專利名稱：銅合金無縫管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于空調(diào)機用熱交換器、冷凍機等的傳熱管或制冷劑管道的銅合金制無縫管。
背景技術(shù)：
以往以來，在室內(nèi)空調(diào)器、成套空調(diào)器等的空調(diào)機用熱交換器、冷凍機等的傳熱管或者制冷劑管道中，多數(shù)情況下采用無縫管，并一直使用著在強度和加工性、傳熱性等各種物理性質(zhì)以及材料和加工成本上保持平衡的磷脫氧銅管(Jis(日本工業(yè)標準)C1220T)。近年來，在這些熱交換器中，基于減輕重量或者降低成本的要求，有必要實現(xiàn)無縫管的薄壁化，而由于以往的磷脫氧銅管的強度低，所以薄壁化困難，需要開發(fā)一種取而代之的銅合金制無縫管。作為上述銅合金制無縫管，在國際公開第2008/041777號公報(專利文獻1)中， 公開了一種加工性優(yōu)良、強度高、由釬焊引起的強度降低較少的銅合金制無縫管?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 國際公開第2008/041777號公報(權(quán)利要求書)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題基于專利文獻1，可獲得加工性優(yōu)良、強度高、由釬焊引起的強度降低較少的銅合金制無縫管，但要求進一步提高性能。特別是，在熱交換器等的耐壓強度設(shè)計中，由于根據(jù)釬焊熱影響部分的材料強度來確定壁厚，因此，當由釬焊引起的熱強度降低少時，能夠良好地保持制作熱交換器時的加工性，并且同時能夠?qū)崿F(xiàn)傳熱管、制冷劑管的薄壁化，因而，需要一種強度高并且由釬焊引起的強度降低少的銅合金無縫管。因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種強度高并且由釬焊引起的強度降低少的銅合
金無縫管。解決課題的方法為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的課題，本發(fā)明人等反復(fù)進行了精心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過使銅合金以特定含量含有特定的元素，并且適當?shù)卦O(shè)定銅合金的晶粒度、Zr類析出物大小和分布密度，能夠獲得強度高并且由釬焊引起的強度降低少的銅合金無縫管，從而完成了本發(fā)明。S卩，本發(fā)明(1)提供一種銅合金無縫管，是通過加工銅合金來獲得，其特征在于，該銅合金含有Sn、Si和Al中的一種以上元素以及0. 01 0. 08質(zhì)量％的^ ，并且余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成；該銅合金中的Sn、ZruAl和&的含量滿足下式(1)，0. 4 彡 A+2B 彡 0. 85(1)
式(1)中，A表示SruSi和Al的合計含量(質(zhì)量％)，B表示Zr的含量(質(zhì)量％ )；該銅合金無縫管的平均晶粒度為30 μ m以下；并且，以10 600個/ μ m2的方式分布有0. 5 80nm大小的Zr類析出物。發(fā)明效果基于本發(fā)明，能夠提供一種強度高并且由釬焊引起的強度降低少的銅合金無縫管。


圖1是表示實施例3的滾軋加工后的溝槽形狀的圖。
具體實施例方式本發(fā)明的銅合金無縫管，是ー種通過加工銅合金來獲得的銅合金無縫管，其特征在干，該銅合金含有Sn、Si和Al中的ー種以上元素以及0. 01 0. 08質(zhì)量％的Zr，并且余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成；該銅合金中的Sn、Zn、Al和Zr的含量滿足下式(1)，0. 4 ^ A+2B ^ 0. 85(1)式(1)中，A表示SruSi和Al的合計含量(質(zhì)量％)，B表示Zr的含量(質(zhì)量％ )；該銅合金無縫管的平均晶粒度在30 μ m以下；并且，以10 600個/ μ m2的方式分布有0. 5 80nm大小的Zr類析出物。本發(fā)明的銅合金無縫管所涉及的銅合金，是含有Sn、Zn和Al中的ー種以上以及 0. 01 0. 08質(zhì)量％的Zr并且余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的銅合金，是該銅合金中的Sn、ZruAl和Zr的含量滿足下式(1)的無縫管用銅合金，0. 4 ^ A+2B ^ 0. 