专利名称：换热器板的铜合金材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铜合金材料，具体的说本发明涉及一种适合用于换热器板的铜合金材料，其具有优异的耐腐蚀性，并且其可加工性能良好。
背景技术：
通常用于翅片管型热交换器是将弯曲加工成细销状的U字形铜管(或者铜合金管)，由铝或铝合金板构成的散热片的贯通孔，将扩管工具插入铜管内对所述铜管进行扩管，由此使铜管和铝散热片密接，另外，对铜管的开放端进行扩管，将弯曲加工成U字型的弯曲铜管插入该扩管开放端，用磷铜等钎料将弯曲铜管钎焊于U字型铜管的扩管开放端， 由此，通过弯曲铜管连接多个U字型铜管，制作热交换器。为此，用于热交换器的铜管要求导热率、弯曲加工性以及钎焊性良好。因此，这些特性良好，且具有适当的强度的脱氧铜被广泛使用。目前，用于前述翅片管型热交换器的传热管因为要被进行U字型弯曲加工及扩管，因此通过采用退火材或对退火材进行了拉拔等的轻加工的软质材，其面对这些加工而具有充分的变形性，且能够以很小的力进行加工。磷脱氧铜制传热管的情况下，由于抗拉强度小，因此为了对应制冷剂的运转压力的增大，需要加厚管的壁厚。另外，在热交换器的组装时，铜焊部在800°C以上的温度被加热数秒至数十秒，因此在铜焊部及其附近与其他部分相比晶粒粗大化，由于软化而成为强度降低的状态，因此为了弥补因铜焊造成的强度降低， 需要进一步增厚壁厚。如此，作为传管热若使用磷脱氧铜，则热交换器的质量增大，价格上升，因此就强烈期望一种抗拉强度高，加工性优异，具有良好的热传导率的传热管。为了使用于翅片管型热交换器的磷脱氧铜管的壁厚即使变薄仍可耐受实用，通过对退火后的磷脱氧铜管进行拉拔加工等的塑性加工以提高其抗拉强度即可，但是由于塑性加工导致延性降低，从而不能进行弯曲加工。为了适应这样的要求，作为0. 2%屈服点和疲劳强度优异的铜合金管，例如提出有一种热交换器用无接头铜合金管，其含有Co 0. 02 0. 2质量％、P 0. 01 0. 05质量％、 C :1 20ppm，余量由Cu和不可避免的杂质构成，杂质的氧为50ppm以下。另外，还提出一种热交换器用铜合金管，其具有如下组成含有Sn :0. 1 1. 0质量％、P 0. 005 0. 1质量％、0 0. 005质量％以下及H :0. 0002质量％以下，余量由Cu及不可避免的杂质构成，平均晶粒直径为30 μ m以下。然而，虽然借助Co的磷化物带来的析出强度而使抗拉强度提高，但是在强度上升的比例中耐压破坏强度没有上升。另外，由于热交换器制作时的铜焊加热，所述磷化物固溶，在铜焊部附近传热管的强度降低。因此，其用于传热管时，存在不太能够减薄壁厚，从而得不到期望的效果的问题点。另外，通过Sn的固溶强度而强度提高，用于传热管同可以使管的壁厚变薄，但是为了成为热交换器而进行U字弯曲加工时，则判明存在如下问题点在弯曲部容易发生皱褶或裂纹，该部分成为起点在达不到预期的很低的强度下就会遭到破坏。
发明内容
鉴于现有技术中使用的铜合金换热器材料存在的上述目的，本发明的目的是提供一种换热器板的铜合金材料，其将抗拉强度提高到需求以上而不会使弯曲加工性劣化，此外弯曲加工性及耐蚀性也优异。为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案
一种换热器板的铜合金材料，其具有以下组成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%,余量为 Cu 及不可避免的杂质构成。下面说明本发明的铜合金材料的合金成分的意义以及限定理由。Sn:
在本发明的铜合金材料中，Sn具有提高抗拉强度、延伸率及耐热性，抑制晶粒的粗大化的效果。当Sn的含量超过1.2衬％时，铜合金材料的导电、导热率将显著降低；当Sn的含量低于0. 50 wt%时，本发明的Cu合金材料经退火和铜焊加热后，不能得到充分的抗拉强度及细微的晶粒直径。在本申请的铜合金材料中，Sn的含量进一步优选为0.75 -1.05 wt%。P
通过向铜合金材料中添加P，用于防止Sn的氧化，在本发明的合金中若P含量超过0. 10 wt%，则在热压出时易产生裂纹，应力腐蚀裂纹敏感性变高。若P含量低于0.05 wt%，则由于脱氧不足导致氧量增加，将不可避免的发生Sn的氧化，作为铜合金材料的弯曲加工性降低。Al
通过向铜合金材料中添加Al，能够细化合金颗粒，从而能够得到抑制钎焊时因熔融钎料向结晶粒界渗透而产生的侵蚀。优选的，Al的含量范围为3.5-6.5 wt%0更优选的含量范围为 3. 5-5. 0 wt%0Mn
