CN102575319A - 铜合金无缝管 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种强度高并且由钎焊引起的强度降低少的铜合金无缝管。上述铜合金无缝管是通过加工铜合金来获得，其特征在于，该铜合金含有Sn、Zn和Al中的一种以上元素以及0.01～0.08质量％的Zr，余量由Cu和不可避免的杂质构成；该铜合金中的Sn、Zn、Al和Zr的含量满足下式(1)：0.4≤A+2B≤0.85，且在该式(1)中，A表示Sn、Zn和Al的合计含量(质量％)，B表示Zr的含量(质量％)；该铜合金无缝管的平均晶粒度在30μm以下，0.5～80nm大小的Zr类析出物以10～600个/μm²进行分布。

Description

铜合金无缝管

技术领域

本发明涉及一种应用于空调机用热交换器、冷冻机等的传热管或制冷剂管道的铜合金制无缝管。

背景技术

以往以来，在室内空调器、成套空调器等的空调机用热交换器、冷冻机等的传热管或者制冷剂管道中，多数情况下采用无缝管，并一直使用着在强度和加工性、传热性等各种物理性质以及材料和加工成本上保持平衡的磷脱氧铜管(JIS(日本工业标准)C1220T)。

近年来，在这些热交换器中，基于减轻重量或者降低成本的要求，有必要实现无缝管的薄壁化，而由于以往的磷脱氧铜管的强度低，所以薄壁化困难，需要开发一种取而代之的铜合金制无缝管。

作为上述铜合金制无缝管，在国际公开第2008/041777号公报(专利文献1)中，公开了一种加工性优良、强度高、由钎焊引起的强度降低较少的铜合金制无缝管。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2008/041777号公报(权利要求书)

发明内容

发明要解决的课题

基于专利文献1，可获得加工性优良、强度高、由钎焊引起的强度降低较少的铜合金制无缝管，但要求进一步提高性能。特别是，在热交换器等的耐压强度设计中，由于根据钎焊热影响部分的材料强度来确定壁厚，因此，当由钎焊引起的热强度降低少时，能够良好地保持制作热交换器时的加工性，并且同时能够实现传热管、制冷剂管的薄壁化，因而，需要一种强度高并且由钎焊引起的强度降低少的铜合金无缝管。

因此，本发明的目的在于，提供一种强度高并且由钎焊引起的强度降低少的铜合金无缝管。

解决课题的方法

为了解决上述现有技术中的课题，本发明人等反复进行了精心研究，结果发现，通过使铜合金以特定含量含有特定的元素，并且适当地设定铜合金的晶粒度、Zr类析出物大小和分布密度，能够获得强度高并且由钎焊引起的强度降低少的铜合金无缝管，从而完成了本发明。

即，本发明(1)提供一种铜合金无缝管，是通过加工铜合金来获得，其特征在于，

该铜合金含有Sn、Zn和Al中的一种以上元素以及0.01～0.08质量％的Zr，并且余量由Cu和不可避免的杂质构成；

该铜合金中的Sn、Zn、Al和Zr的含量满足下式(1)，

0.4≤A+2B≤0.85(1)

式(1)中，A表示Sn、Zn和Al的合计含量(质量％)，B表示Zr的含量(质量％)；

该铜合金无缝管的平均晶粒度为30μm以下；

并且，以10～600个/μm²的方式分布有0.5～80nm大小的Zr类析出物。

发明效果

基于本发明，能够提供一种强度高并且由钎焊引起的强度降低少的铜合金无缝管。

附图说明

图1是表示实施例3的滚轧加工后的沟槽形状的图。

具体实施方式

本发明的铜合金无缝管，是一种通过加工铜合金来获得的铜合金无缝管，其特征在于，

该铜合金含有Sn、Zn和Al中的一种以上元素以及0.01～0.08质量％的Zr，并且余量由Cu和不可避免的杂质构成；

该铜合金中的Sn、Zn、Al和Zr的含量满足下式(1)，

0.4≤A+2B≤0.85(1)

式(1)中，A表示Sn、Zn和Al的合计含量(质量％)，B表示Zr的含量(质量％)；

该铜合金无缝管的平均晶粒度在30μm以下；

并且，以10～600个/μm²的方式分布有0.5～80nm大小的Zr类析出物。

本发明的铜合金无缝管所涉及的铜合金，是含有Sn、Zn和Al中的一种以上以及0.01～0.08质量％的Zr并且余量由Cu和不可避免的杂质构成的铜合金，

是该铜合金中的Sn、Zn、Al和Zr的含量满足下式(1)的无缝管用铜合金，

0.4≤A+2B≤0.85(1)

式(1)中，A表示Sn、Zn和Al的合计含量(质量％)，B表示Zr的含量(质量％)。

此外，对Sn、Zn和Al而言，该铜合金可以只含有Sn、Zn和Al中的一种，或者也可以含有Sn、Zn和Al中的两种以上。并且，对Sn、Zn和Al而言，当该铜合金只含有Sn、Zn和Al中的一种时，A的值是所含一种元素的含量；当含有Sn、Zn和Al中的两种以上时，A的值是所含两种以上元素的合计含量。