85(1)式(1)中，A表示Sn、Si和Al的合計含量(質(zhì)量％)，B表示Zr的含量(質(zhì)量％ )。此外，對SruSi和Al而言，該銅合金可以只含有Sn、Si和Al中的一種，或者也可以含有SruSi和Al中的兩種以上。并且，對SruSi和Al而言，當該銅合金只含有SruSi和 Al中的一種時，A的值是所含ー種元素的含量；當含有SruSi和Al中的兩種以上吋，A的值是所含兩種以上元素的合計含量。并且，該銅合金既可以是“含有Sn并且實質(zhì)上不含有Si和Al、即Sn的含量為0. 01 質(zhì)量％以上并且加的含量和Ai的含量均低于ο. οι質(zhì)量％的銅合金”，也可以是“含有加并且實質(zhì)上不含有Sn和Al、即Si的含量為0. 01質(zhì)量％以上并且Sn的含量和Al的含量均低于0. 01質(zhì)量％的銅合金”，也可以是“含有Al并且實質(zhì)上不含有Sn和Zn、即Al的含量為0. 01質(zhì)量％以上并且Sn的含量和Si的含量均低于0. 01質(zhì)量％的銅合金”，也可以是 “含有Sn和Si并且實質(zhì)上不含有Al、即Sn的含量和Si的含量均為0. 01質(zhì)量％以上并且 Al的含量低于0. 01質(zhì)量％的銅合金”，也可以是“含有Sn和Al并且實質(zhì)上不含有Zn、即Sn 的含量和Al的含量均為0. 01質(zhì)量％以上并且Zn的含量低于0. 01質(zhì)量％的銅合金”，也可以是“含有加和Al并且實質(zhì)上不含有Sn、即Si的含量和Al的含量均為0. 01質(zhì)量％以上并且Sn的含量低于0. 01質(zhì)量％的銅合金”，也可以是“Sn的含量、Zn的含量和Al的含量均為0. 01質(zhì)量％以上的銅合金”。并且，本發(fā)明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金，優(yōu)選為還滿足下述式( 并且 Zr的含量為0. 06質(zhì)量％以下的無縫管用的銅合金，0. 40 ≤ A (2)式O)中，A的定義與前述相同。本發(fā)明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金，是將SruSi和Al中的任一種元素或者兩種以上元素以及ττ作為必需元素來含有、并且余量是由Cu和不可避免的雜質(zhì)所構(gòu)成的銅合金。在本發(fā)明的銅合金無縫管中，SruSi和Al具有通過固溶強化來提高銅合金的強度的效果和提高在常溫下的延性的效果。另外，當采用這些元素時，可在比較低的溫度下進行合金化，因此在制造上是有利的。在本發(fā)明的銅合金無縫管中，&具有通過析出強化來提高銅合金強度的效果。并且，Zr具有在釬焊溫度不過量增高的前提下通過殘留ττ析出物并且抑制晶粒的粗大化來減小強度降低的效果。在本發(fā)明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金中，Zr的含量為0. 01 0. 08質(zhì)量％。 若銅合金中的^ 含量低于0.01質(zhì)量％，則會減小抑制晶粒粗大化的效果，由釬焊引起的強度降低加大，另外，即使將由Sn、Zn和Al帶來的固溶強化和由&帶來的析出強化加在一起，銅合金的強化也會不充分。另一方面，若銅合金中的Zr含量超過0.08質(zhì)量％，則會成為引發(fā)過量的析出固化、降低加工性的原因。例如，導(dǎo)致在嚴格的彎曲條件下進行的U形彎曲加工或者管端的擴管加工中的加工性降低等問題。在本發(fā)明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金中，A+2B為0. 4 0. 85，即滿足下式 ⑴0. 4 ≤ A+2B ≤ 0. 85(1)。即使銅合金中的^ 含量為0.08質(zhì)量％以下，若Sn、Si和Al的合計含量過多，則加工固化變得顯著，而且加工性、特別是冷拔加工性變差，需要追加中間退火工序，導(dǎo)致成本增大，并且還無法確保通過時效析出獲得微細且均勻的析出狀態(tài)所需的充分的冷加工加工度。因此，需要使A+2B為0.85以下。另外，通過將A+2B設(shè)定為0.4以上并且將^ 含量設(shè)定為0. 01質(zhì)量％以上，即使在需要嚴格的加工性的情況下，也可以最低限度地保持銅合金無縫管的強度。另一方面，若A+2B低于0. 4，則銅合金無縫管的強度不足。在本發(fā)明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金中，優(yōu)選A為0. 40以上，即滿足下式 (2)，并且ττ的含量為0. 