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興榮高科銅鋁復(fù)合管的誕生，使我國(guó)銅鋁復(fù)合管材加工技術(shù)達(dá)到目前的國(guó)際領(lǐng)先水平，目前這項(xiàng)技術(shù)已申請(qǐng)了中國(guó)發(fā)明專利和PCT專利，受到業(yè)界廣泛關(guān)注。
幾十年來，空調(diào)、冰箱等制冷產(chǎn)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(guó)際銅價(jià)一路攀升的形勢(shì)下，尋找理想的替代材料，節(jié)省銅資源成為業(yè)界關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)。
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(gè)影響國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全的重大戰(zhàn)略性資源。中國(guó)有色金屬加工工業(yè)協(xié)會(huì)銅業(yè)部副主任陳連英介紹說，近幾年來，國(guó)際電解銅價(jià)格已從每噸2萬元上漲到7至8萬元，相應(yīng)地，銅管在空調(diào)成本中的比例已提高到約25％，空調(diào)等制冷產(chǎn)品企業(yè)經(jīng)營(yíng)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(diào)的新材料，提升質(zhì)量和技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)能力，同時(shí)拓展管材生產(chǎn)廠自己的生存空間，成為擺在管材生產(chǎn)廠面前的現(xiàn)實(shí)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(shí)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(diào)廠都進(jìn)行過純鋁空調(diào)的試制以及銅鋁復(fù)合技術(shù)的研發(fā)。但由于鋁與銅的傳熱性能差別比較大，全鋁空調(diào)達(dá)不到國(guó)家規(guī)定的能效比標(biāo)準(zhǔn)，推廣受到極大的阻力；而以往的銅鋁復(fù)合技術(shù)多采用銅管與鋁管相套復(fù)合再拉伸等方法，很難實(shí)現(xiàn)銅與鋁之間良好、牢固的界面結(jié)合，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的熱傳導(dǎo)功能。
在這樣的前提下，如果能研發(fā)出全新的銅鋁復(fù)合材料，克服以往銅鋁復(fù)合技術(shù)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(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)。公司在2005年專門成立了復(fù)合材料試驗(yàn)組，開始探索采用復(fù)合材料替代純銅。
另辟蹊徑突破技術(shù)難關(guān)
田福生介紹說，根據(jù)市場(chǎng)曾出現(xiàn)過全鋁空調(diào)和銅包鋁線的提示，興榮高科認(rèn)定鋁是替代銅的最佳材料。鋁的比重為銅的1／3，市場(chǎng)上的鋁錠價(jià)格也為電解銅的1／3，而且中國(guó)鋁資源豐富。
如何能把鋁與銅進(jìn)行“完美”復(fù)合？興榮高科嘗試銅管與鋁管相套復(fù)合再拉伸以及包覆焊接等方法沒有成功，此后，通過對(duì)專利、資料、情報(bào)及國(guó)內(nèi)外相關(guān)的開發(fā)成果進(jìn)行了數(shù)月的檢索、論證，期間又對(duì)軋制、擠壓等工藝進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，終于，發(fā)明了一種新的生產(chǎn)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(chǎn)方法。
興榮高科采用軋機(jī)對(duì)銅鋁復(fù)合管坯進(jìn)行復(fù)合軋制，軋制中產(chǎn)生變形熱，壓力以及變形率達(dá)到90％的大變形能產(chǎn)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(chǎn)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(kuò)散形成冶金結(jié)合層，從而得到一體化的銅鋁復(fù)合管。陳連英向記者展示了興榮高科銅鋁復(fù)合管剖面圖，解釋說：“鋁和銅之間沒有任何介質(zhì)，從微觀上看鋁和銅的原子相互連接實(shí)現(xiàn)了冶金結(jié)合。”這樣，再將銅鋁復(fù)合管按類似銅管生產(chǎn)方法進(jìn)行后續(xù)加工，生產(chǎn)出各種規(guī)格的銅鋁復(fù)合管成品，就可以在空調(diào)制冷等行業(yè)替代純銅管。
2005年底，興榮高科試制出國(guó)內(nèi)外第一根銅鋁間實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合的銅鋁復(fù)合管。期間，申請(qǐng)了5項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專利以及12項(xiàng)PCT專利。田福生告訴記者，目前興榮公司的銅鋁復(fù)合管，月產(chǎn)量約為20至30噸，但大生產(chǎn)線的投入正在進(jìn)行中，預(yù)計(jì)到明年底完成，到那時(shí)將實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)3000噸。興榮高科現(xiàn)已和十幾家制冷公司合作，產(chǎn)品還處在試用階段。
原創(chuàng)技術(shù)市場(chǎng)大有作為
即使產(chǎn)品還在試用，但因?yàn)樗驯恢袊?guó)工程院、中國(guó)有色金屬加工行業(yè)協(xié)會(huì)、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(xiàng)世界首創(chuàng)的新技術(shù)”，在業(yè)界已引起廣泛關(guān)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(fù)合管在實(shí)際應(yīng)用中，在同樣斷面、同樣長(zhǎng)度下，用銅量約為過去的1／5。該技術(shù)推廣后，每臺(tái)空調(diào)用管重量比以前減少50％，管材采購成本下降40％至50％。”對(duì)于空調(diào)廠商來說，因?yàn)楫a(chǎn)量大，每臺(tái)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(shù)，對(duì)于促進(jìn)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)安全，提升鋁冶煉行業(yè)的效益，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)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(huì)降低能效。陳連英分析說，傳統(tǒng)空調(diào)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(fù)合管集中了銅、鋁兩種金屬的優(yōu)點(diǎn)，以銅管作為產(chǎn)品的內(nèi)管，以鋁管作為外管，并通過特殊工藝實(shí)現(xiàn)充分的管層間冶金結(jié)合。經(jīng)格力、美的、格蘭仕、新科等十幾家空調(diào)企業(yè)試用，與傳統(tǒng)的空調(diào)相比，采用銅鋁復(fù)合管的空調(diào)能效比提高5％以上。
此外，除空調(diào)、冰箱等制冷行業(yè)外，汽車、裝備制造、市政建設(shè)尤其是城市供水等領(lǐng)域，對(duì)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(fù)合管替代的可能，因此產(chǎn)品的市場(chǎng)前景十分看好。田福生告訴中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào)記者，目前已有美國(guó)、日本等國(guó)的制冷公司希望和興榮公司合作，將銅鋁復(fù)合管運(yùn)用到自己的產(chǎn)品中，提高競(jìng)爭(zhēng)力。
來源：知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào)