并且，该铜合金既可以是“含有Sn并且实质上不含有Zn和Al、即Sn的含量为0.01质量％以上并且Zn的含量和Al的含量均低于0.01质量％的铜合金”，也可以是“含有Zn并且实质上不含有Sn和Al、即Zn的含量为0.01质量％以上并且Sn的含量和Al的含量均低于0.01质量％的铜合金”，也可以是“含有Al并且实质上不含有Sn和Zn、即Al的含量为0.01质量％以上并且Sn的含量和Zn的含量均低于0.01质量％的铜合金”，也可以是“含有Sn和Zn并且实质上不含有Al、即Sn的含量和Zn的含量均为0.01质量％以上并且Al的含量低于0.01质量％的铜合金”，也可以是“含有Sn和Al并且实质上不含有Zn、即Sn的含量和Al的含量均为0.01质量％以上并且Zn的含量低于0.01质量％的铜合金”，也可以是“含有Zn和Al并且实质上不含有Sn、即Zn的含量和Al的含量均为0.01质量％以上并且Sn的含量低于0.01质量％的铜合金”，也可以是“Sn的含量、Zn的含量和Al的含量均为0.01质量％以上的铜合金”。

并且，本发明的铜合金无缝管所涉及的该铜合金，优选为还满足下述式(2)并且Zr的含量为0.06质量％以下的无缝管用的铜合金，

0.40≤A  (2)

式(2)中，A的定义与前述相同。

本发明的铜合金无缝管所涉及的该铜合金，是将Sn、Zn和Al中的任一种元素或者两种以上元素以及Zr作为必需元素来含有、并且余量是由Cu和不可避免的杂质所构成的铜合金。

在本发明的铜合金无缝管中，Sn、Zn和Al具有通过固溶强化来提高铜合金的强度的效果和提高在常温下的延性的效果。另外，当采用这些元素时，可在比较低的温度下进行合金化，因此在制造上是有利的。

在本发明的铜合金无缝管中，Zr具有通过析出强化来提高铜合金强度的效果。并且，Zr具有在钎焊温度不过量增高的前提下通过残留Zr析出物并且抑制晶粒的粗大化来减小强度降低的效果。

在本发明的铜合金无缝管所涉及的该铜合金中，Zr的含量为0.01～0.08质量％。若铜合金中的Zr含量低于0.01质量％，则会减小抑制晶粒粗大化的效果，由钎焊引起的强度降低加大，另外，即使将由Sn、Zn和Al带来的固溶强化和由Zr带来的析出强化加在一起，铜合金的强化也会不充分。另一方面，若铜合金中的Zr含量超过0.08质量％，则会成为引发过量的析出固化、降低加工性的原因。例如，导致在严格的弯曲条件下进行的U形弯曲加工或者管端的扩管加工中的加工性降低等问题。

在本发明的铜合金无缝管所涉及的该铜合金中，A+2B为0.4～0.85，即满足下式(1)：

0.4≤A+2B≤0.85(1)。

即使铜合金中的Zr含量为0.08质量％以下，若Sn、Zn和Al的合计含量过多，则加工固化变得显著，而且加工性、特别是冷拔加工性变差，需要追加中间退火工序，导致成本增大，并且还无法确保通过时效析出获得微细且均匀的析出状态所需的充分的冷加工加工度。因此，需要使A+2B为0.85以下。另外，通过将A+2B设定为0.4以上并且将Zr含量设定为0.01质量％以上，即使在需要严格的加工性的情况下，也可以最低限度地保持铜合金无缝管的强度。另一方面，若A+2B低于0.4，则铜合金无缝管的强度不足。

在本发明的铜合金无缝管所涉及的该铜合金中，优选A为0.40以上，即满足下式(2)，并且Zr的含量为0.06质量％以下，

0.40≤A    (2)；

特别优选A为0.43以上，即满足下式(2a)，并且Zr的含量为0.06质量％以下，

0.43≤A  (2a)。

如本发明的铜合金无缝管所涉及的该铜合金，当为含有Zr等析出强化元素的铜合金时，一方面在通过时效析出来提高强度，而另一方面会引起延性的降低。在本发明的铜合金无缝管所涉及的该铜合金中，为了抑制由延性的降低引起的对加工性的阻碍，将Zr含量的上限设为0.08质量％，但在需要严格的加工性时，例如，通过在严格的弯曲条件下进行U形弯曲加工、管端的扩管加工，或者根据高性能化的要求而通过滚轧加工来制作难加工的内面沟槽形状时，为了保持充分的加工性，优选积极添加Sn、Zn或Al。如上所述，Sn、Zn和Al具有提高常温下延性的效果，当Zr的含量为0.01～0.06质量％时，通过将Zr的含量调整为0.06质量％以下并且将Sn、Zn和Al的合计总量调整为0.40质量％以上，起到改善加工性的效果。

本发明的铜合金无缝管所涉及的该铜合金中的P的含量，优选为0.004～0.040质量％，特别优选为0.015～0.030质量％。通过铜合金含有0.004质量％以上P元素，能够使材料中的脱氧充分进行。另外，若铜合金中的P含量过多，则会降低铜合金的导热性，因此在用于传热管的情况下，特别优选铜合金中的P含量为0.040质量％以下。

