制冷阀部件、制冷阀及其制造方法

1.一种制冷阀部件，为制冷阀的接管或者阀体，其特征在于，由多层结构的铜钢双金属复合材料制成，并且所述铜钢双金属复合材料包括：
第一铜层，其将与流过所述制冷阀部件的制冷剂接触；
钢层，其为所述制冷阀部件的结构支撑；
基于铜钢的第一微合金层，其位于所述第一铜层与所述钢层之间，且所述第一微合金层在所述第一铜层与所述钢层之间呈波浪状延伸；
第二铜层；以及
基于铜钢的第二微合金层，其位于所述钢层与所述第二铜层之间，所述第二微合金层在所述第二铜层与所述钢层之间呈波浪状延伸。
2.根据权利要求1所述的制冷阀部件，其特征在于，所述钢层为不锈钢。
3.根据权利要求1所述的制冷阀部件，其特征在于，所述钢层为碳钢。
4.根据权利要求3所述的制冷阀部件，其特征在于，所述制冷阀部件的端口处形成有保护层。
5.根据权利要求4所述的制冷阀部件，其特征在于，所述保护层为铜质保护层。
6.根据权利要求5所述的制冷阀部件，其特征在于，所述铜质保护层的厚度为20μm～80μm。
7.根据权利要求1～6任一项所述的制冷阀部件，其特征在于，所述第一铜层和/或所述第二铜层为纯铜或者铜合金。
8.根据权利要求1～6任一项所述的制冷阀部件，其特征在于，所述第一铜层和/或所述第二铜层的厚度为20μm～120μm。
9.根据权利要求1～6任一项所述的制冷阀部件，其特征在于，
所述第一微合金层的元素成分分别向所述第一铜层与所述钢层呈梯度变化；和/或所述第二微合金层的元素成分分别向所述第二铜层与所述钢层呈梯度 变化。
10.根据权利要求9所述的制冷阀部件，其特征在于，所述第一微合金层与所述第二微合金层的元素成分相对于所述钢层呈中心对称。
11.根据权利要求1～6任一项所述的制冷阀部件，其特征在于，所述第一微合金层和/或所述第二微合金层的厚度为0.01μm～5μm。
12.一种制冷阀，包括一个阀体和至少一个接管，其特征在于，所述阀体和所述至少一个接管中的至少一个部件为根据权利要求1至11中任一项所述的制冷阀部件。
13.一种制冷阀的制造方法，用于制造根据权利要求12中所述的制冷阀，其特征在于，包括：
基于所述制冷阀的公称直径、设计压力和最高使用温度，计算所述制冷阀部件的最小壁厚；
基于所计算出的最小壁厚，结合估算出的加工变形量，选用厚度适当的铜钢双金属复合材料；
利用冲压工艺将所述铜钢双金属复合材料加工成所述制冷阀部件；以及通过焊接工艺将所述制冷阀部件与其它制冷阀部件连接成所述制冷阀。
14.根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于，所述冲压工艺包括利用模具进行的多次拉深工艺。
15.根据权利要求14所述的制造方法，其特征在于，所述焊接工艺包括在隧道炉内进行的无银钎焊焊接。

制冷阀部件、制冷阀及其制造方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及制冷阀，具体涉及一种基于多层结构铜钢双金属复合材料的制冷阀部件、制冷阀及其制造方法。\n背景技术\n[0002] 空调等制冷系统的制冷阀主要由铜质的阀体和若干接管焊接而成。一般来说，制冷阀还包括阀针、阀帽、滑块等零部件，只是阀体和接管是制冷阀的主要的承压件。其中，阀体可采用例如黄铜锻造加工，接管则采用例如铜管加工。近年来，在原材料铜价上涨的大背景下，铜质制冷阀部件普遍存在薄壁化的趋势，以减少铜材使用量，降低产品成本，但这将导致较大的安全隐患，并详细分析如下。\n[0003] 首先，通常采用例如含银的铜焊料来焊接阀体和接管。焊接、尤其是炉焊工艺的实施温度较高，很容易导致制冷阀部件的微观晶粒长大。然而，根据材料学中的霍尔佩奇关系式(Hall Petch relationship)，材料的平均晶粒直径增大将导致该材料的屈服强度降低。\n因此，焊接工艺导致制冷阀部件的微观晶粒长大，将使得最终制成的制冷阀的强度有可能低于设计强度，从而影响制冷系统的运行安全。\n[0004] 其次，在制冷系统应用环境下，铜质部件还存在一种特殊的腐蚀方式、即蚁巢腐蚀(ant nestcorrosion)。