耐腐蚀的空调与制冷用铜合金管制造技术

本发明专利技术提供了一种空调与制冷用铜合金管，特别是一种耐蚁穴腐蚀的用于冷凝器、蒸发器及热交换器的铜合金管。本发明专利技术的铜合金管，含有Mn：0.1～1.5wt％，P：0.015～0.04wt％，混合稀土金属：0.001～0.1wt％，余量为Cu及不可避免的杂质，并且平均晶粒度为0.005～0.030mm。铜合金还可以含有B：0.005～0.015wt％。本发明专利技术铜合金通过腐蚀电化学测量，其电流密度比TP2的电流密度icrro小10％以上。能够在羧酸或羧基酸氛围中使铜合金管表面形成一层组织致密、厚度均匀的钝化膜阻碍羧酸根在铜中的扩散，并且能够满足空调与制冷用铜管的要求。其表面氧化膜组织致密、厚度均匀，并具有高导热性、良好的加工性和可焊性。所述铜合金管既能满足空调与制冷用铜管的要求，又具有优良的耐蚁穴腐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种空调与制冷用铜合金管，特别涉及一种耐蚁穴腐蚀的用于冷凝 器、蒸发器及热交换器的铜合金管。
技术介绍
由于脱磷氧铜(TP》具有高导热性，耐蚀性，良好的加工性和可焊性，并具有抑菌 性以及美丽的光泽，因此脱磷氧铜管被广泛应用于热交换器材料和制冷管。但随着空调制 冷装置(Air-Condition and Refrigeration Field Service,ACR)大规模的生产和广泛应 用，消费者关于ACR装置提前失效的投诉数量逐渐增加。进一步调查发现，近一半的ACR装 置提前失效的原因是蚁穴腐蚀。蚁穴腐蚀是不同于铜及铜合金常见的腐蚀类型(点蚀、应力腐蚀、大气腐蚀、腐蚀 疲劳等)，它是一种在空调制冷装置使用2到3个月后，甚至是在制冷装置安装后进行试 压检漏检测或脱脂和冲压试验时发生的类似于点蚀的腐蚀，引起制冷装置的过早失效。其 用肉眼看不到，只能采用光学显微镜观察其横断面时才可以看到其内部的迷宫式的互连通 道，象蚂蚁的洞穴一样的针孔穿透铜管壁，通道中有疏松的氧化亚铜，故被命名为蚁穴腐 蚀。通常，蚁穴腐蚀主要是由生产脱磷氧铜管及脱磷氧铜管冲压过程所用人工合成润 滑油和生产脱磷氧铜管及组装制冷装置时脱脂及清洗所用含氯化合物的分解产物引起的， 并认为这些分解产物是羧基酸类物质，由含氯化合物或润滑油和氧及水发生化学反应分解 而得。同时铜管钎焊是所用助焊剂、冷冻压缩机油、木材和人造建材放出的挥发性有机化合 物、泡沫塑料隔热层(胶粘带)香水、化妆品、调味品、药剂和杀虫剂分解产生羧基酸类物质 也能使脱磷氧铜管发生蚁穴腐蚀。此外制冷装置在含甲酸、乙酸等羧酸环境中使用，铜管趋 向薄壁化、小径化和在热、潮湿区域增加ACR装置的运行来控制温度和内部湿度也可能引 发蚁穴腐蚀。根据蚁穴腐蚀的机理研究表明，空调与制冷用铜管产生蚁穴腐蚀的条件除了上述 腐蚀性物质之外，还必须有水和氧的存在。目前预防蚁穴腐蚀的措施主要集中于除去上述 因素的任何一个来延缓或阻止蚁穴腐蚀的发生，如预防清洗剂、挥发油和助焊剂等物质的 残留和水解及对铜管进行表面防护。但上述措施都有各自的缺陷，因此需要通过在铜管材 料中添加微量金属元素，提高铜管自身的抗蚁穴腐蚀能力。当前，脱磷氧铜是全世界通用的空调制冷铜管材料，其与大气接触形成一层Cu2O 薄膜，同时含有少量的CuO，由于Cu2O为金属不足型氧化物，造成羧酸很容易穿过此氧化薄 膜，引起蚁穴腐蚀。并且在熔铸过程中原料的不纯，造成非金属夹杂物残留在脱磷氧铜中， 致使铜管表面的钝化膜不均勻，夹杂物处薄弱的钝化膜便成为发生蚁穴腐蚀的起点。因此，选择添加适当的金属元素使铜管表面氧化膜组织致密、厚度均勻，成为提高 铜管自身耐蚁穴腐蚀能力的目的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种耐蚁穴腐蚀性能优良的铜合金管。技术方案1. 一种耐蚁穴腐蚀性能优良的空调与制冷用铜合金管，其特征在于，含有Mn: 0. 1 1. 5wt%，P :0. 015 0. 04，混合稀土金属0. 001 0. Iwt%，余量为Cu及不可避免 的杂质，并且平均晶粒度为0. 005 0. 030mm。2.根据项目1所述的耐蚁穴腐蚀的铜合金管，其特征在于，所述铜合金还含有B 0. 005 0. 015wt%。3.根据项目1 2任一项所述的耐蚁穴腐蚀的铜合金管，其特征在于，所述铜合金 还含有选自Sn、Fe、Co、Mg、Ni、Cr、Ti、及rLx之中一种或两种以上的元素，这些元素的合计 含量低于0. Iwt %。