在本发明的铜合金无缝管中，该铜合金的平均晶粒度在30μm以下，并且0.5～80nm大小的Zr类析出物的分布密度为10～600个/μm²。本发明的铜合金无缝管是在热交换器等的制造中用于钎焊的无缝管。作为该钎焊的方法，可以举出炉中钎焊、手工钎焊，但用于钎焊的无缝管，其局部均在750～900℃的温度下最长被暴露900秒。在该钎焊过程中，微细Zr类析出物发生再次固溶，因此导致铜合金晶粒的粗大化，且由焊钎引起无缝管的强度降低。

因此，在本发明的铜合金无缝管中，通过将钎焊前的平均晶粒度、Zr类析出物大小和分布密度设定在适当的范围，即设定铜合金的平均晶粒度在30μm以下并且将0.5～80nm大小的Zr类析出物的分布密度设为10～600个/μm²，由此能够抑制由钎焊引起的铜合金无缝管的强度降低。通过分散有微细Zr类析出物，能够以钉扎效应来抑制晶界的迁移，具有抑制晶粒发生粗大化的效果。由于微细Zr类析出物的一部分在钎焊加热过程中发生固溶，由此会减小钉扎效应，导致晶粒生长，但在本发明的铜合金无缝管中，通过将钎焊加热前的Zr类析出物大小和分布密度设于适当的范围内，能够降低由钎焊加热引起的钉扎效应的减少问题。因此，在本发明的铜合金无缝管中，即使因钎焊而保持在高温的情况下，也能够保持晶粒原来的微细状态，且也能够维持有助于强度的Zr类析出物的分散状态。

本发明铜合金无缝管所涉及的该铜合金的平均晶粒度为30μm以下。如前面所述，本发明的铜合金无缝管是被应用于钎焊，因此，在时效处理后并且在钎焊前的该铜合金的平均晶粒度为30μm以下。若铜合金的平均晶粒度超过上述范围，尽管适宜地调节Zr类析出物的分布状态且能够抑制晶粒的粗大化，但由于原来的晶粒大，所以，钎焊后的结晶粒径处于优选范围之外。

本发明铜合金无缝管所涉及的该铜合金的Zr类析出物，是Cu₃Zr、CuZr等的由Zr和Cu所构成的析出物，或者是由Zr和Cu以及其它一种以上的金属元素所构成的析出物。

在本发明的铜合金无缝管中，在钎焊加热后也发挥钉扎效应的该Zr类析出物的大小为0.5～80nm。若该Zr类析出物大小低于上述范围，则会导致在钎焊加热时再次发生固溶并消失，或者导致减小至无助于提高强度的大小。另外，若该Zr类析出物的尺寸超过上述范围，则无法充分获得钎焊加热时晶界的钉扎效应。

在本发明的铜合金无缝管所涉及的该铜合金中，0.5～80nm大小的该Zr类析出物的分布密度为10～600个/μm²。若上述大小的Zr类析出物的分布密度低于上述范围，则充分获得晶界的钉扎效应(ピン止め効果)所需的析出物的数目不足，并且在钎焊加热时引起晶粒的粗大化，从而降低钎焊后的强度。另外，即使上述大小的Zr类析出物的分布密度超过上述范围，也无法期待钉扎效应进一步的提高，不仅如此，会成为减低加工性的原因，导致U形弯曲加工性或管端扩管加工性降低。当0.5～10nm大小的该Zr类析出物的分布密度为100～600个/μm²时，对晶界钉扎效应特别有效。

在本发明的铜合金无缝管所涉及的该铜合金中，可以存在低于上述范围大小的Zr类析出物或者超过上述范围大小的Zr类析出物。即，在铜合金中，即使存在低于上述范围大小的Zr类析出物或者超过上述范围大小的Zr类析出物，只要上述范围内大小的Zr类析出物的分布密度在上述范围内即可。

本发明的铜合金无缝管中，由于Zr类析出物的大小和分散状态得到最佳化，因此由钎焊引起的强度的降低小。具体而言，优选下式(3)所示的强度下降率在800℃下加热30秒后为5％以下。在800℃下加热30秒后的强度下降率为5％以下，成为能够实现比以往更薄的薄壁化的指标。

强度下降率(％)＝((钎焊前的强度-钎焊后的强度)/钎焊前的强度)×100(3)

在式(3)中，强度是指拉伸强度(单位：MPa)。

另外，优选钎焊前和钎焊后的拉伸强度在245MPa以上。

另外，由于本发明铜合金无缝管的Sn、Zn、Al和Zr的含量适宜，因此加工性良好。

作为本发明铜合金无缝管的实施例，有未形成有内面沟槽的内光滑管(bare tube)和形成有内面沟槽的内沟槽管。

针对本发明的铜合金无缝管的制造方法进行陈述。本发明的第一方式的铜合金无缝管的制造方法，是无缝管为内光滑管时的制造方法。另外，本发明第二方式的铜合金无缝管的制造方法，是无缝管为内沟槽管时的制造方法。

