CN107701843A

CN107701843A - 双排多弯冷却铝管

Info

Publication number: CN107701843A
Application number: CN201710724959.3A
Authority: CN
Inventors: 董阿能
Original assignee: NINGBO CHINAUST AUTOMOBILE FITTINGS CO Ltd
Current assignee: NINGBO CHINAUST AUTOMOBILE FITTINGS CO Ltd
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2018-02-16
Anticipated expiration: 2037-08-22
Also published as: CN107701843B

Abstract

本发明涉及一种冷却铝管，具体涉及一种空调的双排多弯冷却铝管，属于管件技术领域。其包括弯管一、弯管二、支架一、支架二，弯管一与支架一、弯管二与支架二间均设有橡胶垫，弯管一、弯管二、支架一、支架二都包括由铝合金制成的基体以及基体表面的In‑Sn涂层。铝合金由如下质量百分比的成分组成：Si0.6‑0.8％，Cu0.12‑0.15％，Mg0.06‑0.12％，Zn0.12‑0.15％，Ni0.2‑0.3％，Zr0.45‑0.65％，Be0.15‑0.22％，Ce：0.05‑0.15％，余量为铝。本发明双排多弯冷却铝管同时具有较好的力学性能和耐腐蚀性能，使其适用于空调双排多弯的冷却管。

Description

双排多弯冷却铝管

技术领域

本发明涉及一种冷却铝管，具体涉及一种空调的双排多弯冷却铝管，属于管件技术领域。

背景技术

众所周知，空调器都设有冷却装置，空调器的冷却装置是在冷却管上多个散热片，再在散热片旁安装散热风扇，利用散热风扇搅动散热片附近的空气，将冷却管上的热量带走。而现有技术中冷却管作为制冷设备的关键部件之一，对于其冷却效果、安全性能以及加工制造难度都有较高的要求。尤其是双排多弯的冷却管，在使用过程中经常出现贴合不等情况。

传统的空调冷却管通常采用合金钢制成，并采用压力加工，使被加工的钢(坯、锭等)产生塑性变形，然后根据钢材加工温度不同分冷加工和热加工两种。钢材的主要加工方法有：轧制、铸造、拉拨、挤压等。传统加工方法不仅工序繁多，而且在产品的性能如强度、硬度等也有所欠缺。然而合金钢制得的冷却管硬度低、耐磨性差、耐腐蚀性能一般。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种韧性、耐磨性、耐腐性都较好的双排多弯冷却铝管。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种双排多弯冷却铝管，所述的双排多弯冷却铝管包括弯管一、弯管二、支架一、支架二，弯管一与支架一、弯管二与支架二间均设有橡胶垫，所述的弯管一、弯管二、支架一、支架二都包括由铝合金制成的基体以及基体表面的In-Sn涂层。

与常规的空调冷却管相比，本发明将弯管一和弯管二分别固定在支架上，并用支架一和支架二来固定弯管，保证两根弯管准确地排列在板件上，准备利用板件上的安装孔和安装配件。再者本发明支架与弯管间采用橡胶垫对管子进行保护，还可以增大弯管与支架的贴合力。且弯管一为一根长达1米多的管子，由于长度较长，材质相对交软且折弯点多，而两折弯点的直线段较短生产难度较大，对材质的要求较高。再者，本发明冷却铝管的表面具有一层In-Sn 涂层，形成一层均匀致密的保护膜，能极大地增强产品的防腐蚀能力，同时也增加了抗锈能力，使冷却铝管可以适合多种不同的环境，并大大延长其使用寿命。

在上述双排多弯冷却铝管中，所述的铝合金由如下质量百分比的成分组成：Si：0.6-0.8％，Cu：0.12-0.15％，Mg：0.06-0.12％， Zn：0.12-0.15％，Ni：0.2-0.3％，Zr：0.45-0.65％，Be：0.15-0.22％， Ce：0.05-0.15％，余量为铝及不可避免的杂质。

