CN1735704A - 铝管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用在冷凝器中入口管(6)和出口管(7)，其由一含有0.90～1.50质量％的Mn、其余为Al和不可避免的杂质的合金制成。入口管(6)和出口管具有30～43％IACS的导电率。入口管(6)和出口管(7)都通过在环境气氛或惰性气体气氛中将含有0.90～1.50质量％的Mn、其余为Al和不可避免的杂质的合金制造的管坯以550～600℃的温度加热10～600分钟然后将所述管坯冷却而制成。入口管(6)和出口管(7)可容易地以低成本制造并且具有令人满意的抗点蚀能力。
Description
相关申请的交叉引用
本申请依照35U.S.C.§111(a)提出，并按照35U.S.C.§119(e)(1)要求2003年1月17日根据35U.S.C.§111(b)提交的美国临时专利申请No.60/440,628的优先权。
技术领域
本发明涉及一种铝管，尤其涉及这样一种铝管，它可用作热交换器—例如其中使用含氯氟烃致冷剂的机动车空调的冷凝器或蒸发器、其中使用CO2致冷剂的机动车空调的气体冷却器或蒸发器、机动车的油冷却器和机动车的散热器—中的入口管和出口管；可用作具有适于使用含氯氟烃致冷剂的致冷循环的机动车空调的管道的管，该致冷循环包括通过管道相互连接的压缩机、冷凝器和蒸发器；以及可用作具有适于使用CO2致冷剂的致冷循环的机动车空调的管道的铝管，该致冷循环包括通过管道相互连接的压缩机、气体冷却器、中间热交换器、膨胀阀和蒸发器，并且还涉及一种所述类型铝管的制造方法。
此处和所附权利要求中使用的术语“铝”包括纯铝和铝合金。此外，由原子符号表示的金属当然不包括其合金。
背景技术
已知冷凝器用于包含其中使用含氯氟烃致冷剂的致冷循环的机动车空调。这种冷凝器包括一对平行布置并相互间隔开的铝制集管、由铝制成并在其相对的端部连接到所述集管的平行的扁平热交换管、设置在每对相邻热交换管之间的空气道间隙中并(硬)钎焊到该对热交换管上的波纹状铝制翅片、一连接到其中一个集管的铝制入口管和一连接到另一集管的铝制出口管。
上述冷凝器的入口管和出口管按常规制造，例如由JIS A1100、JISA3003或一含有1.0～1.5质量％的Mn、至少0.2质量％但低于0.6质量％的Mg、其余为Al和不可避免的杂质的铝合金制成(见出版物JP-B No.1991-22459)。
还已知一种适合在机动车空调中用作管道以将其压缩机、冷凝器和蒸发器相互连接的铝管，这种铝管由含有0.3～1.5质量％的Mn、0.20质量％以内的Cu、0.06～0.30质量％的Ti、0.01～0.20质量％的Fe、0.01～0.20质量％的Si、其余为Al和不可避免的杂质的合金制成，合金基体每平方毫米包含尺寸不小于0.5μm、最多2×104个的Si化合物、Fe化合物和Mn化合物颗粒(见出版物JP-A No.2002-180171)。
通常，对热交换器管、用于机动车空调的冷凝器和蒸发器的入口管和出口管以及上述用于机动车空调的铝管进行表面镀铬处理，以提高这些管的抗腐蚀能力。然而，这种处理很麻烦。此外，Cr6+是有害物质，所产生的废液必须进行麻烦的处理。因此，冷凝器、蒸发器以及管道制造的问题是必需进行麻烦的工作。此外，Cr6+在欧洲不久将被禁止使用。
因此，对于冷凝器或蒸发器的热交换管，正在研究可产生抗点蚀能力并使管具有抗点蚀能力的处理方法，以取代其中使用有害Cr6+的镀铬处理。
然而，仍然有待于开发易于以低的成本制造并且具有足够抗点蚀能力的入口管和出口管以及用于管道的管。当然，如果不进行镀铬处理，上述两个出版物中公开的管道就不具有抗点蚀能力。
本发明的一个目的是克服以上问题，并提供一种具有令人满意的抗点蚀能力且易于以低的成本制造的铝管，还提供一种制造该铝管的方法。
发明内容
本发明提供了一种由一含有0.90～1.50质量％的Mn、其余为Al和不可避免的杂质的合金制成的铝管，该管具有30～43％IACS的导电率。
在本发明的铝管中，Mn的作用是提高管的抗点蚀能力和管的强度。如果Mn的含量小于0.90质量％，则不能实现这种作用。如果Mn的含量大于1.50质量％，则提高强度的作用保持不变，但热加工使变形阻力提高，导致加工性能降低，例如，当制造管时其可挤出性降低。因此，用于制造管的合金中Mn的含量应该为0.90～1.50质量％，优选为1.0～1.2质量％。