本发明的第一方式的铜合金无缝管的制造方法，是依次施行铸造工序、热挤压工序、冷加工工序以及时效处理，并在该热挤压工序与该时效处理之间不施行中间退火处理，该冷加工工序的总加工度在90％以上的铜合金无缝管的制造方法。

在本发明第一方式的铜合金无缝管的制造方法中，依次施行该铸造工序、该热挤压工序、该冷加工工序和该时效处理。此外，所谓依次施行上述工序，并不是指在该铸造工序后紧接着施行该热挤压工序、在该热挤压工序后紧接着施行该冷加工工序、在该冷加工工序后紧接着施行该时效处理的意思，而是指与该铸造工序相比在其后施行该热挤压工序、与该热挤压工序相比在其后施行该冷加工工序、与该冷加工工序相比在其后施行该时效处理的意思。

另外，本发明第二方式的铜合金无缝管的制造方法，是依次施行铸造工序、热挤压工序、冷加工工序、中间退火处理(A)、滚轧加工工序以及时效处理，并在该热挤压工序与该中间退火处理(A)之间不施行中间退火处理，该冷加工工序的总加工度在90％以上的铜合金无缝管的制造方法。

在本发明第二方式的铜合金无缝管的制造方法中，依次施行该铸造工序、该热挤压工序、该冷加工工序、该中间退火处理(A)、该滚轧加工工序以及该时效处理。此外，所谓依次施行上述工序，并不是指在该铸造工序后紧接着施行该热挤压工序、在该热挤压工序后紧接着施行该冷加工工序、在该冷加工工序后紧接着施行该中间退火处理(A)、在该中间退火处理(A)后紧接着施行该滚轧加工工序、在该滚轧加工工序后紧接着施行该时效处理的意思，而是指与该铸造工序相比在其后施行该热挤压工序、与该热挤压工序相比在其后施行该冷加工工序、与该冷加工工序相比在其后施行该中间退火处理(A)、与该中间退火处理(A)相比在其后施行该滚轧加工工序、与该滚轧加工工序相比在其后施行该时效处理的意思。

本发明第一方式的铜合金无缝管的制造方法中的从该铸造工序至该冷加工工序，相同于本发明第二方式的铜合金无缝管的制造方法中的从该铸造工序至该冷加工工序。

本发明第一方式的铜合金无缝管的制造方法和本发明第二方式的铜合金无缝管的制造方法中的该铸造工序，是按照通常的方法进行溶解、铸造，获得配合有规定含量的规定元素的坯料(billet)的工序。在该铸造工序中，例如，将铜金属(Copper metal)和本发明铜合金无缝管的该铜合金所含有元素的原料金属、或者将该含有元素和铜合金，以使本发明铜合金无缝管的铜合金中的含量达到规定含量的方式加以配合，并进行成分调节，接着使用高频熔解炉等，从而铸造坯料。

由于Zr是活性金属，熔解时的氧化损失大，因此在调节成分时需要对Zr熔解时的氧化损失加以考虑而进行配合。

并且，在该铸造工序中，通过配合P可提高熔融金属的流动性，因此，其铸造性得以提高并且能够抑制气孔等铸造缺陷的发生，另外，可获得脱氧效果，因此可减少上述Zr在熔解时的氧化损失。另外，若P的配合量过多，则铜合金中的P元素的含量会过多，会降低导热性。因此，在该铸造工序中，优选以铜合金中的P含量成为0.004～0.040质量％的方式配合P，特别优选以成为0.015～0.030质量％的方式配合P。

详细而言，在该铸造工序中，调节通过施行该铸造工序所获得的该坯料的化学组成，以使通过施行作为最终工序的该时效处理所获得的无缝管的化学组成成为本发明铜合金无缝管的化学组成。该坯料含有Sn、Zn和Al中的一种以上元素以及0.01～0.08质量％的Zr，余量由Cu和不可避免的杂质构成，并且Sn、Zn、Al和Zr的含量满足下式(1)，

0.4≤A+2B≤0.85(1)

式(1)中，A表示Sn、Zn和Al的合计含量(质量％)，B表示Zr的含量(质量％)。

优选该坯料中的Sn、Zn、Al和Zr的含量进一步满足下式(2)，且Zr的含量为0.06质量％以下，

0.40≤A  (2)

式(2)中，A的定义与前述相同。并且，该坯料也可以含有P，此时P的含量为0.004～0.04质量％。

在本发明第一方式的铜合金无缝管的制造方法和本发明第二方式的铜合金无缝管的制造方法中，接着施行该热挤压工序，以针对通过施行该铸造工序所获得的坯料进行热挤压加工。在该热挤压工序中，在该热挤压加工前以规定的温度加热该坯料后，进行该热挤压加工。该热挤压加工是通过芯棒挤压来进行。即，对在加热前预先已进行冷穿孔的坯料或者在挤压前已进行热穿孔的坯料中插入芯棒的状态下进行热挤压，获得热挤压无缝粗加工管。