本发明双排多弯冷却铝管基体铝合金中含有Si、Cu、Mg、 Zn、Ni、Zr、Be和Ce，铝元素熔点很高，熔解速度很慢，加入这些金属能与铝制成中间合金，再以中间合金的形式把元素引入到铝熔体，这样就避免了为加快熔解速度而增加温度带来的能源浪费，同时可以避免由于某些元素氧化而带入杂质，并能使其在较低的熔炼温度下实现高的吸收率和稳定性，有利于提高铝合金铸锭的质量同时降低能耗和成本。本发明中添加的金属元素纯度为99％及以上，可将杂质的带入量降至最低。本发明冷却铝管基体铝合金中Si与Mg形成Mg₂Si，充分发挥Mg的作用，提高铝合金的强度、塑性。同时，Mg与Zn形成强化相MgZn₂，强化冷却铝管基体，增加基体的抗拉强度和屈服强度，若本发明冷却铝管基体中的Mg和Zn的含量超过上述范围，则会严重影响到盖板的耐腐蚀开裂性能。本发明还添加了微量的Zr元素，Zr加入铝合金会形成细小弥散的Al₃Zr弥散相，抑制合金的再结晶和晶粒长大，提高冷却铝管的抗应力腐蚀和抗剥落(或层状)腐蚀性能，同时合金的淬火敏感性不会显著增加，从而取代Mn、Cr等元素。此外A1₃Zr本身细小均匀，可以细化铸态组织，提高冷却铝管的抗拉强度和屈服强度。

另外，在本发明冷却铝管基体铝合金中添加了微量的Be和 Ce。Be铍比铝和钛都轻，强度是钢的四倍。铍的吸热能力强，机械性能稳定，其中部分Be与Cu会反应生成铍青铜，改善冷却铝管基体铝合金的力学性能和抗腐蚀性能。Ce是稀土元素中丰度最高的元素，加入该元素后，能形成一种特殊的铝-铈化合物，即金属间化合物，这种金属间化合物只有在华氏2000℃以上才能熔化，可铸性高，热处理需求低，高温稳定性好。且铝-铈化合物阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金具有强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。

本发明的另一个目的在于提供一种上述双排多弯冷却铝管的加工方法，所述的加工方法包括如下步骤：

熔炼：将铝合金熔炼成铝液并进行精炼；

浇铸：将精炼后的铝液浇铸到预热后的模具中，浇铸成型，分别弯管一坯件、弯管二坯件、支架一坯件、支架二坯件；

热处理：将坯件依次进行固溶处理、断续时效处理，然后低温保温；

表面处理：在热处理后的坯件表面涂覆In-Sn涂层，再将弯管一、弯管二、支架一、支架二组装得空调冷却水管成品，弯管与支架的衔接处设有橡胶垫。

铝合金的力学性能和抗腐蚀性能主要由合金的组织结构、第二相粒子的形状、大小和尺寸决定，而热处理工艺是决定合金组织结构的关键。现有技术中一般不会采用固溶处理、断续时效处理以及低温保温来提高铝合金产品的耐腐蚀性，其原因在于：作为多级时效的一种，断续时效以及低温保温可大幅度提高铝合金的强度、韧性及抗冲击性能，在断续时效过程中，相在晶内和晶界上的析出是不同步的。由于晶界是各种缺陷集中的地方，原子偏离平衡位置的位能较高，易于形成新的相界面，成核的自由能障碍较小，故晶界溶质偏析浓度高，沿晶界扩散快，析出相的成核速度比基体的快，即晶界有优先沉淀析出的倾向。由于低温保温阶段时效温度较低，溶质原子扩散的驱动力小，晶内形核析出速率受限，析出相优先集中于晶界，在晶界上形成了大量细小的GP区，这些GP区达到一定尺寸后，就成为后续时效析出相的核心。经过再时效阶段，大量连续的θ′(θ)相在晶界析出，造成析出相附近Cu含量降低，使晶界附近成为阳极。而θ′(θ)相和晶粒本体则成为阴极。在大阴极、小阳极的腐蚀条件下，作为阳极的晶界附近贫铜区形成溶解通道，发生明显的腐蚀。铝合金底座基体在晶界附近析出较连续的沉淀相，构成腐蚀通道，加速腐蚀进行，从而降低了合金的抗应力腐蚀性能。但另一方面，断续时效形成的晶界析出相θ′(θ)十分均匀细小，其附近的Cu含量的降低也较少，导致无沉淀析出带较窄，从而降低了晶内和晶界之间的电位差，在一定程度上缓和了腐蚀的进行。这两方面的共同作用使得断续时效态铝合金的力学性能大幅度提高，然而抗应力腐蚀性能略有所下降。然而本发明在上述热处理后并在坯件表面涂覆In-Sn涂层，对腐蚀起到抑制作用，不仅可以提高冷却铝管的韧性，还可以大幅度提高冷却铝管的耐腐蚀性，使其特别适用于空调中。