所谓蚁巢腐蚀，是指材料的显微结构被破坏得具有很像蚂蚁在地面以下打的洞的孔洞。一般来说，制冷阀加工过程中残留的挥发油、清洗剂、助焊剂等辅料本身不会引起蚁巢腐蚀，但这些辅料在通过与氧气接触并水解后会形成低级羧酸，从而引发蚁巢腐蚀。蚁巢腐蚀产生的孔洞将使得铜质部件的实际厚度小于产品设计时的安全厚度，并且其中的贯穿孔洞还将直接导致泄漏，从而影响制冷系统运行寿命及运行安全。\n发明内容\n[0005] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，如何以尽量低的制造成本加工出满足安全性能要求的制冷阀。\n[0006] 为了解决上述技术问题，根据本发明的一方面，提供了一种制冷阀部件，该制冷阀部件为制冷阀的接管或者阀体，由多层结构的铜钢双金属复合材料制成，并且所述铜钢双金属复合材料包括：第一铜层，其将与流过所述制冷阀部件的制冷剂接触；钢层，其为所述制冷阀部件的结构支撑；以及基于铜钢的第一微合金层，其位于所述第一铜层与所述钢层之间。\n[0007] 对于上述制冷阀部件，在一种可能的实现方式中，所述钢层可为不锈钢或者碳钢。\n[0008] 对于上述制冷阀部件，在一种可能的实现方式中，所述制冷阀部件的端口处形成有保护层，以避免所述碳钢被腐蚀。在一种可能的具体实现方式中，所述保护层可优选为铜质保护层，并且厚度可约为20μm～80μm。\n[0009] 对于上述制冷阀部件，在一种可能的实现方式中，所述铜钢双金属复合材料还可包括第二铜层以及基于铜钢的第二微合金层，并且所述第二微合金层位于所述钢层与所述第二铜层之间。\n[0010] 对于上述制冷阀部件，在一种可能的实现方式中，所述第一铜层和/或所述第二铜层可为纯铜或者铜合金，并且厚度可约为20μm～120μm。\n[0011] 对于上述制冷阀部件，在一种可能的实现方式中，所述第一微合金层可在所述第一铜层与所述钢层之间呈波浪状延伸；和/或所述第二微合金层可在所述第二铜层与所述钢层之间呈波浪状延伸。\n[0012] 对于上述制冷阀部件，在一种可能的实现方式中，所述第一微合金层的元素成分可分别向所述第一铜层与所述钢层呈梯度变化；和/或所述第二微合金层的元素成分可分别向所述第二铜层与所述钢层呈梯度变化。\n[0013] 对于上述制冷阀部件，在一种可能的实现方式中，所述第一微合金层与所述第二微合金层的元素成分可相对于所述钢层呈中心对称。\n[0014] 对于上述制冷阀部件，在一种可能的实现方式中，所述第一微合金层和/或所述第二微合金层的厚度可约为0.01μm～5μm。\n[0015] 为了解决上述技术问题，根据本发明的另一方面，提供了一种制冷阀，该制冷阀包括一个阀体和至少一个接管，其中所述阀体和所述至少一个接管中的至少一个部件为如上所述的制冷阀部件。\n[0016] 为了解决上述技术问题，根据本发明的又一方面，提供了一种用于制造上述制冷阀的制造方法，其包括：基于所述制冷阀的公称直径、设计压力和最高使用温度，计算所述制冷阀部件的最小壁厚；基于所计算出的最小壁厚，结合估算出的加工变形量，选用厚度适当的如上所述的铜钢双金属复合材料；利用冲压工艺将所述铜钢双金属复合材料加工成所述制冷阀部件；以及通过焊接工艺将所述制冷阀部件与其它制冷阀部件连接成所述制冷阀。\n[0017] 对于上述制造方法，在一种可能的实现方式中，所述冲压工艺包括利用模具进行的多次拉深工艺。\n[0018] 对于上述制造方法，在一种可能的实现方式中，所述焊接工艺包括在隧道炉内进行的无银钎焊焊接。\n[0019] 通过引入强度较高、耐蚀性能较优并且受焊接热处理影响较小的钢层材料作为结构支撑，根据本发明提供的制冷阀及其部件，与现有的铜质制冷阀及其部件相比，能够提供更高的耐压强度和设计压力。\n[0020] 根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。