06質(zhì)量％以下，0. 40 ≤ A (2)；特別優(yōu)選A為0. 43以上，即滿足下式Qa)，并且&的含量為0. 06質(zhì)量％以下，0. 43 ≤ A (2a)。如本發(fā)明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金，當為含有Ir等析出強化元素的銅合金時，一方面在通過時效析出來提高強度，而另一方面會引起延性的降低。在本發(fā)明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金中，為了抑制由延性的降低引起的對加工性的阻礙，將^ 含量的上限設(shè)為0. 08質(zhì)量％，但在需要嚴格的加工性時，例如，通過在嚴格的彎曲條件下進行υ形彎曲加工、管端的擴管加工，或者根據(jù)高性能化的要求而通過滾軋加工來制作難加エ的內(nèi)面溝槽形狀時，為了保持充分的加工性，優(yōu)選積極添加Sn、Si或Al。如上所述，Sn、 Zn和Al具有提高常溫下延性的效果，當Zr的含量為0. 01 0. 06質(zhì)量％吋，通過將Zr的含量調(diào)整為0. 06質(zhì)量％以下并且將SruSi和Al的合計總量調(diào)整為0. 40質(zhì)量％以上，起到改善加工性的效果。本發(fā)明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金中的P的含量，優(yōu)選為0. 004 0. 040 質(zhì)量1^，特別優(yōu)選為0. 015 0. 030質(zhì)量％。通過銅合金含有0. 004質(zhì)量％以上P元素，能夠使材料中的脫氧充分進行。另外，若銅合金中的P含量過多，則會降低銅合金的導(dǎo)熱性， 因此在用于傳熱管的情況下，特別優(yōu)選銅合金中的P含量為0. 040質(zhì)量％以下。在本發(fā)明的銅合金無縫管中，該銅合金的平均晶粒度在30 μ m以下，并且0. 5 80nm大小的Zr類析出物的分布密度為10 600個/μπι2。本發(fā)明的銅合金無縫管是在熱交換器等的制造中用于釬焊的無縫管。作為該釬焊的方法，可以舉出爐中釬焊、手工釬焊， 但用于釬焊的無縫管，其局部均在750 900°C的溫度下最長被暴露900秒。在該釬焊過程中，微細Zr類析出物發(fā)生再次固溶，因此導(dǎo)致銅合金晶粒的粗大化，且由焊釬引起無縫管的強度降低。因此，在本發(fā)明的銅合金無縫管中，通過將釬焊前的平均晶粒度、Zr類析出物大小和分布密度設(shè)定在適當?shù)姆秶?，即設(shè)定銅合金的平均晶粒度在30 μ m以下并且將0. 5 SOnm大小的Zr類析出物的分布密度設(shè)為10 600個/ μ m2，由此能夠抑制由釬焊引起的銅合金無縫管的強度降低。通過分散有微細Zr類析出物，能夠以釘扎效應(yīng)來抑制晶界的遷移，具有抑制晶粒發(fā)生粗大化的效果。由于微細^ 類析出物的一部分在釬焊加熱過程中發(fā)生固溶，由此會減小釘扎效應(yīng)，導(dǎo)致晶粒生長，但在本發(fā)明的銅合金無縫管中，通過將釬焊加熱前的Zr類析出物大小和分布密度設(shè)于適當?shù)姆秶鷥?nèi)，能夠降低由釬焊加熱引起的釘扎效應(yīng)的減少問題。因此，在本發(fā)明的銅合金無縫管中，即使因釬焊而保持在高溫的情況下，也能夠保持晶粒原來的微細狀態(tài)，且也能夠維持有助于強度的Zr類析出物的分散狀態(tài)。本發(fā)明銅合金無縫管所涉及的該銅合金的平均晶粒度為30 μπι以下。如前面所述，本發(fā)明的銅合金無縫管是被應(yīng)用于釬焊，因此，在時效處理后并且在釬焊前的該銅合金的平均晶粒度為30μπι以下。若銅合金的平均晶粒度超過上述范圍，盡管適宜地調(diào)節(jié)Zr類析出物的分布狀態(tài)且能夠抑制晶粒的粗大化，但由于原來的晶粒大，所以，釬焊后的結(jié)晶粒徑處于優(yōu)選范圍之外。本發(fā)明銅合金無縫管所涉及的該銅合金的Zr類析出物，是Cu3Zr、CuZr等的由Zr 和Cu所構(gòu)成的析出物，或者是由Zr和Cu以及其它ー種以上的金屬元素所構(gòu)成的析出物。在本發(fā)明的銅合金無縫管中，在釬焊加熱后也發(fā)揮釘扎效應(yīng)的該Zr類析出物的大小為0. 5 80nm。若該Zr類析出物大小低于上述范圍，則會導(dǎo)致在釬焊加熱時再次發(fā)生固溶并消失，或者導(dǎo)致減小至無助于提高強度的大小。另外，若該Zr類析出物的尺寸超過上述范圍，則無法充分獲得釬焊加熱時晶界的釘扎效應(yīng)。