ES2649557T3

ES2649557T3 - Copper alloy for heat exchanger tube

Info

Publication number: ES2649557T3
Application number: ES10797826.4T
Authority: ES
Inventors: Parker M. Finney; Larz Ignberg; Anders Kamf; Tim Goebel; Eric Gong; Ed Rottman
Original assignee: Luvata Franklin Inc
Current assignee: Virtus Precision Tube LLC
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2010-07-08
Publication date: 2018-01-12
Anticipated expiration: 2030-07-08
Also published as: CN102470471A; WO2011005926A1; CN107739880A; JP2012532990A; MY173128A; CA2767242A1; BR112012000607B1; EP2451604B1; US20160363397A1; BR112012000607A2; MX2012000544A; BR112012000607A8; EP2451604A1; CA2767242C; JP2015178679A; MX340861B; EP2451604A4; HK1251625A1; US20110005739A1; JP6087982B2

Abstract

Un tubo de ACR para su uso en un intercambiador de calor de aire acondicionado y refrigeración (ACR), en el cual el tubo comprende una aleación de cobre que consistente en: a) níquel del 0,3% al 0,7% en peso; b) estaño del 0,3% al 0,7% en peso; y c) fósforo del 0,01% al 0,07% en peso, en el cual el resto de la aleación es cobre y las impurezas naturales están presentes en un máximo del 0,6% en peso; la aleación presenta una granulosidad de 1 micrómetro a 50 micrómetros; y el tubo presenta un espesor de pared de 0,10 mm (0,004 pulgadas) a 1,0 mm (0,040 pulgadas).An ACR tube for use in an air conditioning and cooling heat exchanger (ACR), in which the tube comprises a copper alloy consisting of: a) nickel from 0.3% to 0.7% by weight ; b) tin of 0.3% to 0.7% by weight; and c) phosphorus from 0.01% to 0.07% by weight, in which the rest of the alloy is copper and natural impurities are present at a maximum of 0.6% by weight; the alloy has a granularity of 1 micrometer to 50 micrometers; and the tube has a wall thickness of 0.10 mm (0.004 inches) to 1.0 mm (0.040 inches).

Description

ALEACIÓN DE COBRE PARA TUBO INTERCAMBIADOR DE CALOR COPPER ALLOY FOR HEAT EXCHANGER TUBE

Campo de la invención Field of the Invention

La presente invención se refiere en general a aleaciones de cobre y al uso de aleaciones de cobre en tubos para intercambiadores de calor. Específicamente, la invención se refiere a un tubo de aleación de cobre de alta resistencia que presenta una resistencia a la fractura por presión y propiedades de procesabilidad deseables. La aleación es adecuada para reducir el espesor, y por lo tanto, conserva material, para los intercambiadores de calor de aire acondicionado y refrigeración (ACR) existentes, y es adecuada para su uso en un intercambiador de calor que utiliza un medio de enfriamiento como el CO2. The present invention relates generally to copper alloys and the use of copper alloys in tubes for heat exchangers. Specifically, the invention relates to a high strength copper alloy tube having a resistance to pressure fracture and desirable processability properties. The alloy is suitable for reducing thickness, and therefore retains material, for existing air conditioning and cooling (ACR) heat exchangers, and is suitable for use in a heat exchanger that uses a cooling medium such as CO2