\n附图说明\n[0021] 包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。\n[0022] 图1示出了根据本发明一实施例的制冷阀用铜钢双金属复合材料的结构示意图；\n[0023] 图2示出了根据本发明另一实施例的制冷阀用铜钢双金属复合材料的结构示意图；\n[0024] 图3示出了利用根据本发明实施例的制冷阀部件加工成的四通换向阀的示意图。\n具体实施方式\n[0025] 以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。\n[0026] 在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。\n[0027] 另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。\n本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。\n[0028] 如背景技术部分所述，针对铜质制冷阀在焊接后屈服强度不足的问题，通常通过加大制冷阀部件的管壁厚度来确保制冷阀具有较大的设计压力，但这明显将增大制造成本。有鉴于此，本发明人独创性地想到，可选用具有多层结构的铜钢双金属复合材料，来制造包括但不限于阀体和接管等的制冷阀部件，并将详细介绍该发明构思如下。\n[0029] 一方面，可通过引入强度较高、耐蚀性能较优并且受焊接热处理影响较小的钢层材料作为结构支撑，来提升制冷阀及其部件的设计压力。其中，几种常见的钢材料和铜材料在室温、例如20℃下的力学及物理性能可参见下表1。\n[0030] 表1：几种常见材料的力学及物理性能(室温，20℃)\n[0031]\n[0032] 首先，如上表1所示，包括304不锈钢、10碳钢、316L不锈钢等的钢材料的抗拉强度，明显高于包括纯铜和H62黄铜等的铜材料的抗拉强度。\n[0033] 其次，针对蚁巢腐蚀的研究表明，蚁巢腐蚀产生的必要条件为铜材料、腐蚀介质、水分、氧气这4个要素同时存在并且达到一定量，其中任一要素的改变即可有效提高材料的耐蚁巢腐蚀。据此，由于引入了钢材料，也即针对作为引发蚁巢腐蚀的4要素之一的铜材料进行了改变，将使得与纯铜质的材料相比，多层结构的铜钢双金属复合材料具有较优的耐蚁巢腐蚀能力。并且，由于作为结构支撑的钢层材料的存在，即使铜层材料出现了蚁巢腐蚀，也几乎不会影响利用多层结构的铜钢双金属复合材料制成的制冷阀部件及制冷阀的整体安全性。\n[0034] 并且，根据工业实践经验可知，不锈钢在低温低酸浓度下的腐蚀速率极低，316L不锈钢甚至是目前工业生产中用来制造可直接接触低级羧酸、可具体为醋酸的设备的最通用材料。据此，当作为结构支撑的钢层材料为不锈钢时，由于不锈钢的耐酸、可具体为耐低级羧酸腐蚀的能力明显高于铜材料，可进一步提高多层结构的铜钢双金属复合材料的耐蚀能力，从而进一步有效降低利用多层结构的铜钢双金属复合材料制成的制冷阀部件及制冷阀在运行中的安全隐患。\n[0035] 再者，焊接导致铜质制冷阀部件的微观晶粒长大主要是因为，焊接温度、例如约\n1000度℃高于铜材的再结晶完成温度、例如约750℃，从而使得铜材在焊接时会变软，并且铜材的晶粒发生再结晶而导致晶粒长大。一般来说，钢材、尤其是不锈钢的再结晶开始温度和结束温度都要高于铜材。因此，在当前的焊接工艺下，钢材受焊接热处理的影响较小。\n[0036] 这样，由于引入了与铜层材料相比具有较高强度、耐蚀性能较优并且受焊接热处理影响较小的钢层材料，利用包含铜层和钢层的铜钢双金属复合材料制成的制冷阀及其部件可实现更大的耐压容限，而耐压容限的提升必将带来更好的产品安全性。\n[0037] 另一方面，还可通过在钢层材料与铜层材料之间引入基于铜钢的微合金层，来使得钢层材料与铜层材料之间具有较高的结合强度，以避免制冷阀部件在包括但不限于冲压、焊接等的后续加工及后续服役过程中出现分层剥离现象，从而进一步提高所加工成的制冷阀的可靠性。其中，微合金层作为钢层与铜层之间的过渡层，改善层间结合强度的机制可主要包括以下两点。