如果本发明的铝管的导电率小于30％IACS，则其Mn含量不充分，从而导致低的强度。然而，如果导电率大于43％IACS，则将不能形成足量的Mn和不可避免的杂质的固溶体，以致其抗腐蚀能力较低。因此，用于制造铝管的合金的导电率应当为30～43％IACS，优选为33～37％IACS。
因为本发明的铝管的导电率为30-43％IACS，所以该管无须进行任何镀铬处理就可防止点蚀。另外，因为该管由含有0.90～1.50质量％的Mn、其余为Al和不可避免的杂质的合金制成，所以该管强度较高并且具有高的可加工性。此外，该管可以仅通过使在一预定温度下加热的管坯在环境气氛(atmosphere)或惰性气体气体气氛中保持一段预定的时间然后冷却该管坯来制造。因此，能容易地以低成本制造该管。
当本发明的铝管含有Cu作为不可避免的杂质时，作为这种杂质的Cu的含量优选在0.05质量％以内，因为Cu作为不可避免的杂质即使量非常小也能损害铝管的抗点蚀能力。因此，Cu含量优选在0.05质量％以内。
在本发明的铝管含有Fe作为不可避免的杂质的情况下，作为这种杂质的Fe的含量优选在0.25质量％以内，因为尽管比Cu的影响小，但Fe作为不可避免的杂质也能损害铝管的抗点蚀能力。因此，Fe的含量优选在0.25质量％以内。
在本发明的铝管含有Si作为不可避免的杂质的情况下，作为不可避免的杂质的Si的含量优选在0.25质量％以内，因为作这种杂质的Si象Fe一样可能降低铝管的抗点蚀能力。因此，Si的含量优选在0.25质量％以内。
本发明用于制造铝管的方法的特征在于，在环境气氛或惰性气体气氛中将由含有0.90～1.50质量％的Mn、其余为Al和不可避免的杂质的合金制成的管坯以550～600℃的温度加热10～600分钟然后冷却。
根据本发明的铝管制造方法，以特定的温度对管坯加热在特定的时间，从而使用于制造管的合金中的Mn和不可避免的杂质可在基体中形成固溶体，由此减少包含在材料中并作为引起腐蚀的核的晶粒和沉降物，以便提高抗腐蚀能力。这使得所制造的铝管的导电率降低并损害了所增加的抗点蚀能力。加热温度为550～600℃，是因为如果温度低于550℃，将不能在基体中形成足量的Mn和不可避免的杂质的固溶体，而如果温度高于600℃，则经济效益差并且不能增进在基体中Mn和不可避免的杂质的固溶体的形成效果。保持对管坯加热10～600分钟，是因为如果该时间段少于10分钟，将不会在基体中令人满意地形成Mn和不可避免的杂质固溶体，而如果该时间段超过600分钟，则经济效益差并且不能增进在基体中Mn和不可避免的杂质的固溶体的形成效果。
本发明的制造方法可较容易地以低成本生产上述铝管。
在本发明的铝管制造方法中，用于制造管坯的合金在Mn含量以及作为合金中不可避免的杂质的Cu、Fe及Si的含量方面与本发明的铝管的合金是相同的。
在本发明的铝管制造方法中，用于加热的温度上升的速度优选为20～130℃/分钟。其原因是：如果温度上升的速度小于20℃/分钟，将导致经济效益降低，而如果该速度超过130℃/分钟，则很可能与本发明的铝管一起加热的其它产品例如铝管件(tube)将不能被以均匀的温度上升速度加热。
在本发明的铝管制造方法中，加热的管坯随后优选以至少47℃/分钟的速度冷却，因为如果冷却速度小于47℃/分钟，则以固溶体形式溶解在基体中的Mn和不可避免的杂质将再次分离出/析出从而可能损害抗腐蚀能力。
当管坯以上述温度上升速度加热和/或以上述速度冷却，可以获得高经济效益，所制造的铝管也可靠地具有抗点蚀能力。
附图说明
图1所示为用于其中使用含氯氟烃致冷剂的机动车空调的冷凝器的透视图，该冷凝器具有均为本发明的铝管的入口管和出口管；
图2为示例1-4的加热模式的曲线图。
具体实施方式
下面将参考附图说明本发明的实施例。
参考图1，一用于其中使用含氯氟烃致冷剂的机动车空调的冷凝器1包括一对铝制集管2、3、平行的扁平致冷管4(热交换管)、由铝钎焊薄板制成的波纹状翅片5、一入口管6、一出口管7、一第一隔板8和一第二隔板9，所述集管2、3平行布置并相互隔开，扁平致冷管4由铝挤出型材制成并且各在其相对端连接到所述两个集管2、3上，每个翅片5都设置在相邻致冷管4之间的空气道间隙中并钎焊到所述相邻的致冷管4上，入口管6由铝挤出型材制成并且连接到第一集管2的周向壁上端，出口管7由铝挤出型材制成并连接到第二集管3的周向壁下端，第一隔板8设置在第一集管2内并定位于该集管的中部上方，第二隔板9设置在第二集管3内并定位于该集管的中部下方。所使用的致冷管4可为电阻焊管。
入口管6和第一隔板8之间的致冷管4的数目、第一隔板8和第二隔板9之间的致冷管4的数目以及第二隔板9和出口管7之间的致冷管4的数目从上到下减少，从而形成通道组。以气相流入入口管6的致冷剂在以液相流出出口管7之前曲折地流过冷凝器内的通道组单元。
