铜包铝空调连接管的研发与应用.doc

铜包铝空调连接管的研发与应用
江苏兴荣高新科技股份有限公司田福生

摘要：本文全面介绍了兴荣高科自主创新的专利产品—铜包铝空调连接管的研发过程。该新产品为外铜内铝结构，铜铝间实现了原子间金属键结合，具有与铜管相近的技术性能指标，是到目前为止空调连接用铜管的最佳替代产品。文中对现在市场上的几种常见空调连接管进行了对比。多家空调器厂应用结果表明：该产品使用中与铜管无差异，但比使用铜管降低管材采购成本40%左右。
关键词：空调连接管铜包铝管双金属管

一、研发背景
在空调安装时，内外机的连接通常是采用铜管两端套接铜螺母，铜螺母再与内外机的铜阀体或铜接头啮合，进而将室内外机连接起来。在应用的过程中，铜虽然具有良好的耐腐蚀性、导热性和良好的机械性能，但铜的成本较高、比重大，相同规格相同长度的铜管与铝及铝合金管相比，成本高6～9倍。我国为铜资源贫乏的国家，因此，人们不断地试图采用铝及铝合金管来替代铜管。但是若采用铝及铝合金管来替代铜管首先遇到的难题就是铜连接螺母与铝及铝合金管之间会产生电化学腐蚀，从而造成接头处腐蚀、泄漏，严重影响空调器的寿命和使用性能，为此人们又对整个铝及铝合金管的结构进行了改进，如国家知识产权局分别于2003年11月5日授权公告的CN2584995Y和2005年7月6日授权公告的CN2708156Y，名称分别为“一种用于空调室内外机的连接管”和“用于空调器室内外机的接管”的实用新型专利，均公开了一种在铝管或铝合金管的两端焊接有铜管接头或铜连接管段，并且在铝管或铝合金管与铜管焊接处设置绝缘和防腐作用的涂层。这样由于中间部分是铝管或铝合金管既可以降低铜的消耗量，又可以解决现有技术中铜铝接头处的电化学腐蚀问题。但是以上的改进在实际使用中仍然存在缺陷，连接管的铜铝接头处需要焊接、防腐处理，尤其是管径较大时焊接工艺不稳定导致质量不稳定。同时在空调器安装时恰好在铜铝接头处要进行弯曲，安装工不熟练或稍有不慎就造成接头泄漏。

图1铜接头铝管 图2彩色铝合金空调连接管
为此，人们仍然在不断探索，试图找到更合理的结构以克服上述缺陷，其中国家知识产权局于2003年5月7日公开的CN2549297Y，名称为“一种用于铝连接管的连接装置”的实用新型专利，使用铝合金螺母代替铜螺母与铜连接头相啮合连接，在这篇专利中公开的用于铝连接管的连接装置包括铝合金连接管螺母、室外机铜接头、铝连接管以及铜接头表面覆盖的防腐蚀层。这一专利虽然实现了用铝螺母代替铜螺母与铜接头连接，但因防止电化学腐蚀采用的是在铜接头表面覆盖防腐层，仍然存在很大缺陷，一方面由于聚四氟乙烯等防腐层具有较低的分子内聚力和表面能，涂装时要对连接件进行前期处理（包括除油、干燥、喷沙打磨），以提高涂层与铜金属表面结合力，工艺复杂、结合不牢固；另一方面，在螺母受紧固或更换时，铜接头的防腐层很容易破裂，失去防腐蚀的特性而造成泄露的发生。此外，国家知识产权局于2001年7月18日公开的CN1304005A，名称为“分体式空调器用截止阀”的发明专利申请，公开了截止阀的阀体、密封帽、连接管和连接螺母的材料均为铝及铝合金材料，试图将铜接头或者铜阀座全部用铝及铝合金代替，以便与铝及铝合金螺母连接以彻底解决电化学腐蚀问题，且可以节省大量铜以降低成本。但是，在实际使用中这样方案效果并不好，因为铝的防腐性不如铜，造成阀体、连接处长期使用很容易发生泄露，难以达到空调、冰箱等产品超过十年使用寿命的要求；而且铝的机械性能不如铜，往往也造成连接处密封达不到要求而泄漏，均严重影响了空调、冰箱的使用，因此实际中人们仍然使用铜接头或铜阀座。而国家知识产权局于2003年11月5日公开的CN2585000Y，名称为“空调铝连机管”的实用新型专利，是将铝连接管内外壁表面均设有保护层膜，即在铝管或铝合金管的外部设有工程塑料或氧化铝镀膜作为保护层，试图解决连接处电化学腐蚀和铝的耐腐蚀不如铜的缺陷，但是因为该连接管中运行的是具有压力的冷或热介质，极易造成工程塑料等保护层变脆，从而不能有效起到保护作用，影响空调、冰箱等的使用。
江苏兴荣高新科技股份有限公司从2007年起推出了一种全新的、全铝合金的空调连接管，名称为彩色铝合金空调连接管（CAT管），成本非常低，使用效果也很不错。所研发的连接装置，包括连接管、连接管两端的连接螺母，主要特征是：高强度铝合金螺母和防锈铝合金管表面带有20微米厚电绝缘层和防腐层。其中铝合金螺母的强度与黄铜相当，其抗拉强度为440MPa，可以保证连接的牢固程度。彩色铝合金空调连接管有以下优点和特点：
1、由于彩色铝合金空调连接管表面具有电绝缘层，避免了铝螺母与铜截止阀体的连接面上产生铜－铝电偶发生电化学腐蚀，有效地防止了接头发生泄露事故。有效地保证空调和冰箱等产品十年使用寿命的要