在本發(fā)明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金中，0. 5 SOnm大小的該Zr類析出物的分布密度為10 600個/μπι2。若上述大小的Zr類析出物的分布密度低于上述范圍， 則充分獲得晶界的釘扎效應(yīng)(ピン止め効果)所需的析出物的數(shù)目不足，并且在釬焊加熱時引起晶粒的粗大化，從而降低釬焊后的強度。另外，即使上述大小的Zr類析出物的分布密度超過上述范圍，也無法期待釘扎效應(yīng)進一步的提高，不僅如此，會成為減低加工性的原因，導(dǎo)致U形彎曲加工性或管端擴管加工性降低。當0.5 IOnm大小的該^ 類析出物的分布密度為100 600個/ μ m2時，對晶界釘扎效應(yīng)特別有效。在本發(fā)明的銅合金無縫管所涉及的該銅合金中，可以存在低于上述范圍大小的& 類析出物或者超過上述范圍大小的ττ類析出物。即，在銅合金中，即使存在低于上述范圍大小的^ 類析出物或者超過上述范圍大小的^ 類析出物，只要上述范圍內(nèi)大小的^ 類析出物的分布密度在上述范圍內(nèi)即可。本發(fā)明的銅合金無縫管中，由于ττ類析出物的大小和分散狀態(tài)得到最佳化，因此由釬焊引起的強度的降低小。具體而言，優(yōu)選下式C3)所示的強度下降率在800°C下加熱 30秒后為5%以下。在800°C下加熱30秒后的強度下降率為5%以下，成為能夠?qū)崿F(xiàn)比以往更薄的薄壁化的指標。強度下降率(％)=((釬焊前的強度-釬焊后的強度)/釬焊前的強度)X100(3)在式(3)中，強度是指拉伸強度(單位MPa)。另外，優(yōu)選釬焊前和釬焊后的拉伸強度在M5MPa以上。另外，由于本發(fā)明銅合金無縫管的Sn、Zn、Al和Ir的含量適宜，因此加工性良好。作為本發(fā)明銅合金無縫管的實施例，有未形成有內(nèi)面溝槽的內(nèi)光滑管(bare tube)和形成有內(nèi)面溝槽的內(nèi)溝槽管。針對本發(fā)明的銅合金無縫管的制造方法進行陳述。本發(fā)明的第一方式的銅合金無縫管的制造方法，是無縫管為內(nèi)光滑管時的制造方法。另外，本發(fā)明第二方式的銅合金無縫管的制造方法，是無縫管為內(nèi)溝槽管時的制造方法。本發(fā)明的第一方式的銅合金無縫管的制造方法，是依次施行鑄造工序、熱擠壓工序、冷加工工序以及時效處理，并在該熱擠壓工序與該時效處理之間不施行中間退火處理， 該冷加工工序的總加工度在90%以上的銅合金無縫管的制造方法。在本發(fā)明第一方式的銅合金無縫管的制造方法中，依次施行該鑄造工序、該熱擠壓工序、該冷加工工序和該時效處理。此外，所謂依次施行上述工序，并不是指在該鑄造工序后緊接著施行該熱擠壓工序、在該熱擠壓工序后緊接著施行該冷加工工序、在該冷加工工序后緊接著施行該時效處理的意思，而是指與該鑄造工序相比在其后施行該熱擠壓工序、與該熱擠壓工序相比在其后施行該冷加工工序、與該冷加工工序相比在其后施行該時效處理的意思。另外，本發(fā)明第二方式的銅合金無縫管的制造方法，是依次施行鑄造工序、熱擠壓工序、冷加工工序、中間退火處理(A)、滾軋加工工序以及時效處理，并在該熱擠壓工序與該中間退火處理(A)之間不施行中間退火處理，該冷加工工序的總加工度在90%以上的銅合金無縫管的制造方法。在本發(fā)明第二方式的銅合金無縫管的制造方法中，依次施行該鑄造工序、該熱擠壓工序、該冷加工工序、該中間退火處理(A)、該滾軋加工工序以及該時效處理。此外，所謂依次施行上述工序，并不是指在該鑄造工序后緊接著施行該熱擠壓工序、在該熱擠壓工序后緊接著施行該冷加工工序、在該冷加工工序后緊接著施行該中間退火處理(A)、在該中間退火處理(A)后緊接著施行該滾軋加工工序、在該滾軋加工工序后緊接著施行該時效處理的意思，而是指與該鑄造工序相比在其后施行該熱擠壓工序、與該熱擠壓工序相比在其后
7施行該冷加工エ序、與該冷加工エ序相比在其后施行該中間退火處理(A)、與該中間退火處理(A)相比在其后施行該滾軋加工エ序、與該滾軋加工エ序相比在其后施行該時效處理的本發(fā)明第一方式的銅合金無縫管的制造方法中的從該鑄造エ序至該冷加工エ序， 相同于本發(fā)明第二方式的銅合金無縫管的制造方法中的從該鑄造エ序至該冷加工エ序。本發(fā)明第一方式的銅合金無縫管的制造方法和本發(fā)明第二方式的銅合金無縫管的制造方法中的該鑄造エ序，是按照通常的方法進行溶解、鑄造，獲得配合有規(guī)定含量的規(guī)定元素的坯料(billet)的エ序。在該鑄造エ序中，例如，將銅金屬(Copper metal)和本發(fā)明銅合金無縫管的該銅合金所含有元素的原料金屬、或者將該含有元素和銅合金，以使本發(fā)明銅合金無縫管的銅合金中的含量達到規(guī)定含量的方式加以配合，并進行成分調(diào)節(jié)，接著使用高頻熔解爐等，從而鑄造坯料。