通过向铜合金中添加Mn，能够细化铝合金颗粒，提高合金的强度而又不降低合金的耐蚀性。当Mn的含量低于0.5 wt%的时候，其对铜合金强度的提高不显著；而当Mn的含量高于1. 8wt%的时候，其在合金中的溶解度达到饱和，继续增加Mn的含量，将导致在热加工的过程中降低合金的挤出加工性能。因而，在本发明中将其含量限定在0.5wt%-1.8 wt%的范围内。优选的，Mn的含量范围为0. 9-1. 5 wt%0Mg:
通过向铜合金材料中添加Mg，能够得到提高强度的效果，与合金中的Al —起能够协同改善材料的耐蚀性能。若含量超过1.2 wt%，将会显著降低钎焊性能，而添加量小于0.5 wt% 时，对铜合金材料强度和耐蚀性的提高不显著。Mg的优选含量是0.7-1.0 wt%0Fe:
在铜合金中加入适量的狗有利于细化晶粒、提高合金的耐蚀性能。在本发明的铜合金中狗的含量范围为0. 15-0. 35 wt%0在本发明的铜合金中添加上述范围的Fe，有利于提高铜合金的耐点蚀的能力。另外，本发明还公开了上述换热器板的铜合金材料的制备方法，其特征是，将按上述重量百分比配比的Sn、P、Al、Mn、Mg、Fe和Cu的合金原料在氮气保护气氛下加热至 1150-1250 °C保温75-200 min ；加入占合金原料总重量0. 2-0. 8wt%的MnCl2，搅拌30-75 min ；之后将合金液在1150-1250 °C浇注成型；然后在700-820 °C保温2_8 h进行均质化处理，冷却得到所述的铜合金材料。所述的铜合金材料经过冷加工和/或热加工和/或铸造，例如锻造、热压、冷弯加工等现有技术，将其加工成铜合金换热器板。本发明所述的铜合金材料，经均勻化退火后，观察其金相组织，晶粒细小且均勻对提高铜合金的耐蚀性有好处；并且其组织中没有发现大量存在电化学腐蚀的异质相，大大减轻了晶间腐蚀发生的倾向，发生点蚀的几率也很小；而且材料的强度与普通的铜合金相比也有了显著的提高，其强度通常大于320 MPa，优选的其强度高于450 MPa;另外，本发明的铜合金材料耐热性能良好，将制备的铜合金换热器板加热至750°C的高温，其仍然能保持优异的强度性能；而且其加工性能，特别是冷加工性能优异。
具体实施例方式下面本发明将结合具体的实施例对本发明做进一步的解释和说明。按表1所示出的质量百分比，制备本发明所述的铜合金材料。具体的制备工艺过程为将按上述重量百分比配比的Sn、P、Al、Mn、MgJe和Cu的合金原料在氮气保护气氛下加热至1200 °C保温150 min ；加入占合金原料总重量0. 3 wt%的MnCl2，搅拌50 min ；之后将合金液在1150 °C浇注成型；然后在750 °C保温5 h进行均质化处理，冷却得到所述的铜合金材料。
权利要求
1.一种换热器板的铜合金材料，其具有以下组成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%,余量为 Cu及不可避免的杂质构成。
2.权利要求1所述的铜合金材料，其特征在于所述的Sn的含量为0.75 -1. 05 wt%。
3.权利要求1所述的铜合金材料，其特征在于所述的Al的含量为3.5-6. 5 wt%。
4.权利要求1所述的铜合金材料，其特征在于所述的Al的含量为3.5-5. 0 wt%0
5.权利要求1所述的铜合金材料，其特征在于所述的Mn的含量为0.9-1. 5 wt%。
6.权利要求1所述的铜合金材料，其特征在于所述的Mg的含量是0.7-1. 0 wt%0
7.一种换热器板，其特征在于由权利要求1-6所述任一项的换热器板的铜合金材料制
全文摘要
本发明涉及一种换热器板的铜合金材料，其具有以下组成Sn0.5-1.2wt%、P0.05-0.10wt%、Al2.2-8.5wt%、Mn0.5-1.8wt%、Mg0.5-1.2wt%，Fe0.15-0.35wt%，余量为Cu及不可避免的杂质构成。本发明的铜合金材料耐热性能良好，将制备的铜合金换热器板加热至750℃的高温，其仍然能保持优异的强度性能；而且其加工性能，特别是冷加工性能优异。
文档编号F28F21/08GK102345028SQ20111017441
公开日2012年2月8日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者杨贻方 申请人:苏州方暨圆节能科技有限公司