在上述双排多弯冷却铝管的加工方法中，所述固溶处理的温度为460-480℃，固溶处理的时间为3-5h。

在上述双排多弯冷却铝管的加工方法中，所述的断续时效处理包括预时效、再时效处理，所述预时效处理的温度为125-130℃，预时效处理的时间为2-4h；再时效处理的温度为160-170℃，再时效处理的时间为2-3h。

在上述双排多弯冷却铝管的加工方法中，低温保温的温度为 120-130℃，保温时间为1-3h。

在上述双排多弯冷却铝管的加工方法中，所述表面处理具体为：先在坯件表面涂覆一层厚度为0.3-0.8μm的In-Sn涂层，再利用化学气相沉积法涂覆一层厚度为1.2-4.5μm的In-Sn涂层。厚度小的实际上就是低密度的In-Sn过渡层，厚度大的实际上就是高密度的In-Sn涂层，考虑到产品的热胀冷缩效应，喷涂的第一层In-Sn保护膜较为疏松，含有缝隙，减小了其密度，可以抵抗产品的热胀冷缩应力。低密度的In-Sn过渡层与In-Sn涂层的有机结合可以有效防止因膨胀系数不同带来的In-Sn涂层剥落。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明双排多弯冷却铝管基体铝合金配伍合理，省略了 Mn、Cr等元素，同时添加适量Zr、Be、Ce，进一步改善了冷却铝管基体铝合金的力学性能和耐腐蚀性能。

(2)本发明双排多弯冷却铝管在基体表面涂覆In-Sn涂层，形成一层均匀致密的保护膜，能极大地增强产品的防腐蚀能力，同时也增加了抗锈能力，使冷却铝管可以适合多种不同的环境，并大大延长其使用寿命。

(3)本发明采用固溶处理、断续时效处理、低温保温、涂覆 In-Sn涂层的加工方法，使制得的双排多弯冷却铝管同时具有较好的力学性能和耐腐蚀性能，使其适用于空调双排多弯的冷却管。

(4)本发明在加工中，先在坯件表面涂覆一层厚度较低的 In-Sn过渡层，然后再涂覆一层厚度较大的In-Sn涂层，有效防止因膨胀系数不同带来的In-Sn涂层剥落。

附图说明

图1为本发明双排多弯冷却铝管的结构示意图。

图2为本发明双排多弯冷却铝管中支架一的结构示意图。

图3为本发明双排多弯冷却铝管中支架二的结构示意图。

图中，1、弯管一；2、弯管二；3、支架二；4、支架一；5、橡胶垫。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本发明双排多弯冷却铝管，包括弯管一1、弯管二2、支架一4、支架二3，弯管一与支架一、弯管二与支架二间均设有橡胶垫5，所述的弯管一、弯管二、支架一、支架二都包括由铝合金制成的基体以及基体表面的In-Sn涂层。

实施例1

熔炼：将铝合金熔炼成铝液并进行精炼；所述的铝合金由如下质量百分比的成分组成：Si：0.7％，Cu：0.14％，Mg：0.08％， Zn：0.13％，Ni：0.25％，Zr：0.55％，Be：0.18％，Ce：0.08％，余量为铝及不可避免的杂质。