\n[0038] 首先，微合金层的元素成分梯度变化缓解了铜层与钢层的物理属性差异，如上表1所示，在室温、例如约20℃下，纯铜、H62黄铜、304不锈钢、10碳钢以及316不锈钢的线胀系数相互不同，这些膨胀系数之间的差异导致包含铜层和钢层结合结构的铜钢双金属复合材料在受到较大热应力和/或机械应力后容易出现分层剥离现象。引入微合金层作为过渡层来缓解钢层材料与铜层材料之间的物理属性差异，能够提高铜层与钢层之间的物理属性相容性，从而可有效改善铜层与钢层的层间结合强度。\n[0039] 其次，微合金层微观上可具有波浪状结构，以在对钢层的界面处和对铜层的界面处均形成钉扎咬合，从而也能够有效提高铜层与钢层的层间结合强度。\n[0040] 进一步，上述多层结构的铜钢双金属复合材料本身将具有较低的热导率，这使得制冷剂流经利用该多层结构的铜钢双金属复合材料制成的制冷阀时，能量损耗将显著降低，从而更节能环保。其中，上述多层结构的铜钢双金属复合材料热导率低的主要原因有以下两点。\n[0041] 首先，如上表1所示，304不锈钢的室温热导率只有14w/(m·k)，分别为纯铜的约1/\n27和H62黄铜的约1/8；10碳钢的室温热导率稍高，为47w/(m·k)，但也分别为纯铜的约1/8和H62黄铜的约1/2。由于钢层材料具有较低的热导率，且钢层材料在上述多层结构的铜钢双金属复合材料中占不可忽视的比例、例如厚度上占比约30％～98％，这可有效降低上述复合材料的热导率。\n[0042] 其次，一般来说，材料内部的界面可以阻热，这可能是因为：相似材料之间的界面使晶界或界面处的声子散射无序，而非相似材料之间的弹性性能和密度变化差异抑制了穿越界面的热量的震动能。上述具有多层结构的铜钢双金属复合材料含有多个界面，这相当于引入了多个附加的界面热阻，从而可以进一步降低铜钢双金属复合材料的热导率。因此，与将铜钢材料简单叠加的情况相比，多层结构的铜钢双金属复合材料本身将具有更低的热导率、例如可约为15w/(m·k)～90w/(m·k)。其中，所谓简单叠加是指一种假设的理想状态，即铜层材料、微合金层、钢层材料之间的界面处为理想接触，层间不存在附加的界面热阻。\n[0043] 此外，需要说明的是，采用上述多层结构的铜钢双金属复合材料制成的制冷阀部件可用于任意种类的制冷阀。例如，可采用上述多层结构的铜钢双金属复合材料制造图3所示的四通换向阀的阀体和/或接管。\n[0044] 其中，四通换向阀主要介于由压缩机、冷凝器、室内热交换器及室外热交换器构成的冷媒回路中，用于进行制冷制热的切换。如图3所示，四通换向阀主要由电磁线圈、导阀3、主阀2三大部分组成。其中，主阀2包括一个圆筒形的阀体27，其上有与压缩机排气口相连接的常通接管D(即为高压区)，与压缩机吸气口相连接的中位接管S(即为低压区)，与室内热交换器相连接的旁位接管E，与室外热交换器相连接的旁位接管C，阀体两端有端盖24封固，内部焊接有阀座21，还有用连杆26连成一体的滑块22和一对活塞25，阀座和滑块组成一对运动副，活塞和阀体则组成另一对运动副，通过活塞将主阀内腔分隔成左(E侧)、中、右(C侧)三个腔室。导阀3包括圆形套管36，其左端焊接有小阀体34，右端焊接有封头39，小阀体上侧焊接有与主阀常通接管D连接的毛细管d(因此导阀内腔为高压区)，下侧孔中焊接有小阀座31，小阀座上开有三个台阶通孔，并依左向右分别焊接有与主阀左端盖、中位接管S和右端盖连接的毛细管e/s/c(因此s为低压区)，套管内腔有能够左右滑动的芯铁37及弹压在其孔中的回复弹簧38，还有通过铆钉连为一体，然后一起铆接固定在芯铁孔中的拖动架32和簧片35，拖动架左端有开孔，下部开有凹孔的滑碗33即嵌装在该孔中，簧片则顶压在滑碗的上部，它使滑碗下端面紧贴在小阀座表面上，滑碗可随芯铁/拖动架组件在小阀座表面上滑动，滑碗与小阀座组成了一运动副，其内腔(即毛细管s)为低压区，而其背部(即导阀内腔)为高压区，因此滑碗承受着由此而产生的压差力，运动副的密封主要由该压差力来实现。