由于Zr是活性金屬，熔解時的氧化損失大，因此在調(diào)節(jié)成分時需要對Zr熔解時的氧化損失加以考慮而進行配合。并且，在該鑄造エ序中，通過配合P可提高熔融金屬的流動性，因此，其鑄造性得以提高并且能夠抑制氣孔等鑄造缺陷的發(fā)生，另外，可獲得脫氧效果，因此可減少上述Zr 在熔解時的氧化損失。另外，若P的配合量過多，則銅合金中的P元素的含量會過多，會降低導(dǎo)熱性。因此，在該鑄造エ序中，優(yōu)選以銅合金中的P含量成為0. 004 0. 040質(zhì)量％的方式配合P，特別優(yōu)選以成為0. 015 0. 030質(zhì)量％的方式配合P。詳細而言，在該鑄造エ序中，調(diào)節(jié)通過施行該鑄造エ序所獲得的該坯料的化學(xué)組成，以使通過施行作為最終エ序的該時效處理所獲得的無縫管的化學(xué)組成成為本發(fā)明銅合金無縫管的化學(xué)組成。該坯料含有SruSi和Al中的ー種以上元素以及0.01 0. 08質(zhì)量％ 的Zr，余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且Sn、Zn、Al和Zr的含量滿足下式(1)，0. 4 ^ A+2B ^ 0. 85(1)式(1)中，A表示Sn、Si和Al的合計含量(質(zhì)量％)，B表示Zr的含量(質(zhì)量％ )。優(yōu)選該坯料中的Sn、Zn、Al和Zr的含量進ー步滿足下式( ，且Zr的含量為0. 06 質(zhì)量％以下，0. 40 ^ A (2)式O)中，A的定義與前述相同。并且，該坯料也可以含有P，此時P的含量為 0. 004 0. 04 質(zhì)量 ％。在本發(fā)明第一方式的銅合金無縫管的制造方法和本發(fā)明第二方式的銅合金無縫管的制造方法中，接著施行該熱擠壓エ序，以針對通過施行該鑄造エ序所獲得的坯料進行熱擠壓加工。在該熱擠壓エ序中，在該熱擠壓加工前以規(guī)定的溫度加熱該坯料后，進行該熱擠壓加工。該熱擠壓加工是通過芯棒擠壓來進行。即，對在加熱前預(yù)先已進行冷穿孔的坯料或者在擠壓前已進行熱穿孔的坯料中插入芯棒的狀態(tài)下進行熱擠壓，獲得熱擠壓無縫粗加工管。該熱擠壓エ序前，可進行均質(zhì)化處理。另外，也可以在該熱擠壓加工前加熱坯料時兼帶進行均質(zhì)化處理。將通過施行該熱擠壓エ序所獲得的該熱擠壓無縫粗加工管，在該熱擠壓エ序后迅速冷卻。該冷卻是通過將該熱擠壓無縫粗加工管向水中擠壓或者將熱擠壓后的該熱擠壓無縫粗加工管投入水中來進行。若該熱擠壓工序中的擠壓結(jié)束時開始至冷卻開始為止的時間過長、即從該坯料通過擠壓模具后開始至被擠壓的該熱擠壓無縫粗加工管最初與冷卻水相接觸為止的時間過長，則在此期間發(fā)生&的析出。并且，此時的析出物與該時效處理后所析出的析出物相比較大且分散狀態(tài)也零散，不具有阻止釬焊加熱時的晶界遷移的效果，而且，消耗掉通過此后的時效處理微細析出所需的^ ，應(yīng)極力避免發(fā)生上述析出。因此，優(yōu)選極力縮短從擠壓結(jié)束時開始至冷卻開始為止的時間。具體而言，優(yōu)選從擠壓結(jié)束時至冷卻開始為止的時間為2秒以下。接著，在本發(fā)明第一方式的銅合金無縫管的制造方法和本發(fā)明第二方式的銅合金無縫管的制造方法中，施行該冷加工工序，以對冷卻后的擠壓無縫粗加工管進行冷加工，減小管外徑和壁厚。該冷加工是指壓延加工、拉伸加工等的冷加工。并且，在該冷加工工序中， 可多次施行該壓延加工或該拉伸加工等的冷加工。另外，在本發(fā)明第一方式的銅合金無縫管的制造方法和本發(fā)明第二方式的銅合金無縫管的制造方法中，該冷加工工序是指所有在冷狀態(tài)(常溫狀態(tài)或低于重結(jié)晶溫度的狀態(tài))下進行的加工。該冷加工工序之后，本發(fā)明第一方式的銅合金無縫管的制造方法與本發(fā)明第二方式的銅合金無縫管的制造方法則不同，因此分別進行說明。在本發(fā)明第一方式的銅合金無縫管的制造方法中，在該冷加工工序后，接著對通過該冷加工工序所獲得的冷加工后的無縫粗加工管進行時效處理。該時效處理的處理溫度為400 650°C的溫度，通過以400 650°C的處理溫度來進行時效處理，獲得具有適宜的 ^ 類析出物大小和分布密度、具有適宜的銅合金晶粒度的本發(fā)明的銅合金無縫管。此外，適當?shù)剡x擇該時效處理的處理溫度和處理時間，以達到適宜的ττ類析出物大小和分布密度以及適宜的銅合金的晶粒度。