Antecedentes de la invención Background of the invention

Los intercambiadores de calor para aires acondicionados pueden ser construidos con un tubo de cobre en forma de U doblado como una horquilla y aletas fabricadas de aluminio o de una placa de aleación de aluminio. En consecuencia, un tubo de cobre utilizado para el intercambiador de calor del tipo anterior requiere propiedades adecuadas de conductividad, conformabilidad y soldadura a alta temperatura. Los fluorocarbonos basados en HCFC (hidroclorofluorocarbono) han sido utilizados ampliamente para refrigerar medios utilizados para intercambiadores de calor tales como aires acondicionados. Sin embargo, el HCFC posee un gran potencial de agotamiento de la capa de ozono, por lo que se han seleccionado otros medios de refrigeración por razones medioambientales. Los "refrigerantes verdes", por ejemplo, el CO2, el cual es un medio de refrigeración natural, se han utilizado para intercambiadores de calor. La presión de condensación durante la operación debe aumentarse para usar CO2 como medio de refrigeración para mantener el mismo rendimiento de transferencia de calor que los fluorocarbonos basados en HCFC. Por lo general, en un intercambiador de calor, las presiones a las que se utilizan estos medios de refrigeración (presión de un fluido que fluye en el tubo del intercambiador de calor) se maximizan en un condensador (enfriador de gas en CO2). En este condensador o enfriador de gas, por ejemplo, R22 (un fluorocarbono basado en HCFC) tiene una presión de condensación de aproximadamente 1,8 MPa. Por otro lado, el medio de enfriamiento de CO2 necesita tener una presión de condensación de aproximadamente 7 a 10 MPa (estado supercrítico). Por lo tanto, las presiones de funcionamiento de los nuevos medios de refrigeración aumentan en comparación con la presión de funcionamiento del medio de refrigeración convencional R22. Debido al aumento de presión y a cierta pérdida de resistencia debido a la soldadura a alta temperatura en algunos procesos de formación de tubos, los materiales de cobre convencionales tienen que hacerse más gruesos, aumentando así el peso del tubo y, por lo tanto, los costes de material asociados con el tubo. Las patentes JP52145327, JP1316431, JP52145328, JP4006234 y JP6094390 describen diversas aleaciones de cobre que comprenden níquel y/o estaño en amplios intervalos, en las que las aleaciones son adecuadas para su uso en, por ejemplo, tubos usados de intercambiadores de calor. Lo que se necesita es un tubo intercambiador de calor que posea una alta resistencia a la tracción, excelente procesabilidad y buena conductividad térmica que sea adecuado para reducir el espesor de pared y, por lo tanto, los costes de material para intercambiadores de calor ACR y que sea adecuado para soportar solicitudes de alta presión con nuevos medios de enfriamiento "verdes" tales como el CO2. Heat exchangers for air conditioners can be constructed with a folded U-shaped copper tube such as a fork and fins made of aluminum or an aluminum alloy plate. Consequently, a copper tube used for the heat exchanger of the above type requires suitable conductivity, formability and high temperature welding properties. HCFC (hydrochlorofluorocarbon) based fluorocarbons have been widely used to refrigerate media used for heat exchangers such as air conditioners. However, the HCFC has a great potential for depletion of the ozone layer, so other cooling means have been selected for environmental reasons. "Green refrigerants", for example, CO2, which is a natural cooling medium, have been used for heat exchangers. Condensation pressure during operation must be increased to use CO2 as a cooling medium to maintain the same heat transfer performance as HCFC-based fluorocarbons. Generally, in a heat exchanger, the pressures at which these cooling means are used (pressure of a fluid flowing in the heat exchanger tube) are maximized in a condenser (CO2 gas cooler). In this gas condenser or cooler, for example, R22 (a HCFC-based fluorocarbon) has a condensation pressure of approximately 1.8 MPa. On the other hand, the CO2 cooling medium needs to have a condensation pressure of approximately 7 to 10 MPa (supercritical state). Therefore, the operating pressures of the new cooling means increase compared to the operating pressure of the conventional cooling means R22. Due to the increase in pressure and some loss of resistance due to high temperature welding in some tube forming processes, conventional copper materials have to become thicker, thus increasing the weight of the tube and, therefore, the costs of material associated with the tube. Patents JP52145327, JP1316431, JP52145328, JP4006234 and JP6094390 describe various copper alloys comprising nickel and / or tin at wide ranges, in which the alloys are suitable for use in, for example, used heat exchanger tubes. What is needed is a heat exchanger tube that has high tensile strength, excellent processability and good thermal conductivity that is suitable for reducing wall thickness and, therefore, material costs for ACR heat exchangers and It is suitable for supporting high pressure applications with new "green" cooling media such as CO2.

Breve resumen de la invención Brief Summary of the Invention

La presente invención presenta una aleación de cobre, para su uso en tubos de intercambiadores de calor, que posee, por ejemplo, alta resistencia a la tracción, excelente procesabilidad y buena conductividad térmica. La invención está definida en las reivindicaciones. La presente invención presenta tubos para aplicaciones de ACR como se define en las reivindicaciones que comprenden una composición de aleación de cobre que comprende en Cu, Ni, Sn, P e impurezas naturales adecuadas. The present invention features a copper alloy, for use in exchanger tubes of heat, which has, for example, high tensile strength, excellent processability and good Thermal conductivity. The invention is defined in the claims. The present invention features tubes for ACR applications as defined in the claims comprising a copper alloy composition comprising Cu, Ni, Sn, P and adequate natural impurities.

Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings

Figura 1. Representación gráfica del valor relativo del metal por metro (pies) frente al precio del cobre para una aleación utilizada actualmente, C122, al espesor de pared convencional en Figure 1. Graphical representation of the relative value of the metal per meter (feet) versus the price of copper for an alloy currently used, C122, to the conventional wall thickness in

comparación con una aleación de la presente invención de CuNi(0,5)Sn(0,5) a un espesor de pared reducido. Figura 2. Representación gráfica de la resistencia a la tracción y la conductividad para aleaciones probadas en función de los contenidos de Ni y Sn. El Sn tiene una mayor influencia en la resistencia y en la conductividad. Figuras 3 (a)-(c). Representación gráfica de varias vistas de un tubo de acuerdo con una realización de la presente invención. La figura (a) es una vista en perspectiva; La Figura (b) es una sección transversal del tubo de (a) según se aprecia a lo largo de un eje longitudinal; y la Figura (c) es una sección transversal del tubo de (a) y (b) según representa a lo largo de un eje normal al eje longitudinal. comparison with an alloy of the present invention of CuNi (0.5) Sn (0.5) at a reduced wall thickness. Figure 2. Graphical representation of tensile strength and conductivity for alloys tested based on Ni and Sn contents. Sn has a greater influence on resistance and conductivity. Figures 3 (a) - (c). Graphical representation of several views of a tube according to an embodiment of the present invention. Figure (a) is a perspective view; Figure (b) is a cross-section of the tube of (a) as seen along a longitudinal axis; and Figure (c) is a cross section of the tube of (a) and (b) as depicted along an axis normal to the longitudinal axis.