\n[0045] 综上，通过引入强度较高、耐蚀性能较优并且受焊接热处理影响较小的钢层材料作为结构支撑，根据本发明提供的制冷阀及其部件，与现有的铜质制冷阀及其部件相比，不仅能够提供更高的耐压强度和设计压力，并且还因热导率显著降低而更节能、因减小了铜材料使用量而更经济。\n[0046] 实施例1\n[0047] 根据本发明的一实施例，可选用3层结构的铜钢双金属复合材料来加工制冷阀部件。如图1所示，该3层结构的铜钢双金属复合材料包括不锈钢层110、微合金层120以及铜层\n130。\n[0048] 其中，不锈钢层110作为整个制冷阀部件的结构支撑位于外层。如上表1所示，不锈钢与铜材料相比具有较高的强度并且受焊接热处理的影响较小，因此不锈钢层110作为结构支撑能有效提升制冷阀部件的设计强度、却无需增加制冷阀部件的管壁厚度。\n[0049] 并且，由于不锈钢层110位于外层，而非铜层130直接暴露在空气中，能够有效避免制冷阀部件因空气潮湿等环境因素被腐蚀生锈，从而能够保持制冷阀部件较好的外观和性能。\n[0050] 在一种可能的实现方式中，通过适当搭配不锈钢层110内部的镍、铬、钼、硅、钛等元素成分，能够使得不锈钢层110具有较强的耐蚀性能和拉深能力。例如，在一种可能的具体实现方式中，不锈钢层110内部的少量元素成分的比重可分别为镍7.0％～15.0％、铬\n14.0％～22.0％、钼0～5.0％、硅0～1.5％、钛0～0.8％。\n[0051] 在一种可能的实现方式中，可根据钢层的强度、制冷阀部件的管腔内壁直径以及制冷阀部件的设计压力来确定不锈钢层110的厚度。例如，不锈钢层110的厚度可为0.3mm～\n5mm。\n[0052] 铜层130位于内层，可保证焊接工艺相对于现有技术调整较小。并且，由于制冷剂仍是与铜层130接触，从而无需考虑制冷剂的兼容性问题。\n[0053] 在一种可能的实现方式中，铜层130可选用致密的纯铜或铜合金，例如黄铜。在铜层130选用铜合金的情况下，在一种可能的具体实现方式中，铜层130内部的各主要元素成分的比重可分别为铜60.0％～98.0％、锌0～40.0％、镍0～30.0％、锰0～15.0％、铁0～\n3.0％等，以使得铜层130具有较强的加工能力、耐蚀能力以及制冷剂兼容能力。\n[0054] 在一种可能的实现方式中，铜层130的厚度可约为20μm～120μm。这样，在应用该3层结构的铜钢双金属复合材料加工制冷阀部件时，可保证焊接工艺，又可兼容现有制冷剂。\n[0055] 基于铜钢的微合金层120位于不锈钢层110与铜层130的中间，主要用以改善不锈钢层110与铜层130的层间结合强度。如图1所示，微合金层120可在微观结构上呈波浪状延伸，以在对不锈钢层110的界面处以及对铜层130的界面处均实现钉扎咬合。此外，微合金层\n120的元素成分可分别向不锈钢层110和铜层130呈梯度变化，以有效缓解不锈钢层110与铜层130之间的物理属性差异。\n[0056] 在一种可能的实现方式中，微合金层120的厚度约为0.01μm～5μm。\n[0057] 在一种可能的实现方式中，该3层结构铜钢双金属复合材料中的不锈钢层110的外表面具有较低的表面粗糙度、例如至少为 级，从而使得利用该3层结构铜钢双金属复合材料制成的制冷阀部件较为美观。\n[0058] 在一种可能的实现方式中，该3层结构铜钢双金属复合材料中的铜层130的外表面具有较低的表面粗糙度、例如至少为 级，从而使得制冷剂流经利用该3层结构铜钢双金属复合材料制成的制冷阀部件时的流动阻力较小。\n[0059] 实施例2\n[0060] 根据本发明的另一实施例，可选用5层结构的铜钢双金属复合材料来加工制冷阀部件。如图2所示，该5层结构的铜钢双金属复合材料包括第一铜层210、第一微合金层220、碳钢层230、第二微合金层240以及第二铜层250。由于碳钢的价格远低于不锈钢，该5层结构的铜钢双金属复合材料与上述3层结构的铜钢双金属复合材料相比更具成本优势。\n[0061] 其中，碳钢层230作为整个制冷阀部件的结构支撑位于中间层。