[发明专利]一种高性能铜/铝双金属毛细管的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及双金属毛细管材制备技术领域，提供了一种可用于界面达到冶金结合状态的高性能铜/铝双金属毛细管的生产方法。

技术背景：

铜和铜合金毛细管是规格范围为Φ（0.5～6.1）mm×（0.1～0.8）mm（外径×壁厚，下同）的一类直径较小、壁厚较薄的管材，是中央空调、现代家用电器、仪器、仪表中广泛应用的重要原材料。其特点是加工难度大，附加值高。随着我国装备制造业、家电产业的迅速发展，铜和铜合金毛细管的市场需求越来越大。然而，近年来由于国际铜价高位运行，使铜管在空调成本中的比例提高到约25%，显著影响企业盈利能力和竞争力，迫切需要理想的替代材料。铝是另一种具有良好导热性能的材料，热导率约为铜的60%，加工性能良好，而且铝资源丰富，价格低廉。采用纯铝毛细管替代纯铜毛细管用作热交换管材的工作受到重视。然而问题是，如果空调中完全采用纯铝冷凝管替代纯铜管，空调的能效比指标达不到国家标准规定要求，要达到国标要求必须加大冷凝器和蒸发器的尺寸，导致生产成本上升。铜/铝双金属毛细管是一种典型的层状复合材料，是通过在铜管的内表面或外表面覆盖一层铝制成。相对于单一铜管和铝管，铜铝复合管结合了铜优良的导热性和铝较好的导热性能和低廉的价格，可以在保证热交换性能达到空调等产品国家标准的前提下，显著降低材料成本，这对于降低企业生产成本，提高企业竞争力具有重要意义。

目前双金属复合管的制备方法主要有：拉拔复合、液压胀形复合和爆炸焊接等方法。拉拔法[见：俞家正，金属复合管及制作方法和管接结构，中国发明专利，CN1186921A，1998-07-08]和液压胀形法[见：王学生，李培宁，液压胀合有缝不锈钢管衬里复合管的制造技术，压力容器，2001，18（4）：50-52]等冷加工复合法通常都是由基层材料或基、覆层材料产生少量的塑性变形来获得过盈配合而实现复合的，制备出的复合管界面结合强度低，双层金属变形协调性差，难以制成毛细管。爆炸焊接法是依靠炸药爆炸产生的较大压力，使两种金属在界面处实现固相焊接而复合在一起的方法，其特点是复合管界面结合强度高，但操作危险性高，生产效率低、内外层厚度不均匀，制成毛细管后难以保证内外层金属的厚度要求。

发明内容：

为解决上述工艺存在的问题，本发明的目的是提供一种采用热旋（高温旋转锻造，简称“热旋”）结合拉拔成形制备铜/铝双金属毛细管的方法。该方法是利用旋锻过程中产生的三向压应力变形，实现大道次变形量，同时在高温作用下实现复合管的冶金结合；之后采用游动芯头拉拔或/和空拉拔加工，并结合中间退火，得到高性能铜/铝双金属毛细管。本发明所述铜/铝双金属包括以铜作为复合管的内层和外层的情况，而所述铜包括纯铜和铜合金，铝包括纯铝和变形铝合金。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：采用热旋的方法制备尺寸为Φ（7.0～15.0）mm×（0.5～2.0）mm的冶金结合铜/铝复合管，经内外表面酸洗后，直接进行多道次的拉拔加工，结合中间退火，获得尺寸为Φ（0.5～6.1）mm×（0.1～0.8）mm的铜/铝双金属毛细管。其中，所述多道次拉拔可以采用直拉或盘拉，包括游动芯头拉拔或/和空拉拔；拉拔道次断面减缩率在10%～40%之间；拉拔累积断面减缩率达到70%左右时，需进行一次中间退火；所述中间退火工艺为退火温度300℃～400℃，退火时间10～30min；拉拔过程中施加润滑，润滑油可采用矿物油或植物油；拉拔速度为1～20mm/min。

本发明的具体步骤如下：

步骤1：热旋制备小直径冶金结合铜/铝复合管，工艺为：将铜管套入铝管内，插入涂上石墨乳的芯棒后在200℃～500℃下进行一道次断面减缩率50%以上的热旋，制得尺寸为Φ（7.0～15.0）mm×（0.5～2.0）mm的冶金结合铜/铝复合管；

步骤2：表面清洗后，经多道次的游动芯头拉拔，使复合管尺寸达到外径Φ6.1mm、壁厚0.825mm以下；其中，拉拔道次断面减缩率在10%～40%之间，拉拔累积断面减缩率达到70%左右时，需进行一次中间退火；

步骤3：当管材外径小于Φ2.0mm时，采用多道次空拉拔，拉拔道次断面减缩率在10%～40%之间，拉拔累积断面减缩率达到70%左右时，需进行一次中间退火再继续拉拔，最终获得尺寸为Φ（0.5～2.0）mm×（0.1～0.5）mm的铜/铝双金属毛细管。

本发明具有如下优点：

1、本发明采用热旋制备小尺寸铜/铝复合管，然后直接拉拔加工，工艺和设备简单、模具寿命高、生产成本低。