此外，為了進行該時效處理，需要在進行該時效處理之前實施用于使ττ固溶于銅基體中的熔解化處理，但在本發(fā)明第一方式的銅合金無縫管的制造方法中，在該熱擠壓工序前的加熱中，兼帶進行該熔解化處理。并且，在本發(fā)明第一方式的銅合金無縫管的制造方法中，在該熱擠壓工序與該時效處理之間不進行中間退火處理，并使該期間的該冷加工工序的總加工度(截面減少率) 達到90%以上。此外，該冷加工工序的總加工度，是指在該冷加工工序中施行的最后的冷加工后的無縫粗加工管相對于該冷加工工序中最初施行的冷加工前的無縫粗加工管的加工度，由下式(4)所示的截面減少率來表示。截面減少率(％)=((管的加工前的截面積-管的加工后的截面積)/(管的加工前的截面積))X 100 (4)在本發(fā)明的第一銅合金無縫管的制造方法中，在進行該熱擠壓工序后至進行該時效處理前的期間，不進行中間退火處理，并且，通過使該冷加工工序的總加工度調(diào)整為上述范圍，由此可以使0. 5 80nm大小的該rLr類析出物以10 600個/ μ m2的分布密度來進行分布，優(yōu)選可以使0. 5 IOnm大小的該rLr類析出物以100 600個/ μ m2的分布密度來進行分布，并且可以使該時效處理后的晶粒達到微細化、即可使該銅合金的平均晶粒度達到30 μ m以下。由于通過冷加工所導(dǎo)入的加工變形在該時效處理中會成為ττ類析出物的析出場所，因此通過增大該冷加工的加工度，使所導(dǎo)入的加工變形變得均勻且微細，析出微細且均勻的^ 類析出物。
通過如此進行本發(fā)明第一方式的銅合金無縫管的制造方法，可獲得本發(fā)明的銅合
金無縫管。在本發(fā)明第二方式的銅合金無縫管的制造方法中，在該冷加工エ序后，接著實施該中間退火處理(A)，以將通過該冷加工エ序所獲得的冷加工后的無縫粗加工管加熱至 500 850°C。通過進行該中間退火處理(A)，易于在該滾軋加工エ序中進行滾軋加工。對該中間退火處理(A)中的保持溫度和保持時間而言，優(yōu)選為通過該滾軋加工エ序能夠加工形成規(guī)定的內(nèi)面溝槽的最低限度條件，即優(yōu)選盡量降低溫度并且盡量縮短時間。在本發(fā)明第二方式的銅合金無縫管的制造方法中，在進行該中間退火處理(A)后至施行該滾軋加工 エ序為止，不進行其它熱處理。即，該中間退火處理(A)是該滾軋加工エ序之前的熱處理。在本發(fā)明第二方式的銅合金無縫管的制造方法中，接著實施該滾軋加工エ序，以對該中間退火處理(A)后的無縫粗加工管進行滾軋加工。該滾軋加工是實施在管材料的內(nèi)面形成內(nèi)面溝槽的滾軋加工的エ序，并通過在該中間退火處理(A)后的無縫粗加工管內(nèi)，配置外表面實施了螺旋狀溝槽加工的滾軋插件，基于高速旋轉(zhuǎn)的多個軋制鋼球(Rolled Ball)，從管的外側(cè)進行推壓，從而在管的內(nèi)面轉(zhuǎn)印滾軋插件的溝槽來實施該滾軋加工(參照日本特開2003-191006號公根)。并且，通常，在進行該中間退火處理(A)后進行縮徑加 エ，然后進行該滾軋加工エ序。在本發(fā)明第二方式的銅合金無縫管的制造方法中，接著對通過該滾軋加工エ序所獲得的滾軋加工后的內(nèi)溝槽管進行時效處理。該時效處理的處理溫度為400 650°C的溫度，通過以400 650°C的處理溫度來進行時效處理，獲得具有適當?shù)腪r類析出物大小和分布密度、具有適當?shù)你~合金晶粒度的本發(fā)明的銅合金無縫管。此外，適宜選擇該時效處理的處理溫度和處理時間，以形成適當?shù)腪r類析出物大小和分布密度、以及適當?shù)你~合金的晶權(quán)度，。此外，為了進行該時效處理，需要在進行該時效處理前進行用于使Zr固溶于銅基體中的熔解化處理，但在本發(fā)明第二方式的銅合金無縫管的制造方法中，在該熱擠壓エ序前的加熱中，兼帯進行該熔解化處理。并且，在本發(fā)明第二方式的銅合金無縫管的制造方法中，在該熱擠壓エ序與該中間退火處理(A)之間不進行中間退火處理，并使該期間的該冷加工エ序的總加工度(截面減少率)達到90%以上。此外，該冷加工エ序的總加工度，是指在該冷加工エ序中最后施行的冷加工后的無縫粗加工管相對于該冷加工エ序中最初施行的冷加工前的無縫粗加工管的加工度。在本發(fā)明第二銅合金無縫管的制造方法中，在進行該熱擠壓エ序后至進行該中間退火處理(A)前的期間，不進行中間退火處理，并且通過使該冷加工エ序的總加工度調(diào)整為上述范圍，由此能夠使0. 5 80nm大小的該Zr類析出物以10 600個/ μ m2的分布密度來進行分布，優(yōu)選能夠使0. 5 IOnm大小的該Zr類析出物以100 600個/ μ m2的分布密度來進行分布，并且能夠使該時效處理后的晶粒達到微細化、即能夠使該銅合金的平均晶粒度達到30 μ m以下。