如上表1所示，碳钢与铜材料相比具有较高的强度并且受焊接热处理的影响较小，因此，碳钢层230作为结构支撑能有效提升制冷阀部件的设计强度、却无需增加制冷阀部件的管壁厚度。\n[0062] 在一种可能的实现方式中，通过适当搭配碳钢层230内部的碳、硅、锰等元素成分，能够使得碳钢层230具有较强的耐蚀性能和拉深能力。例如，在一种可能的具体实现方式中，碳钢层230内部的少量元素成分的比重可分别为碳0.01％～0.20％、硅0.10％～1.5％、锰0.15％～1.0％。\n[0063] 在一种可能的实现方式中，可根据钢层的强度、制冷阀部件的管腔内壁直径以及制冷阀部件的设计压力来确定碳钢层230的厚度。例如，碳钢层230的厚度可为0.3mm～5mm。\n[0064] 与3层结构的铜钢双金属复合材料中的微合金层120类似，第一微合金层220和第二微合金层240都是基于铜钢的微合金层，主要用以改善碳钢层230与第一铜层210以及第二铜层250的层间结合强度。\n[0065] 如图2所示，第一微合金层220可在微观结构上呈波浪状延伸，以在对碳钢层230的界面处以及对第一铜层210的界面处均实现钉扎咬合。以及，第二微合金层240也可在微观结构上呈波浪状延伸，以在对碳钢层230的界面处以及对第二铜层250的界面处均实现钉扎咬合。\n[0066] 此外，第一微合金层220的元素成分分别向第一铜层210与碳钢层230呈梯度变化，第二微合金层240的元素成分分别向碳钢层230与第二铜层250呈梯度变化，以有效缓解铜层与钢层之间的物理属性差异。在一种可能的实现方式中，第一微合金层220和第二微合金层240的元素成分可相对于碳钢层230呈中心对称。\n[0067] 与3层结构的铜钢双金属复合材料中的铜层130类似，第一铜层210和第二铜层250可分别选用致密的纯铜或铜合金、例如黄铜。在选用铜合金的情况下，在一种可能的具体实现方式中，铜合金内部的主要元素成分的比重可分别为铜60.0％～98.0％、锌0～40.0％、镍0～30.0％、锰0～15.0％、铁0～3.0％等，以使得第一铜层210和/或第二铜层250具有较强的加工能力、耐蚀能力以及制冷剂兼容能力。\n[0068] 此外，第二铜层250位于内层，可保证焊接工艺相对于现有技术调整较小。并且，由于制冷剂仍是与第二铜层250接触，从而无需考虑制冷剂的兼容性问题。\n[0069] 在一种可能的实现方式中，第一铜层210以及第二铜层250的厚度可分别约为20μm～120μm。这样，在应用该5层结构的铜钢双金属复合材料加工制冷阀部件时，可保证焊接工艺调整幅度较小，又可兼容现有制冷剂。\n[0070] 在一种可能的实现方式中，采用上述5层结构的铜钢双金属材料制成的制冷阀部件的端口处形成有保护层。其中，制冷阀部件的端口可包括用于阀体与接管连接的内部端口，以及用于与例如空调等制冷设备的连接管路连接的外部端口。通常，内部端口在制冷阀出厂前已焊接完成，而外部端口则预留给制冷设备厂家使用。在一种可能的具体实现方式中，可通过包括但不限于冷喷涂法、热喷涂法、喷射沉积法、离子镀法等的快速沉积法，在采用5层结构的铜钢双金属材料制成的制冷阀部件的端口处形成约20μm～80μm厚的保护层。\n这样，由于形成有保护层以覆盖端口处裸露的碳钢，能防止碳钢的基体随着时间慢慢产生红锈，从而有效提升制冷阀整体的使用寿命。在一种可能的具体实现方式中，上述保护层优选为铜层，以不影响当前用于制造制冷阀产品的焊接工艺实施，同时使得保护层与制冷阀部件之间的电位差尽可能小，从而可有效避免保护层与制冷阀部件之间因电位差导致的电偶腐蚀。\n[0071] 实施例3\n[0072] 如上所述，本发明提出了采用多层结构的铜钢双金属复合材料来加工制冷阀部件，其中：以钢层作为结构支撑，使得加工成的制冷阀部件的强度远高于现有的铜质制冷阀部件，从而可以提供更高的耐压强度和设计压力；并且，以基于铜钢的微合金层作为钢层与铜层之间的过渡层，有助于改善多层结构的铜钢双金属复合材料的层间结合强度，避免出现层间分层剥离现象，从而可以有效提升最终制成的制冷阀的可靠性。