4.根据项目1 3所述耐蚁穴腐蚀的铜合金管，其特征在于，所述铜合金通过腐蚀 电化学测量，其电流密度比TP2的电流密度i。m小10%以上。本专利技术中“蚁穴腐蚀”是类似点蚀的电化学腐蚀，微观通道的尖梢是铜发生溶解的 微观阳极，微观通道的侧壁和管子外表面是氧发生还原的微观阴极。因此通过腐蚀电化学 测量方法，研究铜合金管的蚁穴腐蚀行为及其耐蚀性。本专利技术，通过腐蚀电化学测量，测量铜合金表面单位面积电化学反应速度的参 量——电流密度iOT。。铜合金的电流密度越小，耐蚁穴腐蚀性能越高。腐蚀电化学测量方法如下用线切割从待试验式样上切割小块试样，机械加工成表面积为Icm2的正方形电 极，四周抛光，并接好铜丝引线，在用环氧树脂硅胶进行密封封装起来制成工作电极。电极 表面用金相砂纸抛光后，并用丙酮去脂，二次蒸馏水冲洗，干燥后备用。本专利技术采用三电极体系，研究电极为铜合金，辅助电极为钼电极，参比电极为Ag/ AgCl电极。电解液为的甲酸溶液，测量电极极化曲线时，取阳极向线性扫描伏安法，扫 描速度为100mV/S，扫描范围为-0. 5V 2V。该实验采用TL07-LK98C电化学测试系统。构成本专利技术空调与制冷用铜合金管的成分组成的各个元素限定范围及理由说明 如下Mn 0. 1 ~ 3wt%在纯铜中添加Mn元素可以提高空调与制冷用铜合金管耐蚁穴腐蚀能力。Mn含量 低于0. 时，铜合金管的耐蚁穴腐蚀性能不明显；随着Mn加入量的增加，铜合金管的力 学性能与耐蚁穴腐蚀性能越高，当Mn含量大于3%时，铜合金管的耐蚁穴腐蚀性能趋于相 同，且铜合金管的表面氧化增多、加工性能和工艺性能下降，给空调与制冷用管材的加工带 来很大的难度。P :0· 015 0. 04wt%铜合金在大气气氛中熔炼时，P作为铜的脱氧剂被添加。P的添加提高了铜熔体的 流动性。P含量不足0. 015wt%使铜合金因脱氧剂的不足致使氧含量增加而产生P的氧化 物，铸态下的铜合金致密性降低、晶粒粗大、加工性能降低；P含量超过0.(Mwt%时，P对所 述铜合金的上述影响效果趋于相同，且P达到一定含量后铜合金热传导率下降。混合稀土金属0. 001 0. Iwt %。在铜中添加适当含量的稀土金属元素，细化了晶粒、强化了晶界、提高了铜合金的 抗拉强度。同时即净化和降低了铜合金中有害元素的危坏性作用，又去除和降低了非金属 夹杂物在固态铜合金中的危坏性，并且适当添加稀土金属元素可明显提高的耐蚀性和抗局 部侵蚀倾向。稀土金属元素不足0.001wt%时，铜合金管的耐蚁穴腐蚀性能不明显，同时稀 土金属元素也起不到上述效果；当稀土金属元素超过0. lwt%，稀土元素不能起到细化晶 粒的效果反而恶化了组织，抗拉强度反而下降。并且稀土金属元素成为了合金元素，以第二 相形式存在与基体中，同时此时的铜合金耐蚁穴腐蚀性能和热传导率下降。B 0. 005 ~ 0. 015wt%在铜中添加适量的B，能细化铜晶粒，可以促进铜合金膜层的成长，进而提高了 铜合金耐蚁穴腐蚀性，并且能提高铜的力学性能与工艺性能，另外适量B的添加可以减少 水平连铸、轧制、拉伸、滚压成型等使用模具的磨损，有助于生产成本的降低。B含量不足 0. 005衬％时，铜合金达不到上述的效果；B含量超过0.015wt%时，B对所述铜合金的上述 影响效果趋于相同。选自311、!^、(0、1%、慰、0、11、及&之中一种或两种以上的元素。这些元素的合 计含量低于0. Iwt %。Sn、i^e、Co、Mg、Ni、Cr、Ti、&& 之中一种或两种以上的元素，与铜基体形成固溶体 或弥散分布于铜基体中，起到了细化晶粒、提高铜合金抗拉强度的效果，同时混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐腐蚀空调与制冷用的铜合金管，其特征在于，含有Ｍｎ：０．１～１．５ｗｔ％，Ｐ：０．０１５～０．０４ｗｔ％，混合稀土金属：０．００１～０．１ｗｔ％，余量为Ｃｕ及不可避免的杂质，并且平均晶粒度为０．００５～０．０３０ｍｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宏林，冯振国，赵金浩，岳学明，鲁长健，赵振，
申请(专利权)人：金龙精密铜管集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：41