该热挤压工序前，可进行均质化处理。另外，也可以在该热挤压加工前加热坯料时兼带进行均质化处理。

将通过施行该热挤压工序所获得的该热挤压无缝粗加工管，在该热挤压工序后迅速冷却。该冷却是通过将该热挤压无缝粗加工管向水中挤压或者将热挤压后的该热挤压无缝粗加工管投入水中来进行。若该热挤压工序中的挤压结束时开始至冷却开始为止的时间过长、即从该坯料通过挤压模具后开始至被挤压的该热挤压无缝粗加工管最初与冷却水相接触为止的时间过长，则在此期间发生Zr的析出。并且，此时的析出物与该时效处理后所析出的析出物相比较大且分散状态也零散，不具有阻止钎焊加热时的晶界迁移的效果，而且，消耗掉通过此后的时效处理微细析出所需的Zr，应极力避免发生上述析出。因此，优选极力缩短从挤压结束时开始至冷却开始为止的时间。具体而言，优选从挤压结束时至冷却开始为止的时间为2秒以下。

接着，在本发明第一方式的铜合金无缝管的制造方法和本发明第二方式的铜合金无缝管的制造方法中，施行该冷加工工序，以对冷却后的挤压无缝粗加工管进行冷加工，减小管外径和壁厚。该冷加工是指压延加工、拉伸加工等的冷加工。并且，在该冷加工工序中，可多次施行该压延加工或该拉伸加工等的冷加工。另外，在本发明第一方式的铜合金无缝管的制造方法和本发明第二方式的铜合金无缝管的制造方法中，该冷加工工序是指所有在冷状态(常温状态或低于重结晶温度的状态)下进行的加工。

该冷加工工序之后，本发明第一方式的铜合金无缝管的制造方法与本发明第二方式的铜合金无缝管的制造方法则不同，因此分别进行说明。

在本发明第一方式的铜合金无缝管的制造方法中，在该冷加工工序后，接着对通过该冷加工工序所获得的冷加工后的无缝粗加工管进行时效处理。该时效处理的处理温度为400～650℃的温度，通过以400～650℃的处理温度来进行时效处理，获得具有适宜的Zr类析出物大小和分布密度、具有适宜的铜合金晶粒度的本发明的铜合金无缝管。此外，适当地选择该时效处理的处理温度和处理时间，以达到适宜的Zr类析出物大小和分布密度以及适宜的铜合金的晶粒度。

此外，为了进行该时效处理，需要在进行该时效处理之前实施用于使Zr固溶于铜基体中的熔解化处理，但在本发明第一方式的铜合金无缝管的制造方法中，在该热挤压工序前的加热中，兼带进行该熔解化处理。

并且，在本发明第一方式的铜合金无缝管的制造方法中，在该热挤压工序与该时效处理之间不进行中间退火处理，并使该期间的该冷加工工序的总加工度(截面减少率)达到90％以上。此外，该冷加工工序的总加工度，是指在该冷加工工序中施行的最后的冷加工后的无缝粗加工管相对于该冷加工工序中最初施行的冷加工前的无缝粗加工管的加工度，由下式(4)所示的截面减少率来表示。

截面减少率(％)＝((管的加工前的截面积-管的加工后的截面积)/(管的加工前的截面积))×100(4)

在本发明的第一铜合金无缝管的制造方法中，在进行该热挤压工序后至进行该时效处理前的期间，不进行中间退火处理，并且，通过使该冷加工工序的总加工度调整为上述范围，由此可以使0.5～80nm大小的该Zr类析出物以10～600个/μm²的分布密度来进行分布，优选可以使0.5～10nm大小的该Zr类析出物以100～600个/μm²的分布密度来进行分布，并且可以使该时效处理后的晶粒达到微细化、即可使该铜合金的平均晶粒度达到30μm以下。由于通过冷加工所导入的加工变形在该时效处理中会成为Zr类析出物的析出场所，因此通过增大该冷加工的加工度，使所导入的加工变形变得均匀且微细，析出微细且均匀的Zr类析出物。

通过如此进行本发明第一方式的铜合金无缝管的制造方法，可获得本发明的铜合金无缝管。

在本发明第二方式的铜合金无缝管的制造方法中，在该冷加工工序后，接着实施该中间退火处理(A)，以将通过该冷加工工序所获得的冷加工后的无缝粗加工管加热至500～850℃。通过进行该中间退火处理(A)，易于在该滚轧加工工序中进行滚轧加工。对该中间退火处理(A)中的保持温度和保持时间而言，优选为通过该滚轧加工工序能够加工形成规定的内面沟槽的最低限度条件，即优选尽量降低温度并且尽量缩短时间。在本发明第二方式的铜合金无缝管的制造方法中，在进行该中间退火处理(A)后至施行该滚轧加工工序为止，不进行其它热处理。即，该中间退火处理(A)是该滚轧加工工序之前的热处理。

在本发明第二方式的铜合金无缝管的制造方法中，接着实施该滚轧加工工序，以对该中间退火处理(A)后的无缝粗加工管进行滚轧加工。该滚轧加工是实施在管材料的内面形成内面沟槽的滚轧加工的工序，并通过在该中间退火处理(A)后的无缝粗加工管内，配置外表面实施了螺旋状沟槽加工的滚轧插件，基于高速旋转的多个轧制钢球(Rolled Ball)，从管的外侧进行推压，从而在管的内面转印滚轧插件的沟槽来实施该滚轧加工(参照日本特开2003-191006号公报)。并且，通常，在进行该中间退火处理(A)后进行缩径加工，然后进行该滚轧加工工序。