\n[0073] 根据本发明一实施例，在制冷阀及其部件的设计中，先需要进行强度设计，也就是要根据给定的公称直径、设计压力和最高使用温度，设计出合适的壁厚，以保障制冷阀及其部件安全可靠地运行，同时也满足产品的经济性要求。一般来说，制冷阀的最高使用温度为\n130℃，在强度设计时需要考虑到材料在最高使用温度下的许用应力。\n[0074] 由于主要以钢层作为结构支撑，铜层可不计入强度计算。并且，薄壁件强度设计通常可采用如下的最小壁厚计算公式：\n[0075]\n[0076] 其中，h表示最小壁厚，单位可为mm(毫米)。P表示设计压力，单位可为MPa(兆帕)。\nDi表示内径，单位可为mm。σa表示许用应力，单位可为MPa。η表示熔接系数。在采用钎焊焊接制冷阀部件、例如将制冷阀阀体与至少一个接管部件进行钎焊焊接的情况下，经检查确认钎料渗透到整个接头，因此熔接系数η可等于1.0。\n[0077] 需要说明的是，薄壁件强度设计时的最小壁厚公式存在很多变型。例如，上述公式\n1从内径的角度来进行设计，本领域技术人员应能明白，也可从外径的角度进行设计，并使用从外径的角度进行设计的公式。一般来说，无论使用哪种设计公式，计算时均需包含安全率。并且，虽然计算结果根据所使用的公式将稍有差别，但实际差别不大。因此，实施本发明时，最小壁厚公式应不限于上述公式1，本领域技术人员完全可根据实际应用场景以及个人设计习惯灵活选择现有公知的任一最小壁厚公式。\n[0078] 接下来测量多层结构的铜钢双金属复合材料的热导率，并依此考察该复合材料相对于铜材的节能性。假设与制冷剂接触的铜层不存在腐蚀，并将所采用的多层结构的铜钢双金属复合材料看作均一材料，则其热导率λ可由如下的公式2得出：\n[0079] λ＝ρ·Cp·α  (公式2)\n[0080] 其中，λ表示热导率，单位可为w/(m·k)。ρ表示密度，单位可为g/cm3。α表示热扩散系数，单位可为mm2/s。Cp表示比热容，单位可为J/g.K。\n[0081] 在特定厚度的多层结构的铜钢双金属复合材料板材上，截取直径Di为10mm的圆片状样品。首先，采用例如电子天平等的测量仪器测出该样品的质量，结合该样品的体积，计算出其密度ρ。然后，采用例如差式扫描量热仪等的测量仪器测出该样品在室温下的比热容Cp，并采用例如激光法导热分析仪(可具体为Netzsch(耐驰)LFA427)等的测量仪器测定出该样品背部的半温升曲线，据此计算获得该样品在室温下的热扩散系数α。最后，按照公式2计算出该样品在室温下的热导率λ。\n[0082] 实际应用中，也可采用如下公式3所示的估算法来简便快捷地估算该多层结构的铜钢双金属复合材料的热导率。\n[0083]\n[0084] 其中，λ1、λ2、λ3分别表示钢层、微合金层和铜层的热导率，λL表示假设层与层之间不存在复合而将钢层、微合金层和铜层简单叠加后的热导率，h1、h2、h3分别表示钢层、微合金层和铜层的厚度。\n[0085] 此外，如上所述，微合金层的元素成分可分别向钢层和铜层呈梯度变化，并且微合金层对钢层和铜层分别形成附加热阻界面。因此，微合金层在室温下的热导率也应介于钢层和铜层的热导率之间。然而，考虑到微合金层的厚度较薄、例如约为0.01μm～5μm，实际估算时可将微合金层的厚度与铜层的厚度叠加、并按照铜层的热导率进行上述公式3中的估算。换言之，也可采用如下作为公式3的变型的公式4来更简单便捷地估算该多层结构的铜钢双金属复合材料的热导率。\n[0086]\n[0087] 其中，λ′L表示假设层与层之间不存在复合并且微合金层和铜层的热导率相接近、而将钢层、微合金层和铜层简单叠加后的热导率。\n[0088] 应用例1\n[0089] 采用如图1所示的3层结构的铜钢双金属复合材料加工制冷阀的接管，其中钢层\n110为304不锈钢、铜层130为TP2铜。假设该接管的设计压力P为4.5MPa，最大内径Di为\n41.5mm，304不锈钢在最高使用温度、例如130℃下提供的许用应力σa为107MPa。