CN102829657B - 一种耐高温烧结热管的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐高温烧结热管及其制作方法，主料高纯阴极铜、辅料Cu15%Ce、Cu15%La、Cu15%Zr、Cu15%Co中间合金；将主料加热，熔化，完全覆盖干燥木炭，将辅料粉碎，并投入保温炉底部，将熔化炉铜液经流槽转入保温炉，保温炉完全覆盖磷片石墨；经水平连铸，牵引出空心铸锭；对空心铸锭进行铣面、轧制、联拉成管坯，将管坯盘拉成母管；对母管进行在线退火；对母管进行拉拔成成品管。本发明通过优化熔炼工艺，在成分设计上通过加入微量元素到铜液中，采用合理的加工系数和退火工艺，实现工频有芯感应电炉熔炼-水平连续铸造-行星旋压-在线连续退火-联合拉拔工艺批量生产，工序少，工艺简单，生产成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐高温烧结热管及其制作方法。
背景技术
热管是一种高效换热元件，具有体积小、换热效率高等特点。其一端为冷凝端，另外一端为蒸发端，管内部流动着工质液体，是主要散热元件。散热铜管主要用于航空航天，大功率计算机，太阳能、LED散热器，高速机车，轨道交通，新能源利用与转化等相关领域。当前国内普通热管主要从日本进口。
我国对于热管方面的研究起步较晚，其技术水平与国外相比有较大差距。随着热管技术向“更大传热能力、更小尺寸、更高有效性和可靠性”方向发展，烧结热管的发展日益加快，烧结热管加工一般要经过高温烧结（950°～1000°烧结2-3小时），而烧结后，铜管晶粒变大，表面粗糙且延展性降低，不能满足再加工要求。所以其管壳材料（铜管）性能成为制约热管技术发展的瓶颈。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种耐高温烧结热管。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种耐高温烧结热管，所述的热管的组分如下：
Fe≤0.001；Pb≤0.0005；Bi≤0.0005；S≤0.0015；Se≤0.0005；As≤0.0005；Sb≤0.0005；O≤0.0005；P≤0.0005；Ce：0.005～0.015；La：0.005～0.015；Zr：0.001～0.010；Co：0.001-0.025；其余为铜。
本发明的另一个目的是提供一种耐高温烧结热管的制作方法，以满足热管“更大传热能力、更小尺寸、更高有效性和可靠性”使用要求，使热管在高温烧结后有较高的抗拉强度和优良的延伸率。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种耐高温烧结热管的制作方法，包括如下步骤：
（1）、备料：
主料：高纯阴极铜；
辅料：Cu15%Ce中间合金、Cu15%La中间合金、Cu15%Zr中间合金、Cu15%Co中间合金；
（2）、铸熔：
a、将主料在熔化炉内熔化成铜液，铜液的加热温度设定在1175±10℃，在铜液表面完全覆盖干燥木炭，不得暴露铜液；
b、将辅料粉碎，以块状体放入保温炉底部，并将铜液从熔化炉经流槽转注保温炉，转注时向流槽内连续充入氮气；
c、将铜液在保温炉内保温，铜液的保温温度设定在1150～1160℃，保温时间设定在3-5min，保温的同时在铜液表面完全覆盖磷片石墨，不得暴露铜液；
d、铜液冷却，形成铸坯，铸坯经牵引机牵引出空心铸锭，牵引速度为150～300mm/min；
（3）、轧制：对空心铸锭进行铣面、轧制、联拉成管坯，轧制变形量85-95%，将管坯盘拉成母管；
（4）、退火：在线退火：对母管进行电磁感应在线连续退火，退火的速度为60～600m/min，退火过程中连续充入保护性气体；
（5）、拉拔：对母管进行拉拔成成品管，延伸系数为1.25~1.50。
优选地，在步骤（2）中，干燥木炭的覆盖厚度为100～200mm；磷片石墨的覆盖厚度为50～100mm。
优选地，在步骤（2）中，辅料粉碎成直径为50mm以下的块状体。
优选地，在步骤（2）中，氮气流量为5-10m
3
/h。
优选地，在步骤（3）中，对管坯进行3-7道次拉伸，延伸系数为1.35-1.7。
优选地，在步骤（4）中，所述的保护性气体为氮气或氩气。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明通过优化熔炼工艺，在成分设计上通过加入微量元素到铜液中，又在加工工艺上采用合理的加工系数和退火工艺，实现工频有芯感应电炉熔炼-水平连续铸造-行星旋压-在线连续退火-联合拉拔工艺批量生产，该方法还具有工序少，工艺简单，生产成本低等优点。
附图说明
附图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
一种半硬态热管材料直条管，规格Ф8×0.3mm，外径允许偏差±0.02mm，壁厚允许偏差±0.02mm，Rm≥320Mpa，HV:100-120，直线度＜2mm/1000mm；
直条管所含材料组分：
