗钼)

表面处理工艺采用已有的双辉等离子渗钼工艺，使碳钢管件外表面形成抗腐蚀层12，抗腐蚀层12为一层钼-碳钢的互渗层。铜内衬管2的外管口不设置翻边，而是在外管口的内边缘设置倒角23，如图8所示。

其他同实施例2。

实施例5(氮碳共渗)

采用碳钢管件，两端口通过旋压进行收口，形成壳身和两端口，壳身与端口之间为肩部，肩部的夹角α为120°；然后采用已有的气体氮碳共渗工艺，使碳钢管件外表面形成抗腐蚀层12，抗腐蚀层12为一层氮、碳-碳钢的互渗层，抗腐蚀层12的厚度不小于1μm。如铜内衬管内壁也形成了抗腐蚀层，则需要将其刮除。在氮碳共渗后，再在金属罐体本体1两端管口内焊接铜内衬管2，采用焊料温度不低于800℃的焊料，焊接方式为过炉焊，过炉焊的焊接参数为于800-1082℃温度中3分钟以上。

在本实施例中，铜内衬管2外管口不设置翻边，直接突出于金属罐体本体1的端口边缘1mm，外管口内壁为台阶孔24，小台阶孔和大台阶孔从内而外依次排，如图9所示。小台阶孔的深度c最好大于等于0.5mm。铜内衬管2与金属罐体本体1的端口在长度方向上至少重叠3mm构成焊接区域。铜内衬管2外表面与金属罐体本体的端口焊接的区域进行拉丝处理。

实施例6(碳铬共渗)

采用碳钢管件，两端口通过旋压进行收口，形成壳身和两端口，壳身与端口之间为肩部，肩部的夹角α为120°；然后采用碳铬共渗工艺，使碳钢管件内、外表面均形成抗腐蚀层12，抗腐蚀层12为一层碳、铬-碳钢的互渗层以及一层碳铬层，抗腐蚀层12的厚度不小于1μm。在本实施例中，铜内衬管2外管口设置翻边，直接突出于金属罐体本体1的端口边缘2mm，外管口内壁为台阶孔24，小台阶孔和大台阶孔从内而外依次排。铜内衬管2与金属罐体本体1的端口在长度方向上至少重叠3mm构成焊接区域。金属罐体本体的端口内表面与铜内衬管2焊接的区域进行拉丝处理。

其他同实施例5。

实施例7(渗铬)

采用碳钢管件，两端口通过旋压进行收口，然后采用渗铬工艺，使碳钢管件内、外表面形成抗腐蚀层12。然后在已经完成表面处理的金属罐体本体1的两端口内放置延长管3及焊料(本实施例中采用本身具有抗腐蚀表面的管件：不锈钢管)，在延长管外端口31内放置铜内衬管2以及焊料温度不低于800℃的焊料进行焊接，通过过炉焊完成金属罐体本体1、延长管3与铜内衬管2三者的焊接，过炉焊的焊接参数为于800-1082℃温度中3分钟以上。所得产品结构如图10所示。

延长管3的长度根据实际需要设置。在本实施例中，铜内衬管2的外管口设有约为90°的翻边21，覆盖延长管外端口31的端口边缘，翻边21厚度为1mm。铜内衬管2与延长管外端口31在长度方向上至少重叠3mm构成焊接区域。铜内衬管2与延长管外端口31为过盈配合，铜内衬管2外表面与延长管外端口31焊接的区域进行拉丝处理。延长管的另一端与金属罐体本体1的端口焊接连接，其两者焊接的区域的其中一个表面也可以进行拉丝处理。优选的，延长管3具有扩口结构，外端口31的内径大于与金属罐体本体1焊接的另一端的内径。

实施例8(渗铬)