Descripción detallada de la invención Detailed description of the invention

La presente invención proporciona una aleación de alta resistencia que puede, por ejemplo, reducir el espesor de la pared y por lo tanto reducir el coste asociado a la tubería de ACR existentes y/o proporcionar tubos de ACR capaces de soportar las presiones crecientes asociadas a los medios de enfriamiento tales como el CO2. Por alta resistencia se entiende que la aleación y/o el tubo fabricado a partir de la aleación presenta al menos los niveles de resistencia a la tracción y/o presión de rotura y/o fallo por fatiga cíclica establecidos en este documento. La aleación de cobre puede proporcionar ahorros en materiales, costes, impacto ambiental y consumo de energía. A fin de proporcionar una aleación de cobre para un tubo intercambiador de calor el cual, por ejemplo, puede ser utilizado con los medios de refrigeración tales como el CO2, la aleación seleccionada debe tener propiedades apropiadas de los materiales y comportarse bien con respecto a la procesabilidad. Las propiedades importantes del material incluyen propiedades tales como, por ejemplo, presión/resistencia a la rotura, ductilidad, conductividad y fatiga cíclica. Las características de la aleación y/o el tubo descritos en este documento son deseables para que puedan soportar entornos de funcionamiento de ACR. La alta resistencia a la tracción y la alta presión de rotura son propiedades deseables del tubo porque definen la presión operativa que un tubo puede soportar antes de romperse. Por ejemplo, cuanto mayor es la presión de rotura, más robusto es el diseño del tubo o para un mínimo de presión de rotura dado, la presente aleación permite un tubo de pared más delgada. Existe una correlación entre la resistencia a la tracción y la presión de rotura. La aleación y/o tubo que comprenden la aleación presenta, por ejemplo, una resistencia a la tracción del material de un mínimo de 262 MPa (38 ksi, kilo-libra por pulgada cuadrada). La resistencia a la tracción del material puede ser medida mediante métodos conocidos en la técnica, tales como, por ejemplo, el protocolo de prueba ASTM E-8. En diversas realizaciones, la aleación y/o el tubo que comprenden la aleación presenta una resistencia a la tracción del material de 269, 276, 283 ó 290 MPa (39, 40, 41 ó 42 ksi). La ductilidad de la aleación y/o un tubo fabricado de la aleación es una propiedad deseable porque, en una realización, los tubos deben doblarse 180 grados en horquillas sin fracturarse o arrugarse para usar en bobina. El alargamiento es un indicador de la ductilidad del material. La aleación y/o tubo que comprende la aleación tiene, por ejemplo, un alargamiento de un mínimo del 40%. El alargamiento puede ser medido mediante métodos conocidos en la técnica, tales como, por ejemplo, el protocolo de prueba ASTM E-8. En diversas realizaciones, la aleación y/o el tubo que comprenden la aleación tienen un alargamiento mínimo del 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 ó 50%. La conductividad es una propiedad deseable porque se relaciona con la capacidad de transferencia de calor y, por lo tanto, es un componente de la eficiencia de una bobina de ACR. Además, la conductividad puede ser importante para la formación de tubos. La aleación y/o el tubo que comprenden la aleación presentan, por ejemplo, una conductividad de un mínimo del 35% de IACS. La conductividad puede ser medida por métodos conocidos en la técnica, tales como, por ejemplo, el protocolo de prueba ASTM E-1004. En diversas realizaciones, la aleación y/o el tubo que comprenden la aleación tienen una conductividad mínima del 36, 37, 38, 39, 40, 45, 50, 55, 60 ó 65% (IACS). La aleación y/o el tubo presentan, por ejemplo, al menos la misma resistencia a la fatiga cíclica que la aleación actual en uso, por ejemplo, C122 como se muestra en la Tabla 2. Además, es deseable que la aleación y/o el tubo tengan, por ejemplo, al menos una resistencia equivalente contra uno o más tipos de corrosión (por ejemplo, corrosión galvánica y corrosión fórmicaria) como la aleación actual en uso, por ejemplo, C122. En una realización, un tubo que comprende una aleación de la presente