入口管6和出口管7都由一种含有0.90～1.50质量％的Mn、其余为Al和不可避免的杂质的合金制成。所述管具有30～43％IACS的导电率。
用于制造入口管6和出口管7的合金含有优选为1.0～1.2质量％的Mn。用于制造入口管6和出口管7的合金优选具有33～37％IACS的导电率。
如果用于制造入口管6和出口管7的合金含有Cu作为不可避免的杂质，则Cu的含量在0.05质量％以内。如果该合金含有Fe作为不可避免的杂质，则Fe的含量在0.25质量％以内。如果该合金含有Si作为不可避免的杂质，则Si的含量在0.25质量％以内。
例如，用下述方法制造入口管6和出口管7。
将所述合金挤出成入口管坯和出口管坯。保持这些管坯在环境气氛中或惰性气体气氛中以500～600℃加热10～600分钟，然后冷却。用于加热的温度上升速度是20～130℃/分钟，而加热后冷却的速度至少为47℃/分钟。这样就制造出了入口管6和出口管7。
根据前述实施例的本发明的铝管被用作机动车空调的冷凝器的入口管和出口管，该空调包括其中使用含氯氟烃致冷剂的致冷循环。可选地，该铝管还可用作机动车空调的蒸发器的入口管和出口管。此外，本发明的铝管还可用作作为机动车机油冷却器、机动车散热器等的热交换器的入口管和出口管。
此外，本发明的铝管可用作具有适于使用含氯氟烃致冷剂的致冷循环的机动车空调中的管道，该致冷循环包括通过管道相互连接的压缩机、冷凝器和蒸发器。本发明的铝管还可用作具有适于使用CO2致冷剂的致冷循环的机动车空调中的管道，该致冷循环包括通过管道相互连接的压缩机、气体冷却器、中间热交换器、膨胀阀和蒸发器。
本发明的铝管还可用在具有这样的致冷循环的机动车空调中以作为气体冷却器和蒸发器的入口管和出口管：该致冷循环适于使用CO2致冷剂并且包括压缩机、气体冷却器、中间热交换器、膨胀阀和蒸发器。
下面将与比较示例一起说明本发明的具体示例。
示例1-4
将四种各具有表1所列成分的合金挤出成外径为9.53mm、周向壁厚为1.0mm的管坯。
表1
| 示例 | 成分(质量％) | 导电率(IACS) | 最大腐蚀深度(μm) | ||||
| Al | Mn | Cu | Fe | Si | |||
| 1 | 其余 | 1.12 | 0.01 | 0.12 | 0.03 | 33.8 | 233 |
| 2 | 其余 | 1.09 | 0.01 | 0.15 | 0.05 | 37.0 | 209 |
| 3 | 其余 | 0.90 | 0.01 | 0.22 | 0.07 | 36.8 | 306 |
| 4 | 其余 | 1.07 | 0.01 | 0.23 | 0.07 | 40.1 | 494 |
然后，将这些管坯放入一内部炉温设定为500℃的预加热炉中，并在该炉中保持10分钟，此后将它们放入一内部炉温设定为601℃的主加热炉中并将600℃的管坯温度保持3分钟，随之用氮气将管坯冷却至570℃。此后将管坯从主加热炉中取出。用于加热的温度上升的速度是30℃/分钟，冷却速度是60℃/分钟。图2示出加热模式。
检测这样制造出的管的导电率。检测结果也在表1中示出。
对这些管进行“SWAAT 960-小时”试验，并检查腐蚀情况。表1示出管的最大腐蚀深度。表2示出管的腐蚀状态，即腐蚀深度和腐蚀缺陷的数量。
表2管的腐蚀
| 示例1 | 示例2 | 示例3 | 示例4 | ||||
| 腐蚀深度(μm) | N☆ | 腐蚀深度(μm) | N☆ | 腐蚀深度(μm) | N☆ | 腐蚀深度(μm) | N☆ |
| 100以内 | 3 | 100以内 | 4 | 100以内 | 3 | 100以内 | 1 |
| 100-200 | 3 | 100-200 | 7 | 100-200 | 10 | 100-200 | 6 |
| 200-300 | 1 | 200-300 | 0 | 200-300 | 2 | 200-300 | 4 |
| 300-400 | 0 | 300-400 | 0 | 300-400 | 1 | 300-400 | 0 |
| 400-500 | 0 | 400-500 | 0 | 400-500 | 0 | 400-500 | 1 |
N☆：数量
比较示例1-4
将四种各具有表1所列成分的合金挤出成外径为9.53mm、周向壁厚为1.0mm的管坯，在不加热处理的情况下对这些管进行“SWAAT 960-小时”试验，并检查所形成的腐蚀。发现管上由于腐蚀而具有在其整个周向壁上延伸/分布的凹坑(pit)。