采用碳钢管件，两端口通过旋压进行收口，在收口加工好的两端口内设置碳钢延长管3及焊料，在延长管外端口31内设置铜内衬管2及焊料，然后整体采用常规的盐浴渗铬工艺，使整体内、外表面形成抗腐蚀层12，抗腐蚀层12为一层铬-碳钢的互渗层(如图5)，抗腐蚀层12的厚度不小于1μm。在盐浴渗铬过程的高温中，也完成了铜内衬管2、延长管3、碳钢管件1三者的焊接。

其他同实施例7。

实施例9(铜铁扩散)

如图4所示，采用碳钢管件，两端口通过旋压进行收口，形成壳身和两端口，壳身与端口之间为肩部，肩部的夹角β为120°；然后通过镀铜工艺在碳钢管件的内、外表面形成10μm以上的铜镀层；然后在已镀铜好的碳钢管件的两端口内设置铜内衬管2以及焊料温度不低于800℃的焊料，进行铜铁相互扩散处理：整体共同置于温度为800-1082℃(此温度为炉内产品表面实际温度，以下同。此时一般表显温度为800-1150℃)的高温炉中过炉3分钟以上，铜镀层与碳钢管件的表面相互扩散且铜内衬管完成在碳钢管件的两端口内的焊接。碳钢管件内、外表面形成抗腐蚀层12，抗腐蚀层12为一层铜-碳钢相互扩散层，厚度大于1μm(如图5)。

其他同实施例1。

实施例10(铜铁扩散)

采用碳钢管件，两端口通过旋压进行收口；在碳钢管件的两端口内焊接或插入延长管3(插入时填入焊料)(本实施例采用碳钢管)，然后进行镀铜在碳钢管件内、外表面形成铜镀层，再置于高温炉中进行预渗，条件参数为于温度≥600℃(时间不限)，然后去除延长管外端口31至少与铜内衬套2配合部分的抗腐蚀层后，在延长管3外端口内设置铜内衬管2以及焊料温度不低于800℃的焊料，置于高温炉中完成铜铁相互扩散和碳钢管件、延长管3与铜内衬管2三者的焊接，焊接参数为于800-1082℃温度中3分钟以上。所得的金属罐体本体1、延长管3外表面均形成抗腐蚀层12，抗腐蚀层12为一层铜-碳钢的相互扩散层121以及一层铜层122，如图11所示。

其他同实施例9。

实施例11(铜铁扩散)

采用碳钢管件，两端口通过旋压进行收口；然后进行镀铜；再置于高温炉中完成铜铁相互扩散，条件参数为于温度≥600℃3分钟以上；在金属罐体本体1两端管口内设置延长管3和焊料(本实施例采用邦迪管)，在延长管外端口31内设置铜内衬管2和焊料，通过高温炉完成金属罐体本体1、延长管3与铜内衬管2三者的焊接，焊接参数为于800-1082℃温度中3分钟以上。

其他同实施例9。

实施例12(铜铁扩散)

在本实施例中，碳钢管件内、外表面均形成抗腐蚀层12，抗腐蚀层12由内而外含有一层相互扩散层121和一层未与铁层相互扩散的铜层122。

其他同实施例9。

实施例13(铜铁扩散)

在本实施例中，采用碳钢管件，两端口通过旋压进行收口；然后进行镀铜在碳钢管件内、外表面形成铜镀层；然后在两端口内放置延长管3及焊料(本实施例中采用本身具有抗腐蚀表面的管件：表面覆有渗铬层的铁管)，在延长管外端口31内设置铜内衬管2以及焊料温度不低于800℃的焊料；再整体置于高温炉中完成铜铁相互扩散和碳钢管件、延长管3与铜内衬管2三者的焊接，焊接参数为于800-1082℃温度中3分钟以上。

铜镀层部分与碳钢管件的表面相互扩散，碳钢管件内、外表面形成抗腐蚀层12。抗腐蚀层12由内而外含有一层相互扩散层121和一层未与铁层相互扩散的铜层122。

其他同实施例9。