invención presenta una resistencia mejorada al ablandamiento (que puede ser importante para la soldadura a alta temperatura) y/o una resistencia a la fatiga incrementada con respecto a un tubo de cobre convencional, por ejemplo, un tubo fabricado de C122. The present invention provides a high strength alloy that can, for example, reduce wall thickness and therefore reduce the cost associated with existing ACR pipes and / or provide ACR pipes capable of withstanding the increasing pressures associated with cooling media such as CO2. By high strength it is understood that the alloy and / or the tube manufactured from the alloy has at least the levels of tensile strength and / or breakage and / or failure due to cyclic fatigue set forth herein. Copper alloy can provide savings in materials, costs, environmental impact and energy consumption. In order to provide a copper alloy for a heat exchanger tube which, for example, can be used with cooling means such as CO2, the selected alloy must have appropriate material properties and behave well with respect to the processability Important properties of the material include properties such as, for example, pressure / resistance to breakage, ductility, conductivity and cyclic fatigue. The characteristics of the alloy and / or the tube described in this document are desirable so that they can withstand ACR operating environments. High tensile strength and high breaking pressure are desirable properties of the tube because they define the operating pressure that a tube can withstand before breaking. For example, the higher the breaking pressure, the more robust the design of the tube is or for a given minimum breaking pressure, the present alloy allows a thinner wall tube. There is a correlation between tensile strength and breaking pressure. The alloy and / or tube comprising the alloy has, for example, a tensile strength of the material of a minimum of 262 MPa (38 ksi, kilo-pounds per square inch). The tensile strength of the material can be measured by methods known in the art, such as, for example, the ASTM E-8 test protocol. In various embodiments, the alloy and / or the tube comprising the alloy has a tensile strength of the material of 269, 276, 283 or 290 MPa (39, 40, 41 or 42 ksi). The ductility of the alloy and / or a tube made of the alloy is a desirable property because, in one embodiment, the tubes must be bent 180 degrees on forks without fracturing or wrinkling for use in coil. Elongation is an indicator of the ductility of the material. The alloy and / or tube comprising the alloy has, for example, an elongation of a minimum of 40%. Elongation can be measured by methods known in the art, such as, for example, the ASTM E-8 test protocol. In various embodiments, the alloy and / or the tube comprising the alloy have a minimum elongation of 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 or 50%. Conductivity is a desirable property because it relates to heat transfer capacity and, therefore, is a component of the efficiency of an ACR coil. In addition, conductivity can be important for tube formation. The alloy and / or the tube comprising the alloy have, for example, a conductivity of a minimum of 35% of IACS. The conductivity can be measured by methods known in the art, such as, for example, the ASTM E-1004 test protocol. In various embodiments, the alloy and / or the tube comprising the alloy have a minimum conductivity of 36, 37, 38, 39, 40, 45, 50, 55, 60 or 65% (IACS). The alloy and / or the tube have, for example, at least the same resistance to cyclic fatigue as the current alloy in use, for example, C122 as shown in Table 2. In addition, it is desirable that the alloy and / or the tube has, for example, at least one equivalent resistance against one or more types of corrosion (for example, galvanic corrosion and formic corrosion) as the current alloy in use, for example, C122. In one embodiment, a tube comprising an alloy of the present invention has an improved softening resistance (which may be important for high temperature welding) and / or an increased fatigue resistance with respect to a conventional copper tube, for example, a tube made of C122.