Fe≤0.001；Pb≤0.0005；Bi≤0.0005；S≤0.0015；Se≤0.0005；As≤0.0005；Sb≤0.0005；O≤0.0005；P≤0.0005；Ce：0.005～0.015；La：0.005～0.015；Zr：0.001～0.010；Co：0.001-0.025；
如图1所示：以下具体阐述下其制作方法：
（1）、备料：
主料：高纯阴极铜；
辅料：Cu15%Ce中间合金、Cu15%La中间合金、Cu15%Zr中间合金、Cu15%Co中间合金；
（2）、铸熔：
a、熔化炉采用工频感应炉：将主料在工频感应炉内熔化成铜液，铜液的加热温度设定在1175±10℃，在铜液表面完全覆盖干燥木炭，干燥木炭的覆盖厚度为100～200mm，不得暴露铜液；
b、将辅料粉碎，粉碎成直径为50mm以下的块状体放入保温炉底部，并将铜液从熔化炉经流槽转注保温炉，转注时向流槽内连续充入氮气，氮气流量为5-10m
3
/h；
c、保温炉采用工频感应保温炉，将铜液在工频感应保温炉内保温，铜液的保温温度设定在1150～1160℃，保温时间设定在3-5min，保温的同时在铜液表面完全覆盖磷片石墨，磷片石墨的覆盖厚度为50～100mm，不得暴露铜液；
d、铜液冷却，形成铸坯，采用水平连铸工艺，铸坯经牵引机牵引出Ф90×25mm、长度5000-30000mm的空心铸锭，牵引速度为150～300mm/min；
（3）、轧制：
空心铸锭经过铣面、采用三辊行星轧机轧制成规格为Ф50×2.4mm的管坯，再进行联拉，拉制成外径为Ф30mm×1.4～1.6mm的管坯，用探伤仪对管坯进行探伤；采用圆盘拉伸机将管坯进行6道次拉伸，1道次延伸系数为1.60；2道次延伸系数为1.58；3道次延伸系数为1.56；4道次延伸系数为1.47；5道次延伸系数为1.44，6道次延伸系数为1.44，拉伸至Ф9.52×0.36mm的母管，拉伸过程中使用不同规格的外模和芯头，并在拉伸过程中使用内外膜油；
（4）、退火：
采用在线电磁感应连续退火炉，其电压范围在290～940V，退火的速度为60～600m/min，并连续充有氮气或氩气等保护性气体，用探伤仪对母管进行探伤。
（5）、拉拔：
采用联合拉拔机，使用对退火后的母管进行拉伸加工，保证管材的平直度，延伸系数为1.25~1.50，拉制成规格为Ф8×0.3mm成品管，用探伤仪对成品管进行探伤。
（6）、对管材进行定尺锯切，清除锯屑后包装、入库。
本发明所制造的耐高温烧结热管与现有的铜及铜合金材料热管相比具有含氧量低、强度高、塑性好、耐腐蚀性和高温烧结的软化性能优良等显著特点，不损害其导热和导电性，利于铜及铜合金热管塑性加工，利于热管细径化、薄壁化发展趋势。且该方法加工流程短，操作方法简单，满足工业化生产。
表一列出了普通铜管、日本无氧铜热管与本发明的热管在性能上的比较：
| 含氧量% | 980℃烧结后晶粒度mm | 80℃烧结后延伸率 A % | |
| 普通铜管 | 0.0018 | 0.18-0.6 | 10 |
| 日本铜管 | 0.0007 | 0.10-0.4 | 20 |
| 本发明铜管 | 0.0004 | 0.05-0.3 | 22 |
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种耐高温烧结热管的制作方法，其特征在于：所述的热管的组分如下：
Fe≤0.001；Pb≤0.0005；Bi≤0.0005；S≤0.0015；Se≤0.0005；As≤0.0005；Sb≤0.0005；O≤0.0005；P≤0.0005；Ce：0.005～0.015；La：0.005～0.015；Zr：0.001～0.010；Co：0.001-0.025；其余为铜，包括如下步骤：
（1）、备料：
主料：高纯阴极铜；
辅料：Cu15%Ce中间合金、Cu15%La中间合金、Cu15%Zr中间合金、Cu15%Co中间合金；
（2）、铸熔：
a、将主料在熔化炉内熔化成铜液，铜液的加热温度设定在1175±10℃，在铜液表面完全覆盖干燥木炭，不得暴露铜液；
b、将辅料粉碎，辅料粉碎成直径为50mm以下的块状体，以块状体放入保温炉底部，并将铜液从熔化炉经流槽转注保温炉，转注时向流槽内连续充入氮气；
c、将铜液在保温炉内保温，铜液的保温温度设定在1150～1160℃，保温时间设定在3-5min，保温的同时在铜液表面完全覆盖磷片石墨，不得暴露铜液；
d、铜液冷却，形成铸坯，铸坯经牵引机牵引出空心铸锭，牵引速度为150～300mm/min；
（3）、轧制：对空心铸锭进行铣面、轧制、联拉成管坯，轧制变形量85-95%，将管坯盘拉成母管；
（4）、在线退火：对母管进行电磁感应在线连续退火，退火的速度为60～600m/min，退火过程中连续充入保护性气体；
（5）、拉拔：对母管进行拉拔成成品管，延伸系数为1.25~1.50。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温烧结热管的制作方法，其特征在于：在步骤（2）中，干燥木炭的覆盖厚度为100～200mm；磷片石墨的覆盖厚度为50～100mm。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温烧结热管的制作方法，其特征在于：在步骤（2）中，氮气流量为5-10m3/h。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温烧结热管的制作方法，其特征在于：在步骤（3）中，对管坯进行3-7道次拉伸，延伸系数为1.35-1.7。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温烧结热管的制作方法，其特征在于：在步骤（4）中，所述的保护性气体为氮气或氩气。