在本发明第二方式的铜合金无缝管的制造方法中，接着对通过该滚轧加工工序所获得的滚轧加工后的内沟槽管进行时效处理。该时效处理的处理温度为400～650℃的温度，通过以400～650℃的处理温度来进行时效处理，获得具有适当的Zr类析出物大小和分布密度、具有适当的铜合金晶粒度的本发明的铜合金无缝管。此外，适宜选择该时效处理的处理温度和处理时间，以形成适当的Zr类析出物大小和分布密度、以及适当的铜合金的晶粒度，。

此外，为了进行该时效处理，需要在进行该时效处理前进行用于使Zr固溶于铜基体中的熔解化处理，但在本发明第二方式的铜合金无缝管的制造方法中，在该热挤压工序前的加热中，兼带进行该熔解化处理。

并且，在本发明第二方式的铜合金无缝管的制造方法中，在该热挤压工序与该中间退火处理(A)之间不进行中间退火处理，并使该期间的该冷加工工序的总加工度(截面减少率)达到90％以上。此外，该冷加工工序的总加工度，是指在该冷加工工序中最后施行的冷加工后的无缝粗加工管相对于该冷加工工序中最初施行的冷加工前的无缝粗加工管的加工度。

在本发明第二铜合金无缝管的制造方法中，在进行该热挤压工序后至进行该中间退火处理(A)前的期间，不进行中间退火处理，并且通过使该冷加工工序的总加工度调整为上述范围，由此能够使0.5～80nm大小的该Zr类析出物以10～600个/μm²的分布密度来进行分布，优选能够使0.5～10nm大小的该Zr类析出物以100～600个/μm²的分布密度来进行分布，并且能够使该时效处理后的晶粒达到微细化、即能够使该铜合金的平均晶粒度达到30μm以下。由于通过冷加工所导入的加工变形在该时效处理中会成为Zr类析出物的析出场所，因此通过增大该冷加工的加工度，使所导入的加工变形变得均匀且微细，析出微细且均匀的Zr类析出物。另外，通过进行该中间退火处理(A)，铜合金发生重结晶，但为了使该重结晶粒尽量保持在微细的状态，在进行该热挤压工序后至进行该中间退火处理(A)前为止的期间，不施行中间退火处理，以便尽量保持如上所述的均匀且微细的加工变形。

如此地，通过采用本发明第二方式的铜合金无缝管的制造方法，可获得本发明的铜合金无缝管。

采用本发明第一方式的铜合金无缝管的制造方法所制作的本发明的铜合金无缝管(内光滑管)，可被缠绕成卷材状，并主要作为制冷剂管道使用。并且，采用本发明第二方式的铜合金无缝管的制造方法所制作的本发明的铜合金无缝管(内沟槽管)，可被缠绕成卷材状，并作为热交换器的传热管应用于交叉翅片管型热交换器的制作中。

<当本发明的铜合金无缝管用于交叉翅片管型热交换器用的传热管时>

该交叉翅片管型热交换器，具有空气侧的铝板翅片和制冷剂侧的传热管被一体地组装的构成。

针对该交叉翅片管型热交换器的制造工序进行说明。在该交叉翅片管型热交换器的制造工序中，首先，通过冲压加工等，制作形成有多个规定的装配孔的铝板翅片。

接着，对所获得的铝板翅片进行层叠后，将传热管插入该装配孔的内部。该传热管，是通过对铜合金无缝管进行规定尺寸的切割和U形弯曲加工来制作而成，其中，所述铜合金无缝管是采用该滚轧加工工序在内面形成有沟槽的本发明的铜合金无缝管。

接着，将该传热管在该铝板翅片上进行扩管固定，并对与施行了U形弯曲加工一侧相反侧的传热管端部进行扩管加工，从而插入U形弯管后，进行钎焊来制作热交换器。

在上述制造工序中，无缝管要被施以U形弯曲加工和管端扩管加工等强加工，因此，其加工性必须良好。作为加工性良好的相反一面，希望强度不要过高。为此，对无缝管而言，需要极力减小由钎焊引起的强度降低问题。并且，如上所述，由于优化了本发明铜合金无缝管的Zr类析出物的大小和分散密度，因此由钎焊引起的强度的降低小。

<当本发明的铜合金无缝管用于制冷剂管道时>

作为制冷剂管道，例如，在使用了二氧化碳制冷剂的热水机中，用于连接构成热泵循环的压缩机、蒸发器、膨胀阀、散热器的管道中。在上述管道连接部中，将一端的管端进行扩管并将另一端的管端插入该扩管部，然后进行钎焊来进行制作。此时，也与作为传热管使用时相同地，由于施以管端扩管加工等的强加工，需要加工性良好。

实施例

下面，举出实施例更具体地说明本发明，但这些只不过是示例而已，并不对本发明进行限制。

针对本发明的铜合金无缝管中的内光滑管的例子进行说明。

实施例1(No.1～9、17～26)和比较例1(No.10～16)

使用Cu、Sn、Zn和Al的金属或者废金属(scrap，スクラツプ)以及Cu-Zr母合金和Cu-P母合金，配合成表1所示的成分，通过采用高频熔解炉，制造出直径为254mm的铸块。