En una realización, un tubo representado en Figuras 3 (a)-(c) con espesor de pared reducido t (con respecto a un tubo que comprende una aleación convencional, por ejemplo, C122) que comprende la In one embodiment, a tube shown in Figures 3 (a) - (c) with reduced wall thickness t (with respect to a tube comprising a conventional alloy, for example, C122) comprising the

presente aleación posee una presión de rotura y/o fatiga cíclica igual o mejorada con respecto a un tubo que comprende una aleación convencional, por ejemplo, C122. Por ejemplo, el espesor de la pared del tubo de un tubo de la presente invención es minimizado con respecto a un tubo convencional, por ejemplo, un tubo C122, el cual reduce el coste total del material, y ambos tubos exhiben la misma presión de rotura. En diversas realizaciones, el espesor de la pared del tubo es al menos un 10, 15 ó 20% menor que un tubo C122, donde ambos tubos poseen la misma presión de rotura. La presión de rotura puede medirse por métodos conocidos en la técnica, tales como, por ejemplo, prueba de resistencia CSA-C22.2, N.º 140.3, cláusula 6.1, UL 207, cláusula 13. La fatiga cíclica puede medirse por métodos conocidos en la técnica, tales como, por ejemplo, prueba de resistencia CSA-C22.2, N.º 140.3, cláusula 6.4, prueba de fatiga, UL 207, cláusula 14. La aleación de la presente invención puede ser fabricada de acuerdo con métodos conocidos en la técnica. Durante el proceso de fabricación de la aleación y/o el proceso de formación del tubo, puede ser importante controlar la temperatura. El control de la temperatura puede ser importante para mantener los elementos en solución (evitando la precipitación) y controlar la granulosidad. Por ejemplo, la conductividad puede aumentar y la formabilidad puede sufrir si es procesada incorrectamente. Por ejemplo, para mantener tanto la granulosidad deseado como la formación de precipitados en la fabricación de aleaciones y/o procesos de formación de tubos, el tratamiento térmico en el proceso de producción tendrá lugar durante un corto período de tiempo de tal modo que la temperatura de la aleación y/o el tubo se encuentre entre 400-600°C con una aceleración ascendente y descendente rápida (por ejemplo, de 10 a 500°C/segundo) de la temperatura. El tubo fabricado de la aleación presenta una granulosidad deseada, que es de 1 micrómetro a 50 micrómetros, incluidos todos los números enteros entre 1 micrómetro y 50 micrómetros. En otra realización, la granulosidad es de 10 micrómetros a 25 micrómetros. En aún realización, la granulosidad es de 10 micrómetros a 15 micrómetros. La granulosidad puede medirse mediante métodos conocidos en la técnica, tales como, por ejemplo, el protocolo de prueba ASTM E-112. This alloy has a breakage pressure and / or cyclic fatigue equal or improved with respect to a tube comprising a conventional alloy, for example, C122. For example, the thickness of the tube wall of a tube of the present invention is minimized with respect to a conventional tube, for example, a C122 tube, which reduces the total cost of the material, and both tubes exhibit the same pressure of break. In various embodiments, the wall thickness of the tube is at least 10, 15 or 20% less than a C122 tube, where both tubes have the same breaking pressure. Breaking pressure can be measured by methods known in the art, such as, for example, stress test CSA-C22.2, No. 140.3, clause 6.1, UL 207, clause 13. Cyclic fatigue can be measured by known methods in the art, such as, for example, stress test CSA-C22.2, No. 140.3, clause 6.4, fatigue test, UL 207, clause 14. The alloy of the present invention can be manufactured according to methods known in the art. During the alloy manufacturing process and / or the tube formation process, it may be important to control the temperature. Temperature control may be important to keep the elements in solution (avoiding precipitation) and control granularity. For example, conductivity may increase and formability may suffer if it is processed incorrectly. For example, to maintain both the desired granularity and the formation of precipitates in the manufacture of alloys and / or tube formation processes, the heat treatment in the production process will take place for a short period of time such that the temperature of the alloy and / or the tube is between 400-600 ° C with a rapid upward and downward acceleration (for example, from 10 to 500 ° C / second) of the temperature. The tube made of the alloy has a desired granularity, which is 1 micrometer to 50 micrometers, including all integers between 1 micrometer and 50 micrometers. In another embodiment, the granularity is 10 micrometers to 25 micrometers. In still embodiment, the granularity is 10 micrometers to 15 micrometers. The granularity can be measured by methods known in the art, such as, for example, the ASTM E-112 test protocol.

