铜铝完美复合解决制冷产业难题
2007年08月16日 0:0 5354次浏览 来源： 中国有色网 分类： 铝资讯
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兴荣高科铜铝复合管的诞生，使我国铜铝复合管材加工技术达到目前的国际领先水平，目前这项技术已申请了中国发明专利和PCT专利，受到业界广泛关注。
几十年来，空调、冰箱等制冷产品的热交换管材主要都用紫铜管。但在全球铜资源需求紧张，国际铜价一路攀升的形势下，寻找理想的替代材料，节省铜资源成为业界关注的一个热点。
业界纷纷试水节能研发
除石油之外，铜已成为第二个影响国家经济安全的重大战略性资源。中国有色金属加工工业协会铜业部副主任陈连英介绍说，近几年来，国际电解铜价格已从每吨2万元上涨到7至8万元，相应地，铜管在空调成本中的比例已提高到约25％，空调等制冷产品企业经营成本急剧上升，迫切需要理想的替代材料。如何研发出用于制冷空调的新材料，提升质量和技术竞争能力，同时拓展管材生产厂自己的生存空间，成为摆在管材生产厂面前的现实难题。
记者在采访江苏兴荣高科技股份有限公司（下称兴荣高科）总工程师田福生时了解到，近十年来，业界的科研人员一直在尝试寻找替代材料，降低成本。各大空调厂都进行过纯铝空调的试制以及铜铝复合技术的研发。但由于铝与铜的传热性能差别比较大，全铝空调达不到国家规定的能效比标准，推广受到极大的阻力；而以往的铜铝复合技术多采用铜管与铝管相套复合再拉伸等方法，很难实现铜与铝之间良好、牢固的界面结合，严重影响了产品的热传导功能。
在这样的前提下，如果能研发出全新的铜铝复合材料，克服以往铜铝复合技术的不足，将为企业发展开拓一片新天地。兴荣高科决定拿下这一产业的制高点。公司在2005年专门成立了复合材料试验组，开始探索采用复合材料替代纯铜。
另辟蹊径突破技术难关
田福生介绍说，根据市场曾出现过全铝空调和铜包铝线的提示，兴荣高科认定铝是替代铜的最佳材料。铝的比重为铜的1／3，市场上的铝锭价格也为电解铜的1／3，而且中国铝资源丰富。
如何能把铝与铜进行“完美”复合？兴荣高科尝试铜管与铝管相套复合再拉伸以及包覆焊接等方法没有成功，此后，通过对专利、资料、情报及国内外相关的开发成果进行了数月的检索、论证，期间又对轧制、挤压等工艺进行了大量的实验，终于，发明了一种新的生产方法。兴荣决定走一条前人没有走过的路，发明一种前所未有的生产方法。
兴荣高科采用轧机对铜铝复合管坯进行复合轧制，轧制中产生变形热，压力以及变形率达到90％的大变形能产生大量只有铜和铝而不含任何氧化物的新金属，通过轧制中产生的变形热和轧制压力及大变形形成的新鲜金属表面，使铜铝在界面原子间相互扩散形成冶金结合层，从而得到一体化的铜铝复合管。陈连英向记者展示了兴荣高科铜铝复合管剖面图，解释说：“铝和铜之间没有任何介质，从微观上看铝和铜的原子相互连接实现了冶金结合。”这样，再将铜铝复合管按类似铜管生产方法进行后续加工，生产出各种规格的铜铝复合管成品，就可以在空调制冷等行业替代纯铜管。
2005年底，兴荣高科试制出国内外第一根铜铝间实现冶金结合的铜铝复合管。期间，申请了5项中国发明专利以及12项PCT专利。田福生告诉记者，目前兴荣公司的铜铝复合管，月产量约为20至30吨，但大生产线的投入正在进行中，预计到明年底完成，到那时将实现年产3000吨。兴荣高科现已和十几家制冷公司合作，产品还处在试用阶段。
原创技术市场大有作为
即使产品还在试用，但因为它已被中国工程院、中国有色金属加工行业协会、北京有色金属研究总院等单位9位院士和专家鉴定为“一项世界首创的新技术”，在业界已引起广泛关注。
田福生直接用数字说明问题：“目前我们所研发的铜铝复合管在实际应用中，在同样断面、同样长度下，用铜量约为过去的1／5。该技术推广后，每台空调用管重量比以前减少50％，管材采购成本下降40％至50％。”对于空调厂商来说，因为产量大，每台节省一元钱的成本都是一笔可观的收益，厂家自然趋之若鹜；而从节能上分析，这一节省铜资源的新技术，对于促进国家的经济安全，提升铝冶炼行业的效益，建设节约型社会无疑具有重要意义。
更有重要意义的是，节能、节材却并不会降低能效。陈连英分析说，传统空调的冷媒载体是铜管，散热片是铝。铜的瞬间吸热能力比铝好，但散热能力比铝差。铜铝复合管集中了铜、铝两种金属的优点，以铜管作为产品的内管，以铝管作为外管，并通过特殊工艺实现充分的管层间冶金结合。经格力、美的、格兰仕、新科等十几家空调企业试用，与传统的空调相比，采用铜铝复合管的空调能效比提高5％以上。
此外，除空调、冰箱等制冷行业外，汽车、装备制造、市政建设尤其是城市供水等领域，对铜管材的需求量也很大。凡以前使用纯铜管的，都有用铜铝复合管替代的可能，因此产品的市场前景十分看好。田福生告诉中国知识产权报记者，目前已有美国、日本等国的制冷公司希望和兴荣公司合作，将铜铝复合管运用到自己的产品中，提高竞争力。
来源：知识产权报
责任编辑：CNMN
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