接着，将该铸块加热至930℃后，在该温度下进行热挤压操作，以形成81mm外径×8mm壁厚的管(挤压粗加工管)。此外，通过水中挤压的方式进行热挤压。并且，通过热挤压前的加热来兼带进行熔解化(固溶化)处理。

接着，进行冷压延和冷拉伸，获得9.52mm外径×0.8mm壁厚的管(冷拉伸管)。

接着，在批次处理炉内，在非氧化性环境中，以600℃进行30分钟的时效处理，获得无缝管。

此外，在热挤压与时效处理之间，不施行中间退火。并且，此时，冷压延和冷拉伸的合计冷加工度、即冷加工工序的总加工度(截面减少率)为98.8％。

(评价)

1.钎焊前的无缝管的组织

<平均晶粒度>

针对实施例1和比较例1的无缝管，在管的圆周方向的截面中，采用JISH0501中所规定的比较法来测定晶粒度，将任意10个部位的平均值作为平均晶粒度。将其结果示于表2中。

<Zr类析出物的分布密度>

通过透射电子显微镜观察，进行Zr类析出物分布密度的评价。

对电子显微镜观察用的试样的调节而言，将从前述实施例1和比较例1的无缝管切出的试样，首先通过金刚砂纸进行湿式研磨使其厚度成为0.2mm，然后，使用将磷酸和甲醇以1∶3的体积比加以混合的溶液进行电解研磨来形成薄膜。

并且，采用加速电压200kV，对所获得的薄膜进行透射电子显微镜观察。

在透射电子显微镜观察中，从以20000倍的倍率所拍摄的电子显微镜照片的0.5μm×0.4μm的视野中，统计0.5～80nm大小的析出物数目和0.5～10nm大小的析出物数目。在统计析出物时，通过使用了等厚干涉条纹的膜厚测定法，基于膜厚变化为线形的假定来求出平均膜厚，并将体积比率换算成面积比率。

此外，Zr类析出物有的呈圆盘状，在电子显微镜照片中有时被拍摄成细长形状。因此，将一个析出物图像上最长的径(直径)作为该析出物的尺寸。

并且，在统计析出物数目时，对于数目超过200个的情况，从0.5μm×0.4μm的视野中，任意挑选3处通过10万倍的倍率拍摄的更狭窄的0.1μm×0.08μm的视野，对该视野中的析出物进行统计并根据其平均值进行评价。

根据下述等级来评价析出物的密度。

等级1：低于10个/μm²

等级2：10～100个/μm²

等级3：100～600个/μm²

等级4：超过600个/μm²

此外，对0.5～80nm大小的析出物的密度而言，等级2、等级3符合本发明的范围。将其结果示于表2中。

2.加工性

通过采用圆锥状插件进行的扩管试验，对钎焊前的无缝管进行加工性试验。即使将管端的外径扩管至扩管前外径的3倍后也不产生裂纹的情况，判定为合格“○”，将产生裂纹的情况判定为不合格“×”。将其结果示于表2中。

3.钎焊前后的机械性能

通过与钎焊时管的温度上升相同的条件，在800℃下进行加热30秒，评价其加热前后的机械性能(拉伸强度和延伸率)。

通过拉伸试验来评价机械性能，并依照JIS Z2241测定了拉伸强度和延伸率。将其结果示于表3中。

并且，通过与测定钎焊前无缝管组织的平均晶粒度同样地进行操作，测定钎焊后无缝管组织的平均晶粒度。将其结果示于表3中。

表1

表2

表3

实施例2(No.27～29)和比较例2(No.30～32)

采用表4所示化学成分的铸块，接着，将该铸块加热至930℃的适当温度后，在该温度下进行热挤压操作，以形成81mm外径×8mm壁厚的管(挤压粗加工管)。此外，通过水中挤压的方式进行热挤压。并且，通过热挤压前的加热来兼带进行熔解化处理。

接着进行冷压延和冷拉伸，获得9.52mm外径×0.8mm壁厚的管(冷拉伸管)。

接着，在批次处理炉内，在非氧化性环境中，以表4所示的处理条件进行时效处理，获得无缝管。

此外，在No.27～31中的热挤压与时效处理之间，不施行中间退火。在No.32中的热挤压与时效处理之间，采用表4所示的条件实施中间退火。

并且，将此时冷压延和冷拉伸的合计冷加工度、即冷加工工序的总加工度(截面减少率)示于表4中。此外，No.32是在中间退火以后至时效处理为止的合计冷加工度。

(评价)

与实施例1和比较例1同样地评价了钎焊前无缝管组织(平均晶粒度、Zr类析出物的分布密度)、加工性和钎焊前后无缝管的机械性能。将其结果示于表5中。

表4

针对本发明铜合金无缝管中的内沟槽管的例子进行说明。

实施例3(No.33～38)

使用Cu、Sn、Zn和Al的金属或者废金属、以及Cu-Zr母合金和Cu-P母合金，制造表6所示化学成分的铸块，接着，将该铸块加热至930℃后，在该温度下进行热挤压操作，以形成81mm外径×8mm壁厚的管(挤压粗加工管)。此外，通过水中挤压的方式进行热挤压。并且，通过热挤压前的加热来兼带进行熔解化处理。