Las composiciones de aleación de la presente invención incluyen lo siguiente donde las cantidades relativas de los componentes en la aleación se dan como porcentajes en peso. Los intervalos de porcentaje en peso incluyen todas las fracciones de un porcentaje (que incluyen, pero no se limitan a, décimas y centésimas de un porcentaje) dentro de los intervalos establecidos. La composición comprende en cobre, níquel, estaño, fósforo e impurezas. El níquel está presente en el intervalo del 0,3% al 0,7%; el estaño en el intervalo del 0,3% al 0,7%; el fósforo en el intervalo del 0,01% al 0,07%; y el resto es cobre e impurezas. En una realización, la composición de la aleación es CuNi(0,5)Sn(0,5)P(0,020). Las impurezas pueden ser, por ejemplo, de origen natural u ocurrir como resultado del procesoLos ejemplos de impurezas incluyen, por ejemplo, zinc, hierro y plomo. Las impurezas pueden ser como máximo del 0,6%. En otras diversas realizaciones, las impurezas pueden ser como máximo del 0,5, 0,45, 0,3, 0,2 ó 0,1%. El fósforo está presente en el intervalo del 0,01% al 0,07%, y más específicamente en el intervalo del 0,015% al 0,030%, o al 0,02%. Sin pretender imponer ninguna teoría particular, se considera que la inclusión de una cantidad apropiada de fósforo en la aleación aumenta la soldabilidad de la aleación al afectar las características de flujo y el contenido de oxígeno del metal, mientras que la adición de demasiado fósforo da lugar a una estructura de grano pobre y precipitados no deseados. La composición de la aleación consiste en Cu, Ni, Sn, P e impurezas en los intervalos antes mencionados. La aleación de la presente invención puede producirse para su uso mediante diversos procesos tales como fundición y laminación, extrusión o laminación y soldadura. El requisito de procesamiento incluye, por ejemplo, soldabilidad. La soldadura a alta temperatura ocurre cuando los tubos son conectados como se describe a continuación. En general, en el proceso de laminación y soldadura, la aleación se moldea en barras, el rodillo se reduce a calibre fino, se trata con calor, se corta a medida, se estampa, se conforma en tubo, se suelda, se templa y se envasa. Generalmente, en el proceso de fundición y laminación, la aleación se vierte en un tubo "madre", se estira en tamaño, se templa, se mecaniza para producir surcos interiores, se dimensiona, se templa y se envasa. Generalmente, en el proceso de extrusión, la aleación es moldeada en un lingote sólido, se recalienta, se prensa por extrusión, se estira y se ranura hasta las dimensiones finales, se templa y se envasa. En un aspecto, la presente invención proporciona tubos como se define en las reivindicaciones los cuales son de 2,5 mm (0,100 pulgadas) a 25 mm (1 pulgada) de diámetro exterior, incluidas todas las fracciones de una pulgada entre 2,5 mm (0,100 pulgadas) y 25 mm (1 pulgada), y tienen un espesor de pared de 0,10 mm (0,0004 pulgada) a 1,0 mm (0,040 pulgada) incluyendo todas las fracciones de una pulgada entre 0,10 mm (0,0004 pulgada) y 1,0 mm (0,040 pulgada). Una ventaja de la presente invención es que se pueden usar tubos con paredes más delgadas en aplicaciones de ACR. Esto da The alloy compositions of the present invention include the following where the relative amounts of the components in the alloy are given as percentages by weight. Weight percent intervals include all fractions of a percentage (which include, but are not limited to, tenths and hundredths of a percentage) within the established intervals. The composition comprises copper, nickel, tin, phosphorus and impurities. Nickel is present in the range of 0.3% to 0.7%; tin in the range of 0.3% to 0.7%; phosphorus in the range of 0.01% to 0.07%; and the rest is copper and impurities. In one embodiment, the alloy composition is CuNi (0.5) Sn (0.5) P (0.020). Impurities can be, for example, of natural origin or occur as a result of the process. Examples of impurities include, for example, zinc, iron and lead. Impurities can be a maximum of 0.6%. In various other embodiments, the impurities may be at most 0.5, 0.45, 0.3, 0.2 or 0.1%. Phosphorus is present in the range of 0.01% to 0.07%, and more specifically in the range of 0.015% to 0.030%, or 0.02%. Without intending to impose any particular theory, the inclusion of an appropriate amount of phosphorus in the alloy is considered to increase the weldability of the alloy by affecting the flow characteristics and oxygen content of the metal, while the addition of too much phosphorus results in to a poor grain structure and unwanted precipitates. The composition of the alloy consists of Cu, Ni, Sn, P and impurities in the aforementioned ranges. The alloy of the present invention can be produced for use by various processes such as casting and lamination, extrusion or lamination and welding. The processing requirement includes, for example, weldability. High temperature welding occurs when the tubes are connected as described below. In general, in the process of lamination and welding, the alloy is molded into bars, the roller is reduced to fine gauge, treated with heat, cut to size, stamped, shaped into a tube, welded, tempered and It is packaged. Generally, in the casting and rolling process, the alloy is poured into a "mother" tube, stretched in size, tempered, machined to produce inner grooves, sized, tempered and packaged. Generally, in the extrusion process, the alloy is molded into a solid ingot, reheated, pressed by extrusion, stretched and grooved to the final dimensions, tempered and packaged. In one aspect, the present invention provides tubes as defined in the claims which are 2.5 mm (0.100 inches) to 25 mm (1 inch) outside diameter, including all fractions of an inch between 2.5 mm (0.100 inches) and 25 mm (1 inch), and have a wall thickness of 0.10 mm (0.0004 inch) to 1.0 mm (0.040 inch) including all fractions of an inch between 0.10 mm (0.0004 inch) and 1.0 mm (0.040 inch). An advantage of the present invention is that tubes with thinner walls can be used in ACR applications. Is all