由于通過冷加工所導(dǎo)入的加工變形在該時效處理中會成為Zr類析出物的析出場所，因此通過增大該冷加工的加工度，使所導(dǎo)入的加工變形變得均勻且微細， 析出微細且均勻的Zr類析出物。另外，通過進行該中間退火處理(A)，銅合金發(fā)生重結(jié)晶， 但為了使該重結(jié)晶粒盡量保持在微細的狀態(tài)，在進行該熱擠壓ェ序后至進行該中間退火處理(A)前為止的期間，不施行中間退火處理，以便盡量保持如上所述的均勻且微細的加工變形。如此地，通過采用本發(fā)明第二方式的銅合金無縫管的制造方法，可獲得本發(fā)明的銅合金無縫管。采用本發(fā)明第一方式的銅合金無縫管的制造方法所制作的本發(fā)明的銅合金無縫管(內(nèi)光滑管)，可被纏繞成卷材狀，并主要作為制冷劑管道使用。并且，采用本發(fā)明第二方式的銅合金無縫管的制造方法所制作的本發(fā)明的銅合金無縫管(內(nèi)溝槽管)，可被纏繞成卷材狀，并作為熱交換器的傳熱管應(yīng)用于交叉翅片管型熱交換器的制作中。<當本發(fā)明的銅合金無縫管用于交叉翅片管型熱交換器用的傳熱管時>該交叉翅片管型熱交換器，具有空氣側(cè)的鋁板翅片和制冷劑側(cè)的傳熱管被一體地組裝的構(gòu)成。針對該交叉翅片管型熱交換器的制造工序進行說明。在該交叉翅片管型熱交換器的制造工序中，首先，通過沖壓加工等，制作形成有多個規(guī)定的裝配孔的鋁板翅片。接著，對所獲得的鋁板翅片進行層疊后，將傳熱管插入該裝配孔的內(nèi)部。該傳熱管，是通過對銅合金無縫管進行規(guī)定尺寸的切割和U形彎曲加工來制作而成，其中，所述銅合金無縫管是采用該滾軋加工工序在內(nèi)面形成有溝槽的本發(fā)明的銅合金無縫管。接著，將該傳熱管在該鋁板翅片上進行擴管固定，并對與施行了 U形彎曲加工一側(cè)相反側(cè)的傳熱管端部進行擴管加工，從而插入U形彎管后，進行釬焊來制作熱交換器。在上述制造工序中，無縫管要被施以U形彎曲加工和管端擴管加工等強加工，因此，其加工性必須良好。作為加工性良好的相反一面，希望強度不要過高。為此，對無縫管而言，需要極力減小由釬焊引起的強度降低問題。并且，如上所述，由于優(yōu)化了本發(fā)明銅合金無縫管的ττ類析出物的大小和分散密度，因此由釬焊引起的強度的降低小。<當本發(fā)明的銅合金無縫管用于制冷劑管道時>作為制冷劑管道，例如，在使用了二氧化碳制冷劑的熱水機中，用于連接構(gòu)成熱泵循環(huán)的壓縮機、蒸發(fā)器、膨脹閥、散熱器的管道中。在上述管道連接部中，將一端的管端進行擴管并將另一端的管端插入該擴管部，然后進行釬焊來進行制作。此時，也與作為傳熱管使用時相同地，由于施以管端擴管加工等的強加工，需要加工性良好。實施例下面，舉出實施例更具體地說明本發(fā)明，但這些只不過是示例而已，并不對本發(fā)明進行限制。針對本發(fā)明的銅合金無縫管中的內(nèi)光滑管的例子進行說明。實施例1 (No. 1 9、17 26)和比較例1 (No. 10 16)使用Cu、Sn、ai和Al的金屬或者廢金屬(scrap，^夕，^ )以及Culr母合金和Cu-P母合金，配合成表1所示的成分，通過采用高頻熔解爐，制造出直徑為254mm的鑄塊。接著，將該鑄塊加熱至930°C后，在該溫度下進行熱擠壓操作，以形成81mm外徑X8mm壁厚的管(擠壓粗加工管)。此外，通過水中擠壓的方式進行熱擠壓。并且，通過熱擠壓前的加熱來兼帶進行熔解化(固溶化)處理。接著，進行冷壓延和冷拉伸，獲得9. 52mm外徑X0. 8mm壁厚的管(冷拉伸管)。
接著，在批次處理爐內(nèi)，在非氧化性環(huán)境中，以600°C進行30分鐘的時效處理，獲
得無縫管。此外，在熱擠壓與時效處理之間，不施行中間退火。并且，此時，冷壓延和冷拉伸的合計冷加工度、即冷加工エ序的總加工度(截面減少率)為98.8%。(評價)1.釬焊前的無縫管的組織〈平均晶粒度〉針對實施例1和比較例1的無縫管，在管的圓周方向的截面中，采用JISH0501中所規(guī)定的比較法來測定晶粒度，將任意10個部位的平均值作為平均晶粒度。將其結(jié)果示于表2中?！碯r類析出物的分布密度>通過透射電子顯微鏡觀察，進行Zr類析出物分布密度的評價。對電子顯微鏡觀察用的試樣的調(diào)節(jié)而言，將從前述實施例1和比較例1的無縫管切出的試樣，首先通過金剛砂紙進行濕式研磨使其厚度成為0. 2mm，然后，使用將磷酸和甲醇以13的體積比加以混合的溶液進行電解研磨來形成薄膜。并且，采用加速電壓200kV，對所獲得的薄膜進行透射電子顯微鏡觀察。