工业实用性
本发明的铝管适合作为热交换器—例如其中使用含氯氟烃致冷剂的机动车空调的冷凝器或蒸发器、其中使用CO2致冷剂的机动车空调的气体冷却器或蒸发器、机动车的机油冷却器和机动车的散热器—的入口管和出口管；作为适于使用含氯氟烃致冷剂并包括通过管道相互连接的压缩机、冷凝器和蒸发器的机动车空调中的管道；以及作为适于使用CO2致冷剂并包括通过管道相互连接的压缩机、气体冷却器、中间热交换器、膨胀阀和蒸发器的机动车空调中的管道。
Claims (14)
1.一种铝管，由一含有0.90～1.50质量％的Mn、其余为Al和不可避免的杂质的合金制成，所述铝管具有30～43％IACS的导电率。
2.一种如权利要求1所述的铝管，其特征在于，含有作为不可避免的杂质的Cu，其含量在0.05质量％以内。
3.一种如权利要求1所述的铝管，其特征在于，含有作为不可避免的杂质的Fe，其含量在0.25质量％以内。
4.一种如权利要求1所述的铝管，其特征在于，含有作为不可避免的杂质的Si，其含量在0.25质量％以内。
5.一种制造铝管的方法，其特征在于，在环境气氛或惰性气体气氛中将由含有0.90～1.50质量％的Mn、其余为Al和不可避免的杂质的合金制成的管坯以550～600℃加热10～600分钟，然后进行冷却。
6.一种如权利要求5所述的制造铝管的方法，其特征在于，用于制造管坯的合金含有Cu作为不可避免的杂质，Cu的含量在0.05质量％以内。
7.一种如权利要求5所述的制造铝管的方法，其特征在于，用于制造管坯的合金含有Fe作为不可避免的杂质，Fe的含量在0.25质量％以内。
8.一种如权利要求5所述的制造铝管的方法，其特征在于，用于制造管坯的合金含有Si作为不可避免的杂质，Si的含量在0.25质量％以内。
9.一种如权利要求5所述的制造铝管的方法，其特征在于，用于加热的温度上升的速度是20～130℃/分钟。
10.一种如权利要求5所述制造铝管的方法，其特征在于，加热后的冷却速度是至少47℃/分钟。
11.一种用于机动车辆的热交换器，具有均包括如权利要求1至4中任一项所述的铝管的入口管和出口管。
12.一种设有一包含一致冷循环的机动车空调的机动车，该致冷循环中使用含氯氟烃致冷剂并具有压缩机、冷凝器和蒸发器，该冷凝器是如权利要求11所述的热交换器。
13.一种致冷循环，其中使用含氯氟烃致冷剂并且具有压缩机、冷凝器和蒸发器，所述压缩机、冷凝器和蒸发器通过包括如权利要求1至4中任一项所述的铝管的管道相互连接。
14.一种机动车，其中安装有如权利要求13所述的致冷循环作为机动车空调。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002380756 | 2002-12-27 | ||
| JP380756/2002 | 2002-12-27 | ||
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN1735704A true CN1735704A (zh) | 2006-02-15 |
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| CN 200380107716 Pending CN1735704A (zh) | 2002-12-27 | 2003-12-26 | 铝管及其制造方法 |
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| CN (1) | CN1735704A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104249224A (zh) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | 株式会社京滨冷暖科技 | 包层材料、钎焊管的制造方法及钎焊管 |
-
2003
- 2003-12-26 CN CN 200380107716 patent/CN1735704A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104249224A (zh) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | 株式会社京滨冷暖科技 | 包层材料、钎焊管的制造方法及钎焊管 |
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