lugar a costes de materiales reducidos (véase Figura 1) Los tubos son usados en aplicaciones de ACR. Es deseable que los tubos tengan una conductividad (por ejemplo, para que los tubos puedan unirse por soldadura) y conformabilidad suficiente (por ejemplo, capacidad de conformarse, por ejemplo, doblarse, después de la formación del tubo). También, es deseable que los tubos tengan propiedades tales como que el tubo pueda tener un acrecentamiento de la ranura interna. Un ejemplo de un proceso adecuado para la aleación de la presente invención es una bobina de intercambiador de calor que presenta tubos formados con un proceso de laminación y soldadura. En una etapa inicial, la aleación de cobre de la presente invención es vertida en planchas seguidas de laminado en caliente y frío en tiras planas. Las tiras laminadas en frío son templadas suavemente. Las tiras de aleación de cobre templado suavemente se conforman luego en tubos intercambiadores de calor por medio de un proceso continuo de formación de laminación y soldadura. Antes del proceso de formación de la laminación y soldadura, los tubos pueden estar provistos de acrecentamientos internos tales como ranuras o nervaduras en la pared interior del tubo, como será evidente para los expertos en la técnica. Los tubos están formados en un proceso continuo de laminación y soldadura y la salida puede enrollarse en una bobina grande. La bobina grande puede entonces ser movida a otra área donde la bobina es cortada en secciones más pequeñas y ser formadas en U o en forma de horquilla. Con el fin de construir un intercambiador de calor, la horquilla es enhebrada en orificios pasantes de aletas de aluminio y es insertada en una plantilla en el tubo de cobre en forma de U para expandir el tubo, uniendo de modo tirante el tubo de cobre y la aleta de aluminio entre sí. Luego se expande el extremo abierto del tubo de cobre en forma de U y se inserta una horquilla más corta doblada de forma similar en forma de U en el extremo expandido. El tubo de cobre doblado es soldado a alta temperatura al extremo abierto expandido usando una aleación de soldadura a alta temperatura que es conectada de ese modo a una horquilla adyacente para crear un intercambiador de calor. El siguiente ejemplo se presenta para describir mejor la presente invención y no pretende ser, de modo alguno, limitativo. instead of reduced material costs (see Figure 1) The pipes are used in ACR applications. It is desirable that the tubes have a conductivity (for example, so that the tubes can be welded together) and sufficient formability (for example, ability to conform, for example, bending, after the formation of the tube). Also, it is desirable that the tubes have properties such as that the tube may have an increase in the internal groove. An example of a suitable process for the alloy of the present invention is a heat exchanger coil having tubes formed with a rolling and welding process. In an initial stage, the copper alloy of the present invention is poured into sheets followed by hot and cold rolled flat strips. Cold rolled strips are gently tempered. The mildly tempered copper alloy strips are then formed into heat exchanger tubes by means of a continuous process of lamination and welding. Prior to the process of forming the lamination and welding, the tubes may be provided with internal enlargements such as grooves or ribs in the inner wall of the tube, as will be apparent to those skilled in the art. The tubes are formed in a continuous process of lamination and welding and the outlet can be wound in a large coil. The large coil can then be moved to another area where the coil is cut into smaller sections and be U-shaped or fork-shaped. In order to build a heat exchanger, the fork is threaded into through holes of aluminum fins and is inserted into a template in the U-shaped copper tube to expand the tube, tightly joining the copper tube and the aluminum fin with each other. The open end of the U-shaped copper tube is then expanded and a shorter, similarly bent U-shaped fork is inserted into the expanded end. The folded copper tube is welded at high temperature to the expanded open end using a high temperature welding alloy that is thereby connected to an adjacent fork to create a heat exchanger. The following example is presented to better describe the present invention and is not intended to be limiting in any way.

Ejemplo Example

Se produjeron aleaciones de cobre con diferentes contenidos de Ni y Sn a escala piloto y se probaron las propiedades mecánicas y físicas, véase la Tabla 1. Los resultados fueron representados frente a la cantidad de Ni o Sn, véase Figura 2. Todas las aleaciones analizadas cumplen con una conductividad mínima deseada del 35% de IACS. Las propiedades mecánicas de una resistencia mínima a la tracción de 262 MPa (38 ksi) se logran para todas las aleaciones analizadas. Con el fin de alcanzar la resistencia y la conductividad deseadas, la composición analizada contuvo del 0,2% al 1,0% en peso para ambos el Ni y el Sn. Se produjo el material de una composición de aleación B del 0,5% de Ni, 0,5% de Sn y 0,020% de P, denominado CuNi(0,5)Sn(0,5) a escala de producción completa y se formó en tubos utilizando el método de laminación y soldadura. Los tubos fueron producidos con el espesor de pared convencional (por ejemplo, 0,300 mm (0,0118 pulgadas)) y con un 13% menos de espesor de pared. Las propiedades mecánicas de los tubos se probaron usando la norma ASTM y UL (por ejemplo, protocolos de prueba de UL y se compararon con tubos fabricados de aleación de cobre C12200 "de uso actual" con un espesor de pared convencional. Los resultados son mostrados en la Tabla 2. La aleación de la invención CuNi(0,5)Sn(0,5) tiene mayor resistencia y mayor presión de rotura al espesor de pared convencional. Para tubos producidos con espesor de pared reducido la presión de rotura para una aleación de la presente invención (CuNi(0,5)Sn(0,5)) es aún mayor en comparación con C122 con un espesor de pared convencional. Copper alloys with different Ni and Sn contents were produced at pilot scale and mechanical and physical properties were tested, see Table 1. The results were plotted against the amount of Ni or Sn, see Figure 2. All alloys analyzed they meet a minimum desired conductivity of 35% of IACS. The mechanical properties of a minimum tensile strength of 262 MPa (38 ksi) are achieved for all the alloys analyzed. In order to achieve the desired resistance and conductivity, the composition analyzed contained 0.2% to 1.0% by weight for both Ni and Sn. The material of an alloy composition B of 0.5% Ni, 0.5% Sn and 0.020% P was produced, called CuNi (0.5) Sn (0.5) at full production scale and was formed in tubes using the method of lamination and welding. The tubes were produced with the conventional wall thickness (for example, 0.300 mm (0.0118 inches)) and with 13% less wall thickness. The mechanical properties of the tubes were tested using the ASTM and UL standards (for example, UL test protocols and compared with tubes made of "current use" C12200 copper alloy with a conventional wall thickness. The results are shown in Table 2. The alloy of the invention CuNi (0.5) Sn (0.5) has greater strength and greater breaking pressure than conventional wall thickness For pipes produced with reduced wall thickness the breaking pressure for a Alloy of the present invention (CuNi (0.5) Sn (0.5)) is even larger compared to C122 with a conventional wall thickness.