在透射電子顯微鏡觀察中，從以20000倍的倍率所拍攝的電子顯微鏡照片的 0. 5 μ mXO. 4 μ m的視野中，統(tǒng)計0. 5 80nm大小的析出物數(shù)目和0. 5 IOnm大小的析出物數(shù)目。在統(tǒng)計析出物吋，通過使用了等厚干涉條紋的膜厚測定法，基于膜厚變化為線形的假定來求出平均膜厚，并將體積比率換算成面積比率。此外，Zr類析出物有的呈圓盤狀，在電子顯微鏡照片中有時被拍攝成細長形狀。因此，將ー個析出物圖像上最長的徑(直徑)作為該析出物的尺寸。并且，在統(tǒng)計析出物數(shù)目吋，對于數(shù)目超過200個的情況，從0. 5 μ mX 0. 4 μ m的視野中，任意挑選3處通過10萬倍的倍率拍攝的更狹窄的0. 1 μ mXO. 08 μ m的視野，對該視野中的析出物進行統(tǒng)計并根據(jù)其平均值進行評價。根據(jù)下述等級來評價析出物的密度。等級1 低于10個/μ m2等級2 :10 100 個/μ m2等級3 :100 600 個/μ m2等級4 超過600個/μ m2此外，對0. 5 SOnm大小的析出物的密度而言，等級2、等級3符合本發(fā)明的范圍。 將其結(jié)果示于表2中。2.加工性通過采用圓錐狀插件進行的擴管試驗，對釬焊前的無縫管進行加工性試驗。即使將管端的外徑擴管至擴管前外徑的3倍后也不產(chǎn)生裂紋的情況，判定為合格“〇”，將產(chǎn)生裂紋的情況判定為不合格“ X ”。將其結(jié)果示于表2中。3.釬焊前后的機械性能通過與釬焊時管的溫度上升相同的條件，在800°C下進行加熱30秒，評價其加熱前后的機械性能(拉伸強度和延伸率)。
通過拉伸試驗來評價機械性能，并依照JIS Z2241測定了拉伸強度和延伸率。將其結(jié)果示于表3中。并且，通過與測定釬焊前無縫管組織的平均晶粒度同樣地進行操作，測定釬焊后無縫管組織的平均晶粒度。將其結(jié)果示于表3中。表 權(quán)利要求
1.ー種銅合金無縫管，通過加工銅合金來獲得，其特征在干，該銅合金含有Sn、Zn和Al中的ー種以上元素以及0. 01 0. 08質(zhì)量％的Zr，且余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成；該銅合金中的Sn、ZruAl和Zr的含量滿足下式(1)， 0. 4 彡 A+2B く 0. 85(1)式(1)中，A表示Sn、Si和Al的合計含量，B表示Zr的含量，含量単位為質(zhì)量％ ； 該銅合金無縫管的平均晶粒度為30 μ m以下；并且，以10 600個/ μ m2的方式分布有0. 5 80nm大小的Zr類析出物。
2.如權(quán)利要求1所述的銅合金無縫管，其特征在干，Sn含量為0.01質(zhì)量％以上，并且 Zn含量和Al含量均低于0. 01質(zhì)量％。
3.如權(quán)利要求1所述的銅合金無縫管，其特征在干，Si含量為0.01質(zhì)量％以上，并且 Sn含量和Al含量均低于0. 01質(zhì)量％。
4.如權(quán)利要求1所述的銅合金無縫管，其特征在干，Al含量為0.01質(zhì)量％以上，并且 Sn含量和Si含量均低于0. 01質(zhì)量％。
5.如權(quán)利要求1 4中任ー項所述的銅合金無縫管，其特征在干，所述銅合金中的Sn、Zn、Al和Zr的含量還滿足下式( ，并且Zr含量為0. 06質(zhì)量％ 以下，.0. 40 ≤ A (2) 式O)中，A的定義與前述相同。
6.如權(quán)利要求1 5中任ー項所述的銅合金無縫管，其特征在干，P的含量為0.004 .0. 04質(zhì)量％。
全文摘要
本發(fā)明提供一種強度高并且由釬焊引起的強度降低少的銅合金無縫管。上述銅合金無縫管是通過加工銅合金來獲得，其特征在于，該銅合金含有Sn、Zn和Al中的一種以上元素以及0.01～0.08質(zhì)量％的Zr，余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成；該銅合金中的Sn、Zn、Al和Zr的含量滿足下式(1)0.4≤A+2B≤0.85，且在該式(1)中，A表示Sn、Zn和Al的合計含量(質(zhì)量％)，B表示Zr的含量(質(zhì)量％)；該銅合金無縫管的平均晶粒度在30μm以下，0.5～80nm大小的Zr類析出物以10～600個/μm2進行分布。
文檔編號C22C9/02GK102575319SQ20108004733
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者安藤哲也, 玉川博一 申請人:住友輕金屬工業(yè)株式會社