一种耐高压脱氧铜管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及脱氧铜管技术领域，尤其涉及一种耐高压脱氧铜管及其制备方法。本发明专利技术提供一种耐高压脱氧铜管及其制备方法，技术方案为：一种耐高压脱氧铜管及其制备方法，包括有以下步骤：S1)原料预处理:按照总质量百分比称取一定量的电解铜原料，采用超声波进行清洗等；清洗后烘干并进行预热处理；氧化硼的温度极性可以适应铸轧工艺的对晶粒的组织强化特性，使其发生塑性变形，这种变形会导致晶粒内部的位错滑移以及晶粒的转动，使得氧化硼晶粒结构具有一定的稳定性，并趋近一致的方向性；该状态下能有效提高铜合金屈服强度，强化铜合金耐高压性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高压脱氧铜管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及脱氧铜管
，尤其涉及一种耐高压脱氧铜管及其制备方法。

技术介绍

[0002]脱氧铜管广泛应用于输送汽油、石油等高压流体的运输管道，或作为空调设备和制冷设备的冷凝管。脱氧铜管的制备工艺主要包括铜原料的选择、熔炼脱氧、铸造，之后进入轧制、挤压或拉拔以及后续的退火去内应力等加工成型步骤。其中，铜原料的选择以及成型工艺的是决定铜管性能的关键因素，铜原料中的氧含量会影响铜管的强度、韧性和耐蚀性等；不同成型工艺也同样影响着材料内部组织的强化特性。
[0003]常见脱氧铜的制备方法中所使用的脱氧剂有硼、磷(CU
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P合金)、稀土、氢气或甲烷等，氢气作为广泛使用的脱氧剂在熔炼时，氢气和氧化亚铜发生反应，生成水蒸汽，因为H2O不能溶解在Cu晶格，故以水蒸汽形式聚集成孔洞；容易使成品产生微裂纹，导致开裂、泄漏。目前，冷凝管用材料多为无氧铜管或磷脱氧铜管，但在特殊环境服役时，如高压、腐蚀性环境，普通TP2或无氧铜管无法满足服役环境要求。
[0004]由于硼作为脱氧剂进行熔炼，能够将氧含量降低到0.005％以下，达到T2、C10200对无氧铜中氧含量指标的要求；该过程总生成的氧化硼是铜合金熔炼时优良覆盖剂，但氧化硼含量的增加反而使材料的拉伸强度和韧性降低，后续加工工艺中也不易去除，限制了其作为脱氧剂的广泛使用。国内外也少有对硼作为脱氧剂制备脱氧铜的相关研究及应用。

