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興榮高科銅鋁復合管的誕生，使我國銅鋁復合管材加工技術達到目前的國際領先水平，目前這項技術已申請了中國發(fā)明專利和PCT專利，受到業(yè)界廣泛關注。
幾十年來，空調、冰箱等制冷產品的熱交換管材主要都用紫銅管。但在全球銅資源需求緊張，國際銅價一路攀升的形勢下，尋找理想的替代材料，節(jié)省銅資源成為業(yè)界關注的一個熱點。
業(yè)界紛紛試水節(jié)能研發(fā)
除石油之外，銅已成為第二個影響國家經(jīng)濟安全的重大戰(zhàn)略性資源。中國有色金屬加工工業(yè)協(xié)會銅業(yè)部副主任陳連英介紹說，近幾年來，國際電解銅價格已從每噸2萬元上漲到7至8萬元，相應地，銅管在空調成本中的比例已提高到約25％，空調等制冷產品企業(yè)經(jīng)營成本急劇上升，迫切需要理想的替代材料。如何研發(fā)出用于制冷空調的新材料，提升質量和技術競爭能力，同時拓展管材生產廠自己的生存空間，成為擺在管材生產廠面前的現(xiàn)實難題。
記者在采訪江蘇興榮高科技股份有限公司（下稱興榮高科）總工程師田福生時了解到，近十年來，業(yè)界的科研人員一直在嘗試尋找替代材料，降低成本。各大空調廠都進行過純鋁空調的試制以及銅鋁復合技術的研發(fā)。但由于鋁與銅的傳熱性能差別比較大，全鋁空調達不到國家規(guī)定的能效比標準，推廣受到極大的阻力；而以往的銅鋁復合技術多采用銅管與鋁管相套復合再拉伸等方法，很難實現(xiàn)銅與鋁之間良好、牢固的界面結合，嚴重影響了產品的熱傳導功能。
在這樣的前提下，如果能研發(fā)出全新的銅鋁復合材料，克服以往銅鋁復合技術的不足，將為企業(yè)發(fā)展開拓一片新天地。興榮高科決定拿下這一產業(yè)的制高點。公司在2005年專門成立了復合材料試驗組，開始探索采用復合材料替代純銅。
另辟蹊徑突破技術難關
田福生介紹說，根據(jù)市場曾出現(xiàn)過全鋁空調和銅包鋁線的提示，興榮高科認定鋁是替代銅的最佳材料。鋁的比重為銅的1／3，市場上的鋁錠價格也為電解銅的1／3，而且中國鋁資源豐富。
如何能把鋁與銅進行“完美”復合？興榮高科嘗試銅管與鋁管相套復合再拉伸以及包覆焊接等方法沒有成功，此后，通過對專利、資料、情報及國內外相關的開發(fā)成果進行了數(shù)月的檢索、論證，期間又對軋制、擠壓等工藝進行了大量的實驗，終于，發(fā)明了一種新的生產方法。興榮決定走一條前人沒有走過的路，發(fā)明一種前所未有的生產方法。
興榮高科采用軋機對銅鋁復合管坯進行復合軋制，軋制中產生變形熱，壓力以及變形率達到90％的大變形能產生大量只有銅和鋁而不含任何氧化物的新金屬，通過軋制中產生的變形熱和軋制壓力及大變形形成的新鮮金屬表面，使銅鋁在界面原子間相互擴散形成冶金結合層，從而得到一體化的銅鋁復合管。陳連英向記者展示了興榮高科銅鋁復合管剖面圖，解釋說：“鋁和銅之間沒有任何介質，從微觀上看鋁和銅的原子相互連接實現(xiàn)了冶金結合。”這樣，再將銅鋁復合管按類似銅管生產方法進行后續(xù)加工，生產出各種規(guī)格的銅鋁復合管成品，就可以在空調制冷等行業(yè)替代純銅管。
2005年底，興榮高科試制出國內外第一根銅鋁間實現(xiàn)冶金結合的銅鋁復合管。期間，申請了5項中國發(fā)明專利以及12項PCT專利。田福生告訴記者，目前興榮公司的銅鋁復合管，月產量約為20至30噸，但大生產線的投入正在進行中，預計到明年底完成，到那時將實現(xiàn)年產3000噸。興榮高科現(xiàn)已和十幾家制冷公司合作，產品還處在試用階段。
原創(chuàng)技術市場大有作為
即使產品還在試用，但因為它已被中國工程院、中國有色金屬加工行業(yè)協(xié)會、北京有色金屬研究總院等單位9位院士和專家鑒定為“一項世界首創(chuàng)的新技術”，在業(yè)界已引起廣泛關注。
田福生直接用數(shù)字說明問題：“目前我們所研發(fā)的銅鋁復合管在實際應用中，在同樣斷面、同樣長度下，用銅量約為過去的1／5。該技術推廣后，每臺空調用管重量比以前減少50％，管材采購成本下降40％至50％。”對于空調廠商來說，因為產量大，每臺節(jié)省一元錢的成本都是一筆可觀的收益，廠家自然趨之若鶩；而從節(jié)能上分析，這一節(jié)省銅資源的新技術，對于促進國家的經(jīng)濟安全，提升鋁冶煉行業(yè)的效益，建設節(jié)約型社會無疑具有重要意義。
更有重要意義的是，節(jié)能、節(jié)材卻并不會降低能效。陳連英分析說，傳統(tǒng)空調的冷媒載體是銅管，散熱片是鋁。銅的瞬間吸熱能力比鋁好，但散熱能力比鋁差。銅鋁復合管集中了銅、鋁兩種金屬的優(yōu)點，以銅管作為產品的內管，以鋁管作為外管，并通過特殊工藝實現(xiàn)充分的管層間冶金結合。經(jīng)格力、美的、格蘭仕、新科等十幾家空調企業(yè)試用，與傳統(tǒng)的空調相比，采用銅鋁復合管的空調能效比提高5％以上。
此外，除空調、冰箱等制冷行業(yè)外，汽車、裝備制造、市政建設尤其是城市供水等領域，對銅管材的需求量也很大。凡以前使用純銅管的，都有用銅鋁復合管替代的可能，因此產品的市場前景十分看好。田福生告訴中國知識產權報記者，目前已有美國、日本等國的制冷公司希望和興榮公司合作，將銅鋁復合管運用到自己的產品中，提高競爭力。
來源：知識產權報