接着，进行冷压延和冷拉伸，获得9.5mm外径×0.5mm壁厚的管(冷拉伸管)。

接着，在下述条件下进行中间退火(A)。

<中间退火(A)的条件>

从500℃至730℃的最小升温速度：10℃/秒

最高到达温度：800℃

在750℃～800℃的保持时间：2秒

从730℃至500℃的最小冷却速度：10℃/秒

接着，进行滚轧加工，获得外径为7mm的内沟槽管。将所获得的内沟槽管的尺寸规格示于表8中。

接着，在批次处理炉内，在非氧化性环境中以600℃进行时效处理30分钟，获得无缝管。

此外，在热挤压与中间退火(A)之间，不施行中间退火。并且，此时，冷压延和冷拉伸的合计的冷加工度、即冷加工工序的总加工度(截面减少率)为99.2％。

(评价)

与实施例1和比较例1同样地评价了钎焊前的无缝管组织(平均晶粒度、Zr类析出物的分布密度)、加工性和钎焊前后无缝管的机械性能。将其结果示于表7中。

表6

表8

底壁厚t(mm)	0.36
		翅片高度h(mm)	0.21
翅片顶角α(°)	15
		导程角θ(°)	24
沟槽数	75

(实施例1、比较例1)

No.1～9、17～26是本发明例。由于钎焊前的晶粒度、0.5～80nm大小析出物的密度是适宜，因此加工性、钎焊前后的强度、钎焊后的强度下降率良好。

进一步，在No.1～5、7～9、17～26中，0.5～10nm大小的析出物的密度也良好。

由于No.18的P含量高，因此，与No.2相比导电率有些低，热导率有些差。

由于No.17的P含量低，因此，与No.2相比脱氧不充分，发生氢脆的可能性比No.2高，因此在使用上不优选。

由于No.10～12的Zr含量过高，因此，0.5～80nm大小的析出物的密度变得过高，从而加工性不佳。

由于No.13的Zr含量过低，因此，0.5～80nm大小的析出物的密度变得过低，从而在钎焊加热时晶粒发生粗大化、强度低。

由于No.14、15的A+2B值过低，因此强度低。

由于No.16的A+2B值过高，因此加工性低。

(实施例2、比较例2)

No.27～29是本发明例。由于钎焊前的晶粒度、0.5～80nm大小的析出物的密度适宜，因此加工性、钎焊前后的强度、钎焊后的强度下降率良好。

由于No.30的0.5～80nm大小析出物的密度过低，因此，在钎焊加热时晶粒发生粗大化、强度的降低也大。

由于No.31的0.5～80nm大小析出物的密度过高，因此加工性低。

由于No.32的钎焊前的结晶粒径过大，因此，即使析出物的密度适宜，钎焊后的晶粒度也大、强度变低。

(实施例3)

No.33～38是本发明例。由于钎焊前的晶粒度、0.5～80nm大小析出物的密度适宜，因此加工性、钎焊前后的强度、钎焊后的强度下降率良好。

工业实用性

在热交换器等的耐压强度设计中，根据钎焊热影响部的材料强度来确定管的壁厚。本发明的铜合金无缝管的强度高并且由钎焊引起的强度降低少，因此，基于本发明，能够实现传热管、制冷剂管的薄壁化，同时在钎焊热影响未及的部分中，不会有不需要的强度提高，抑制了作为其相反一面的加工性的降低，由此可确保良好的加工性。

附图标记的说明

t  壁厚

h  翅片高度

α 翅片顶角

Claims (6)

1.一种铜合金无缝管，通过加工铜合金来获得，其特征在于，

该铜合金含有Sn、Zn和Al中的一种以上元素以及0.01～0.08质量％的Zr，且余量由Cu和不可避免的杂质构成；

该铜合金中的Sn、Zn、Al和Zr的含量满足下式(1)，

0.4≤A+2B≤0.85(1)

式(1)中，A表示Sn、Zn和Al的合计含量，B表示Zr的含量，含量单位为质量％；

该铜合金无缝管的平均晶粒度为30μm以下；

并且，以10～600个/μm²的方式分布有0.5～80nm大小的Zr类析出物。

2.如权利要求1所述的铜合金无缝管，其特征在于，Sn含量为0.01质量％以上，并且Zn含量和Al含量均低于0.01质量％。

3.如权利要求1所述的铜合金无缝管，其特征在于，Zn含量为0.01质量％以上，并且Sn含量和Al含量均低于0.01质量％。

4.如权利要求1所述的铜合金无缝管，其特征在于，Al含量为0.01质量％以上，并且Sn含量和Zn含量均低于0.01质量％。

5.如权利要求1～4中任一项所述的铜合金无缝管，其特征在于，

所述铜合金中的Sn、Zn、Al和Zr的含量还满足下式(2)，并且Zr含量为0.06质量％以下，

0.40≤A    (2)

式(2)中，A的定义与前述相同。

6.如权利要求1～5中任一项所述的铜合金无缝管，其特征在于，P的含量为0.004～0.04质量％。

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