技术实现思路

[0005]为了克服的缺点，要解决的技术问题是：提供一种耐高压脱氧铜管及其制备方法。
[0006]技术方案为：一种耐高压脱氧铜管及其制备方法，包括有以下步骤：
[0007]S1)原料预处理:按照总质量百分比称取一定量的电解铜原料，采用超声波进行清洗，清洗后烘干并进行预热处理；
[0008]S2)熔炼脱氧:将处理好的电解铜原料投入高频感应炉中，在惰性气体或氮气保护下进行熔炼，待炉内电解铜原料全部熔化后，控制熔炼温度在1100℃～1200℃，加入0.1～0.4％的硼至熔体中，在炉底采用电磁搅拌装置对熔体进行搅拌10
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20min后保温2～3小时，使熔化的电解铜原料进行还原反应脱氧并生成氧化硼；然后浇铸到管状模具中冷却凝固得到脱氧铜管；
[0009]S3)加工成型:采用热挤压或热轧制的方式对铸态脱氧铜管进行加工成型；制得所需尺寸和形状的成品脱氧铜管。
[0010]作为更进一步的优选方案，所述步骤S3的工艺步骤为:将脱氧铜管加热至450～500℃，使氧化硼发生结构变化，生成具有方向性的晶状结构，为后续的热轧工艺打下基础；将加热后的脱氧铜管送入轧制机中进行轧制，热轧温度控制在350～400℃之间；制得成品脱氧铜管。
[0011]作为更进一步的优选方案，所述步骤S1中超声波频率控制在2.5～5MHz，清洗后在
100～200℃下烘干，并保温1～2小时进行预热。
[0012]作为更进一步的优选方案，所述高频感应炉的功率控制在15～20KW。
[0013]熔炼温度的控制是影响脱氧效果和铜管质量的重要因素，过高的温度会导致硼的挥发和过度脱氧，过低的温度会影响硼的溶解和分散；硼的添加量应根据电解铜原料中的氧含量和所需的脱氧程度而定，过多或过少都会影响铜管的力学性能和耐蚀性能；
[0014]作为更进一步的优选方案，所选电解铜原料中氧含量的测定值为85～90ppm；所需硼的添加量为0.25～0.3％。
[0015]在熔融金属中加入硼，硼与氧气反应，形成氧化硼；3Cu 2O+2B＝B2O 3+6Cu
[0016]本专利技术具有以下优点：1、氧化硼的温度极性可以适应铸轧工艺的对晶粒的组织强化特性，使其发生塑性变形，这种变形会导致晶粒内部的位错滑移以及晶粒的转动，使得氧化硼晶粒结构具有一定的稳定性，并趋近一致的方向性；该状态下能有效提高铜合金屈服强度，强化铜合金耐高压性能。
[0017]2、在铸轧工艺中，由于氧化硼晶粒与铜晶粒之间的界面作用力可以完全转化为氧化硼晶粒的塑性变形，这样可以极大降低轧制过程中的应力集中，避免内应力，轧制后无需进行退火工序。这也避免了退火工序中造成表面氧化现象，降低了管状铜材的加工难度。
具体实施方式
[0018]下面结合具体的实施例来对本专利技术做进一步的说明。
[0019]一种耐高压脱氧铜管及其制备方法，包括有以下步骤：
[0020]S1)原料预处理:按照总质量百分比称取一定量的电解铜原料，采用超声波进行清洗，清洗后烘干并进行预热处理；所述步骤S1中超声波频率控制在2.5～5MHz，清洗后在100～200℃下烘干，并保温1～2小时进行预热。
[0021]S2)熔炼脱氧:将处理好的电解铜原料投入高频感应炉中，在惰性气体或氮气保护下进行熔炼，待炉内电解铜原料全部熔化后，控制熔炼温度在1100℃～1200℃，加入0.1～0.4％的硼至熔体中，在炉底采用电磁搅拌装置对熔体进行搅拌10
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20min后保温2～3小时，使熔化的电解铜原料进行还原反应脱氧并生成氧化硼；然后浇铸到管状模具中冷却凝固得到脱氧铜管；所述高频感应炉的功率控制在15～20KW；
[0022]熔炼温度的控制是影响脱氧效果和铜管质量的重要因素，过高的温度会导致硼的挥发和过度脱氧，过低的温度会影响硼的溶解和分散；硼的添加量应根据电解铜原料中的氧含量和所需的脱氧程度而定，过多或过少都会影响铜管的力学性能和耐蚀性能；
[0023]所选电解铜原料中氧含量的测定值为85～90ppm；所需硼的添加量为0.25～0.3％。
[0024]S3)轧制加工:将脱氧铜管加热至450～500℃，使氧化硼发生结构变化，生成具有方向性的晶状结构，为后续的热轧工艺打下基础；将加热后的脱氧铜管送入轧制机中进行轧制，热轧温度控制在350～400℃之间；得到成品脱氧铜管。
[0025]电解铜原料中的氧含量主要以氧化铜的形式存在，将硼添加到熔化的电解铜原料中，通过硼与氧化铜的还原反应将氧化铜还原成铜，该反应生成副产物氧化硼；在熔融金属中加入硼，硼与氧气反应，形成氧化硼；3Cu 2O+2B＝B2O 3+6Cu。
[0026]由于氧化硼是极难结晶，但当温度超过450℃且低于1000℃，氧化硼的结构中会出
现一些双键的－B＝O基团，这些基团具有极性；其极性可很好的适应铸轧工艺的对晶粒的组织强化特性，使其发生塑性变形，这种变形会导致晶粒内部的位错滑移以及晶粒的转动，使得氧化硼晶粒结构具有一定的稳定性，并趋近一致的方向性)，从而影响合金组织的各向物理特性或化学性质；值得注意的是，由于该状态下氧化硼的极性，意味着氧化硼晶粒与铜晶粒之间的界面作用力可以完全转化为氧化硼晶粒的塑性变形；极大降低轧制过程中的应力集中，避免内应力，轧制后无需进行退火工序；也避免退火工序中造成表面氧化现象，降低了管状铜材的加工难度。
[0027]本专利技术制备的新型脱氧铜管的氧含量低于0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高压脱氧铜管及其制备方法，其特征在于：包括有以下步骤：S1)原料预处理:按照总质量百分比称取一定量的电解铜原料，采用超声波进行清洗，清洗后烘干并进行预热处理；S2)熔炼脱氧:将处理好的电解铜原料投入高频感应炉中，在惰性气体或氮气保护下进行熔炼，待炉内电解铜原料全部熔化后，控制熔炼温度在1100℃～1200℃，加入0.1～0.4％的硼至熔体中，在炉底采用电磁搅拌装置对熔体进行搅拌10
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20min后保温2～3小时，使熔化的电解铜原料进行还原反应脱氧并生成氧化硼；然后浇铸到管状模具中冷却凝固得到脱氧铜管；S3)加工成型:采用热挤压或热轧制的方式对铸态脱氧铜管进行加工成型；制得所需尺寸和形状的成品脱氧铜管。2.如权利要求1所述的一种耐高压脱氧铜管及其制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡庆田，胡曙光，陈梓文，金亮渝，
申请(专利权)人：弋阳县宏田金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：