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Effective date of registration: 20170222 Address after: The street's Jiangnan Road Suzhou Jiangsu province 215412 city of Taicang City, No. 33 Patentee after: Jiangsu Canghuan Copper Industry Co.,Ltd. Patentee after: Golden Dragon Precise Copper Tube Group Inc Address before: 215400 Jiangsu city of Suzhou province Taicang County West Street No. 180 Patentee before: Jiangsu Canghuan Copper Industry Co.,Ltd. |
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Denomination of invention: Producing method of high temperature resistant sintered heat tube Effective date of registration: 20171215 Granted publication date: 20140813 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Zhengzhou branch Pledgor: Wuxi Golden Dragon Kawamura Precision Tube Co., Ltd.|Chongqing Longyu Precision Copper Tube Co., Ltd.|Henan Longhui Copper Industry Co., Ltd.|Xinxiang Jinxiang Precision Pipe Fittings Co., Ltd.|Xinxiang Longteng Refrigeration Technology Co.,Ltd.|Jiangsu Canghuan Copper Industry Co.,Ltd.|Jinlong Precision Copper Pipe Group Co., Ltd.|Guangdong Longfeng Precise Copper Tube Co., Ltd. Registration number: 2017990001045 |
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Date of cancellation: 20190814 Granted publication date: 20140813 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Zhengzhou branch Pledgor: Jinlong Precision Copper Pipe Group Co., Ltd.|Jiangsu Canghuan Copper Industry Co., Ltd. Registration number: 2017990001045 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Denomination of invention: Producing method of high temperature resistant sintered heat tube Effective date of registration: 20190830 Granted publication date: 20140813 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Zhengzhou branch Pledgor: Jinlong Precision Copper Pipe Group Co., Ltd.|Jiangsu Canghuan Copper Industry Co., Ltd. Registration number: Y2019990000127 |
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