[发明专利]一种热交换器用铜带的制备方法

摘要

本发明提供一种热交换器用铜带的制备方法，采用上引连铸铜杆、矫直、吹扫、抛光、第二次吹扫、挤压成型、冷却、第二次抛光、卷取、第二次挤压成型、冷却、第三次抛光、第二次卷取、第一次轧制、退火、第二次轧制、退火、分切的工艺；制备的铜带的厚度为0.1‑0.2mm，厚度纵向公差为±0.005mm，铜带的侧边弯曲度每米小于1mm，铜带的抗拉强度为230‑280MPa，伸长率为大于50％，导电率大于95％IACS，杯突值大于10mm，热导率大于370W/(m·℃)。

主权项

1.一种热交换器用铜带的制备方法，其特征在于：所述的铜带的化学成分按照重量百分比计，铪含量0.005‑0.05％，铟含量0.005‑0.05％，磷含量0.005‑0.05％，铪、铟、磷三种元素的含量之比为1：1：1：1，铜、铪、铟、磷的总含量大于99.99％，氧含量小于10ppm；所述的制备方法是上引连铸铜杆、矫直、吹扫、抛光、第二次吹扫、挤压成型、冷却、第二次抛光、卷取、第二次挤压成型、冷却、第三次抛光、第二次卷取、第一次轧制、退火、第二次轧制、退火、分切；制备的铜带的厚度为0.1‑0.2mm，厚度纵向公差为±0.005mm，厚度横向公差为±0.001mm，宽度为20‑380mm，宽度公差为±0.10mm，铜带的侧边弯曲度每米小于1mm，铜带的抗拉强度为230‑280MPa，伸长率为大于50％，导电率大于95％IACS，杯突值大于10mm，热导率大于370W/(m·℃)；所述的制备方法具体包括：(1)上引连铸铜杆：采用工频上引连铸炉，将高纯阴极铜、铜铪中间合金、铜铟中间合金、铜磷中间合金烘干后投放进熔炼装置中，熔炼装置包括熔炼炉、隔仓、保温炉三部分组成，其中熔炼炉温度为1150‑1200℃，保温炉温度为1100‑1150℃，隔仓安装有在线除气装置，通过在线除气装置向铜液内充入99.996％的氩气，并通过受控的旋转石墨轴和转子，将氩气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧的目的，气源出口压力0.5MPa，流量0.5～1.0Nm³/h，转子转速控制在150～200r/min，通过在线除气装置，使铜液中的氧含量小于10ppm，熔炼炉采用木炭覆盖，隔仓、保温炉采用石墨鳞片覆盖，采用牵引机组在保温炉内上引连铸铜杆，铜杆节距为2.5～3.0mm，上引连铸的速度为550‑600mm/min，停拉比率为50％‑55％，采用小节距、大停拉比率提高铜杆表面质量，避免铜杆拉断。上引连铸直径Ф30mm，结晶器的冷却循环水进水温度小于35℃，结晶器的冷却循环水进水和出水温度差小于8℃，上引连铸使用的结晶器为石墨材质，同时，结晶器内表面镀铬，镀铬层的厚度为0.05～0.2mm；(2)矫直：Ф30mm铜杆通过矫直装置，将弯曲的铜杆内部残余应力得到释放，消除铜杆的形状缺陷；(3)吹扫：采用0.2～0.3MPa的压缩空气，将铜杆表面的灰尘等污染物吹扫干净，保证无氧铜杆洁净的表面质量；(4)抛光：采用钢刷将铜杆表面进行抛光；(5)第二次吹扫：采用0.2～0.3MPa的压缩空气，将铜杆表面进行吹扫；(6)挤压成型：依次通过扩展变形通道、垫片和模具一次挤压成型软态铜棒；挤压成型的速度为5m/min，温度为大于750℃，挤压成型制备的铜棒的直径为30mm；(7)冷却：挤压成型的铜棒通过真空防氧化管，采用10‑20％的酒精与水的混合液进行冷却，冷却到30℃～50℃；(8)第二次抛光：采用粗抛和精抛相结合的方法，将铜棒的粗糙度达到0.05～0.15μm；其中粗抛采用100～300目的磨料刷进行抛光预处理，精抛2000～3000目的不织布刷辊；(9)卷取：将铜棒进行无芯卷取，其中内径500～600mm，外径1500～2500mm；(10)第二次挤压成型：依次通过扩展变形通道、垫片和模具一次挤压成型软态铜板带坯；扩展变形通道包括第一级变形扩展通道、第二级变形扩展通道、第三级变形扩展通道和第四级变形扩展通道，其中，第一级变形扩展通道的扩展角度为5℃，扩展高度为25mm，扩展宽度为为45mm，扩展厚度为45mm；第二级变形扩展通道扩展角度为125℃，扩展高度为20mm，扩展宽度为为110mm，扩展厚度为45mm；第三级变形扩展通道扩展角度为155℃，扩展高度为20mm，扩展宽度为为280mm，扩展厚度为45mm；第四级变形扩展通道扩展角度为60℃，扩展高度为30mm，扩展宽度为为390mm，扩展厚度为45mm；垫片为促流区和阻流区相结合的收缩变形通道垫片，促流区的促流角为40℃，阻流区的阻流角为5℃，模具的定径带高度为15mm，中点宽度大于最边部宽度0.2mm，且中点宽度与最边部的宽度为逐渐变化过渡，构成“哑铃”形状，模具入口厚度尺寸大于出口厚度尺寸，形成喇叭状，挤压成型的速度为5m/min，温度为大于800℃；(11)冷却：挤压成型的铜带坯通过真空防氧化管，采用10‑20％的酒精与水的混合液进行冷却，将铜带坯冷却到30℃～50℃；(12)第三次抛光：采用粗抛和精抛相结合的方法，将铜带坯的粗糙度达到0.05～0.15μm；其中粗抛采用100～300目的磨料刷进行抛光预处理，精抛2000～3000目的不织布刷辊；(13)第二次卷取：将铜带坯进行无芯卷取，其中内径500～600mm，外径1500～2500mm；(14)第一次轧制：第一次轧制的总加工率为50‑90％，第一道次轧制的目的是将铜带厚度减薄，提高铜带的强度和硬度，使铜带的厚度横向公差小于±0.002mm，第一次的轧制速度为150‑200m/min，轧制前张力为16‑18KN，轧制后张力为20‑25KN，轧制时采用5％的乳化液冷却，采用0.3‑0.5MPa的压缩空气进行吹扫，将乳化液吹扫干净，不需要酸洗；(15)退火：将第一道次轧制后的铜带进行退火，退火温度为400℃，保温6小时，退火时采用气体保护，采用25％氢气和75％氮气的混合气体；(16)第二次轧制：第二次轧制的总加工率分别为30‑50％，第二次轧制的目的是控制铜带的板型，使铜带的厚度横向公差小于±0.002mm，第二次的轧制速度为80‑100m/min，轧制前张力为10‑12KN，轧制后张力为15‑16KN，第二次轧制时采用7％的乳化液冷却，采用0.5‑0.6MPa的压缩空气进行吹扫，将乳化液吹扫干净，不需要酸洗；(17)退火：将第二次轧制后的铜带进行退火，退火温度为400℃，保温6小时，退火时采用气体保护，采用25％氢气和75％氮气的混合气体；(18)分切：分切时刀片压下量为铜带厚度的50％，分切刀片的间隙为铜带厚度的10％。