Tabla 1. Propiedades mecánicas y conductividad para aleaciones probadas con diferentes contenidos de Ni y Sn. Table 1. Mechanical properties and conductivity for alloys tested with different Ni and Sn contents.

Aleación n.º Alloy No.: Ni (%) Sn (%) P (%) RT Paralelo (MPa (ksi)) E Paralelo (%) RT transversal (MPa (ksi)) E transversal (%) Conductividad eléctrica (% de IACS) Neither (%) Sn (%) P (%) RT Parallel (MPa (ksi)) E Parallel (%) Transverse RT (MPa (ksi)) E transversal (%) Electrical conductivity (% of IACS)

A TO: 0,2 0,2 0,026 272 (39,4) 48,0 262 (38,0) 47,9 65 0.2 0.2 0.026 272 (39.4) 48.0 262 (38.0) 47.9 65

B B: 0,5 0,5 0,020 283 (41,1) 44,2 282 (40,9) 46,7 51 0.5 0.5 0.020 283 (41.1) 44.2 282 (40.9) 46.7 51

C C: 1,0 0,5 0,028 291 (42,2) 44,1 291 (42,2) 46,3 42 1.0 0.5 0.028 291 (42.2) 44.1 291 (42.2) 46.3 42

D D: 0,8 1,2 0,025 321 (46,6) 46,3 317 (46,0) 47,9 35 0.8 1.2 0.025 321 (46.6) 46.3 317 (46.0) 47.9 35

E AND: 1,7 1,2 0,020 345 (50,0) 43,0 - - 35 1.7 1.2 0.020 345 (50.0) 43.0 - - 35

Tabla 2. Propiedades mecánicas de los tubos fabricados con una aleación de la invención (CuNi0,5Sn0,5) en comparación con la aleación convencional actual C12200 (Cu-DHP). Table 2. Mechanical properties of tubes made of an alloy of the invention (CuNi0.5Sn0.5) compared to the current conventional alloy C12200 (Cu-DHP).

Aleación Alloy: Espesor de la pared del tubo Tamaño de grano (mm) Resistencia a la tracción (MPa (ksi)) Alargamiento (%) Presión de rotura (MPa (psi)) Conductividad (% de IACS) Fatiga cícicla Tube wall thickness Grain size (mm) Tensile strength (MPa (ksi)) Elongation (%) Breaking Pressure (MPa (psi)) Conductivity (% of IACS) Cyclic fatigue

CuNi0,5Sn0,5 CuNi0.5Sn0.5: Convencional 0,015 274 (39,7) 46 16,9 (2450) 52 Pasa Conventional 0.015 274 (39.7) 46 16.9 (2450) 52 Pass

CuNi0,5Sn0,5 CuNi0.5Sn0.5: 87% del convencional 0,015 274 (39,7) 50 13,7 (1980) 52 Pasa 87% of conventional 0.015 274 (39.7) fifty 13.7 (1980) 52 Pass

C12200 C12200: Convencional 0,020 239 (34,7) 47 13,4 (1950) 83 Pasa Conventional 0.020 239 (34.7) 47 13.4 (1950) 83 Pass

Claims

RE IV INDICATION S

1. An ACR tube for use in an air conditioning and cooling (ACR) heat exchanger, in which the tube comprises a copper alloy consisting of:

5 a) 0.3% to 0.7% nickel by weight; b) tin of 0.3% to 0.7% by weight; and c) phosphorus from 0.01% to 0.07% by weight, in which the rest of the alloy is copper and natural impurities are present in a

maximum 0.6% by weight; 10 the alloy has a granularity of 1 micrometer to 50 micrometers; and the tube has a wall thickness of 0.10 mm (0.004 inches) to 1.0 mm (0.040 inches).

2. The ACR tube of claim 1, wherein the tube comprises a copper alloy consisting of:

15 a) 0.3% to 0.7% nickel by weight;

b) tin of 0.3% to 0.7% by weight; Y

c) phosphorus from 0.01% to 0.07% by weight,

in which the rest of the alloy is copper;

The alloy has a granularity of 1 micrometer to 50 micrometers; and the tube has a wall thickness of 0.10 mm (0.004 inches) to 1.0 mm (0.040 inches).

3. The ACR tube of claim 1 or 2, wherein the nickel is present at 0.5% by weight, and in which the tin is present at 0.5% by weight.

The ACR tube of claim 1 or 2, wherein the phosphorus is present in the 0.020% alloy by weight.

5. The ACR tube of claim 1 or 2, wherein the alloy has a granularity of 10

micrometers to 25 micrometers. 30

6. The ACR tube of claim 1 or 2, wherein the tube has an outside diameter of 2.5 mm (0.100 inches) to 25 mm (1 inch).

REFERENCES CITED IN THE DESCRIPTION

This list of references cited by the applicant is solely for the convenience of the reader. It is not part of the European Patent document. Although great care has been taken in the compilation of references, errors or omissions cannot be excluded and the EPO rejects any responsibility in this regard.

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