浇铸：将精炼后的铝液浇铸到预热至180-220℃的模具中，浇铸成型，分别得弯管一坯件、弯管二坯件、支架一坯件、支架二坯件。

热处理：将坯件先470℃下固溶处理4h；然后在128℃预时效处理3h；再在165℃再时效处理2.5h，接着在125℃下低温保温2h。

表面处理：在热处理后的坯件表面先涂覆一层厚度为0.5μm 的In-Sn涂层，再利用化学气相沉积法涂覆一层厚度为2.5μm的 In-Sn涂层，再将弯管一、弯管二、支架一、支架二组装得空调冷却水管成品，弯管与支架的衔接处设有橡胶垫。

实施例2

熔炼：将铝合金熔炼成铝液并进行精炼；所述的铝合金由如下质量百分比的成分组成：Si：0.65％，Cu：0.13％，Mg：0.01％， Zn：0.14％，Ni：0.22％，Zr：0.6％，Be：0.16％，Ce：0.12％，余量为铝及不可避免的杂质。

热处理：将坯件先465℃下固溶处理4.5h；然后在126℃预时效处理3.5h；再在168℃再时效处理2.2h，接着在128℃下低温保温1.5h。

表面处理：在热处理后的坯件表面先涂覆一层厚度为0.4μm 的In-Sn涂层，再利用化学气相沉积法涂覆一层厚度为3.6μm的 In-Sn涂层，再将弯管一、弯管二、支架一、支架二组装得空调冷却水管成品，弯管与支架的衔接处设有橡胶垫。

实施例3

熔炼：将铝合金熔炼成铝液并进行精炼；所述的铝合金由如下质量百分比的成分组成：Si：0.75％，Cu：0.12％，Mg：0.11％， Zn：0.14％，Ni：0.28％，Zr：0.5％，Be：0.2％，Ce：0.08％，余量为铝及不可避免的杂质。

热处理：将坯件先475℃下固溶处理3.5h；然后在129℃预时效处理2.5h；再在162℃再时效处理2.8h，接着在122℃下低温保温2.5h。

表面处理：在热处理后的坯件表面先涂覆一层厚度为0.7μm 的In-Sn涂层，再利用化学气相沉积法涂覆一层厚度为3.8μm的 In-Sn涂层，再将弯管一、弯管二、支架一、支架二组装得空调冷却水管成品，弯管与支架的衔接处设有橡胶垫。

实施例4

熔炼：将铝合金熔炼成铝液并进行精炼；所述的铝合金由如下质量百分比的成分组成：Si：0.8％，Cu：0.12％，Mg：0.12％， Zn：0.12％，Ni：0.3％，Zr：0.45％，Be：0.22％，Ce：0.05％，余量为铝及不可避免的杂质。

浇铸：将精炼后的铝液浇铸到预热至180℃的模具中，浇铸成型，分别得弯管一坯件、弯管二坯件、支架一坯件、支架二坯件。

热处理：将坯件先460℃下固溶处理5h；然后在125℃预时效处理4h；再在160℃再时效处理3h，接着在120℃下低温保温 3h。

表面处理：在热处理后的坯件表面先涂覆一层厚度为0.3μm 的In-Sn涂层，再利用化学气相沉积法涂覆一层厚度为4μm的 In-Sn涂层，再将弯管一、弯管二、支架一、支架二组装得空调冷却水管成品，弯管与支架的衔接处设有橡胶垫。

实施例5

熔炼：将铝合金熔炼成铝液并进行精炼；所述的铝合金由如下质量百分比的成分组成：Si：0.6％，Cu：0.15％，Mg：0.06％， Zn：0.15％，Ni：0.2％，Zr：0.65％，Be：0.15％，Ce：0.15％，余量为铝及不可避免的杂质。

