[发明专利]用于热交换器管的铜合金

说明书

相关申请交叉参考

本申请为2010年7月8日为申请日的申请号为201080031914.4且发明名称为“用于热交换器管的铜合金”的专利申请的分案申请，该专利申请要求2009年7月10日提交的美国临时专利申请第61/224671号的优先权，其内容通过参考结合于此。

技术领域

本发明一般涉及铜合金以及铜合金在热交换器管中的应用。具体地，本发明涉及具有适宜的压力断裂强度和可加工性质的高强度铜合金管。所述合金适合减小厚度，因此在用于现有的空调和制冷(ACR)热交换器时可节省材料，并且适用于使用诸如CO₂之类的冷却介质的热交换器。

背景技术

空调热交换器可由弯成发卡状的U形铜管和用铝或铝合金板制成的散热片组成。

因此，用于上述类型的热交换器的铜管需要合适的导热/导电性、可成形性和钎焊性质。

HCFC(氢氯氟烃)基碳氟化合物已广泛用于热交换器如空调的冷却介质。然而，HCFC消耗臭氧的倾向很大，所以出于环境的原因，人们选择其它的冷却介质。“绿色制冷剂”，例如天然冷却介质CO₂，已用于热交换器。

用CO₂作为冷却介质时，在运行过程中需要提高冷凝压力，以维持与HCFC基碳氟化合物相同的热交换性能。在热交换器中，使用这些冷却介质的压力(热交换器管中流动的流体的压力)通常在冷凝器(CO₂中的气冷器)变得最大。在此冷凝器或气冷器中，例如，R22(一种HCFC基碳氟化合物)的冷凝压力约为1.8MPa。另一方面，CO₂冷却介质需要具有约7-10MPa的冷凝压力(超临界状态)。因此，与常规冷却介质R22的工作压力相比，新型冷却介质的工作压力提高了。

由于压力提高，并且在一些管材成形过程中因钎焊而致使强度出现一些损失，所以常规铜材必须做得厚一些，这样就增加了管材重量，因而增加了与管材相关的材料成本。

人们需要一种热交换器管，它具有高抗张强度、优异的可加工性和良好的导热性，适合减小壁厚度，从而降低ACR热交换器的材料成本，并且适用于采用诸如CO₂的新型“绿色”冷却介质的需要经受高压的应用。

发明内容

本发明提供了一种用于热交换器管的铜合金，所述铜合金具有例如高抗张强度、优异的可加工性和良好的导热性。

一方面，本发明是一种铜合金组合物，它包含以下组分，其中百分数是重量百分数。所述组合物包含铜(Cu)、镍(Ni)和锡(Sn)。在一个实施方式中，所述合金的组成是99重量％的铜、0.5重量％的镍和0.5重量％的锡，可表示为CuNi(0.5)Sn(0.5)。在另一个实施方式中，镍的含量范围是0.2％-1.0％，锡的含量范围是0.2％-1.0％，余下部分包括Cu和杂质。所述组合物任选包含0.01％-0.07％的磷。

另一方面，本发明提供了包含所述铜合金组合物、用于ACR应用的管材。在本发明的又一方面，将所述合金组合物成形为用于ACR应用的管材。

附图说明

图1是与壁厚度减小的本发明CuNi(0.5)Sn(0.5)合金相比，目前使用的具有标准壁厚度的合金C122的每英尺相对金属价值与铜价的关系的图示。

图2是所测试的合金的抗张强度和导电率与Ni和Sn含量的关系的图示。Sn对强度和导电率都有更大的影响。

图3(a)–(c)是根据本发明的一个实施方式的管材的各个视图。图(a)是透视图；图(b)是图(a)所示管材沿纵轴看的截面图；图(c)是图(a)和(b)所示管材沿垂直于纵轴的轴看的截面图。

具体实施方式

本发明提供了高强度合金，所述合金能够例如减小壁厚度，从而降低与现有ACR管材相关的成本；并且/或者能够提供一种ACR管材，所述管材能够经受与冷却介质如CO₂相关的增加的压力。“高强度”是指合金和/或用合金制成的管材至少具有本文所述的抗张强度水平和/或爆破压力水平和/或循环疲劳失效水平。铜合金可节省材料和成本，减小环境影响和能量消耗。

为了提供用于热交换器管的铜合金，并且使所述热交换器管能够使用诸如CO₂之类的冷却介质，所选合金应具有合适的材料性质，并且具有良好的可加工性。重要的材料性质包括例如爆破压力/强度、延展性、导热/导电性和循环疲劳。本文所述的合金和/或管材的特性是适宜的，使得它们能够经受住ACR工作环境。