浇铸：将精炼后的铝液浇铸到预热至220℃的模具中，浇铸成型，分别得弯管一坯件、弯管二坯件、支架一坯件、支架二坯件。

热处理：将坯件先480℃下固溶处理3h；然后在130℃预时效处理2h；再在170℃再时效处理2h，接着在130℃下低温保温 1h。

表面处理：在热处理后的坯件表面先涂覆一层厚度为0.8μm 的In-Sn涂层，再利用化学气相沉积法涂覆一层厚度为4.5μm的In-Sn涂层，再将弯管一、弯管二、支架一、支架二组装得空调冷却水管成品，弯管与支架的衔接处设有橡胶垫。

对比例1

与实施例1的区别仅在于，该对比例1双排多弯冷却铝管中弯管一、弯管二、支架一、支架二仅由铝合金制成，即表面没有 In-Sn涂层。

对比例2

与实施例1的区别仅在于，该对比例2中的铝合金为普通市售的铝合金。

对比例3

与实施例1的区别仅在于，该对比例3铝合金中不含有Zr。

对比例4

与实施例1的区别仅在于，该对比例4铝合金中不含有Be。

对比例5

与实施例1的区别仅在于，该对比例5铝合金中不含有Ce。

对比例6

与实施例1的区别仅在于，该对比例6铝合金中不含有Zr、 Be。

对比例7

与实施例1的区别仅在于，该对比例7的热处理为普通的固溶+时效处理。

对比例8

与实施例1的区别仅在于，该对比例8中不包括低温保温处理。

将实施例1-5及对比例1-8中的双排多弯冷却铝管进行性能测试，测试结果如表1所示。

表1：实施例1-5及对比例1-8中的双排多弯冷却铝管的性能测试

醋酸盐雾试验以及中性盐雾试验的结果为白锈面积达到试样总面积5％所需的时间。从测试中可得，本发明采用配伍合理，力学性能以及耐腐蚀性能都优异的铝合金制成基本，并在在基体表面涂覆In-Sn涂层，形成一层均匀致密的保护膜，能极大地增强产品的防腐蚀能力，使制得的双排多弯冷却铝管同时具有较好的力学性能和耐腐蚀性能，使其适用于空调双排多弯的冷却管。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims

1.一种双排多弯冷却铝管，其特征在于，所述的双排多弯冷却铝管包括弯管一、弯管二、支架一、支架二，弯管一与支架一、弯管二与支架二间均设有橡胶垫，所述的弯管一、弯管二、支架一、支架二都包括由铝合金制成的基体以及基体表面的In-Sn涂层。

2.根据权利要求1所述的双排多弯冷却铝管，其特征在于，所述的铝合金由如下质量百分比的成分组成：Si：0.6-0.8％，Cu：0.12-0.15％，Mg：0.06-0.12％，Zn：0.12-0.15％，Ni：0.2-0.3％，Zr：0.45-0.65％，Be：0.15-0.22％，Ce：0.05-0.15％，余量为铝及不可避免的杂质。

3.一种双排多弯冷却铝管的加工方法，其特征在于，所述的加工方法包括如下步骤：

熔炼：将铝合金熔炼成铝液并进行精炼；

浇铸：将精炼后的铝液浇铸到预热后的模具中，浇铸成型，分别得弯管一坯件、弯管二坯件、支架一坯件、支架二坯件；

4.根据权利要求3所述的双排多弯冷却铝管的加工方法，其特征在于，所述固溶处理的温度为460-480℃，固溶处理的时间为3-5h。

5.根据权利要求3所述的双排多弯冷却铝管的加工方法，其特征在于，所述的断续时效处理包括预时效、再时效处理，所述预时效处理的温度为125-130℃，预时效处理的时间为2-4h；再时效处理的温度为160-170℃，再时效处理的时间为2-3h。

6.根据权利要求3所述的双排多弯冷却铝管的加工方法，其特征在于，低温保温的温度为120-130℃，保温时间为1-3h。

7.根据权利要求3所述的双排多弯冷却铝管的加工方法，其特征在于，所述表面处理具体为：先在坯件表面涂覆一层厚度为0.3-0.8μm的In-Sn涂层，再利用化学气相沉积法涂覆一层厚度为1.2-4.5μm的In-Sn涂层。