经公式1计算，结合一定的安全率，该接管的最小壁厚h为0.90mm。\n[0090] 基于计算出的最小壁厚0.90mm，结合估算的拉深加工的变形量(减薄量)，可选用\n1.3mm厚的3层结构的铜钢双金属复合带材。其中，铜层130的厚度约为40μm～60μm，微合金层120的厚度约为0.11μm～0.14μm。\n[0091] 接着，设计并制造模具。将该1.3mm厚的3层结构的铜钢双金属复合材料冲裁成适当尺寸的圆饼后，利用模具通过多次拉深工艺将该圆饼加工成接管。一般来说，铜层130将随着拉深减薄。例如，在最终制成的接管中，铜层130的厚度将约为30μm～50μm。对于最终制成的接管，基于上述公式2测试后并计算出的热导率约为27w/(m·k)，而基于上述公式3估算出的热导率约为31w/(m·k)。明显可见，估算值比实际测试并计算出的值稍高。这可能主要是因为：在测试过程中，尽管激光脉冲能量垂直于试样表面(沿厚度方向)施加，以确保最终大部分热量传递到试样背面，但是仍有少部分热量散失掉，从而使得热扩散系数测试结果比真实值偏低。\n[0092] 此后，在隧道炉中，采用无银钎焊将该接管与阀体通过焊接连接起来。由于选用适当的工艺参数，该无银钎焊的焊接强度高，且热循环试验表明接管剖面的各分层结合牢固。\n例如，假设热循环试验的一个循环包括在300℃保温12分钟，并通过轴流风扇风冷3分钟降低到室温。在60个循环之后，该接管剖面的显微结构仍无分层剥离、即各分层依然结合牢固。\n[0093] 与之相对比，若采用TP2铜管，则铜层的最小厚度约2.8mm，铜材料的使用量明显高得多。由此可见，采用如图1所示3层结构的铜钢双金属复合材料，可显著减少铜材料的使用量，从而使得制冷阀的原材料成本大幅降低，具有较大的经济性。\n[0094] 应用例2\n[0095] 采用如图2所示的5层结构的铜钢双金属复合材料来加工接管，其中碳钢层230为\n10碳钢，第一铜层210和第二铜层250为TP2铜。假设该接管的设计压力P为4.5MPa，最大内径Di为34.9mm，10碳钢在最高使用温度、例如130℃下提供的许用应力σa为118MPa。经公式1计算，结合一定的安全率，该接管的最小壁厚h为0.79mm。\n[0096] 基于计算出的最小壁厚0.79mm，结合估算的拉深加工的变形量(减薄量)，可选用\n1.1mm厚的5层结构的铜钢双金属复合带材。其中，第一铜层210以及第二铜层250的厚度可分别约为40μm～60μm，第一微合金层220以及第二微合金层240的厚度可分别约为0.16μm～\n0.24μm。\n[0097] 接着，设计并制造模具。将该1.1mm厚的5层结构的铜钢双金属复合材料冲裁成适当尺寸的圆饼后，利用模具通过多次拉深工艺将该圆饼加工成接管。一般来说，第一铜层\n210以及第二铜层250将随着拉深减薄。例如，在最终制成的接管中，第一铜层210以及第二铜层250的厚度将分别约为30μm～50μm。对于最终制成的接管，基于上述公式2测试并计算出的热导率约为76w/(m·k)，而基于上述公式3估算出的热导率约为83w/(m·k)。明显可见，与应用例1类似，估算值比实际测试并计算出的值稍高。这可能主要是因为：在测试过程中，尽管激光脉冲能量垂直于试样表面(沿厚度方向)施加，以确保最终大部分热量传递到试样背面，但是仍有少部分热量散失掉，从而使得热扩散系数测试结果比真实值偏低。\n[0098] 此后，在隧道炉中，采用无银钎焊将该接管与阀体通过焊接连接起来。由于选用合适的工艺参数，该无银钎焊实施后焊接强度高，且热循环试验也表明接管剖面的各分层结合牢固。例如，假设热循环试验的一个循环包括在300℃保温12分钟，并通过轴流风扇风冷3分钟降低到室温。在60个循环之后，该接管剖面的显微结构仍无分层剥离、即各分层依然结合牢固。\n[0099] 与之相对比，若完全采用TP2铜管，则铜层的最小厚度约2.4mm，铜材料的使用量明显高得多。由此可见，采用如图2所示5层结构的铜钢双金属复合材料来加工制冷阀部件，可显著减少铜材料的使用量，从而使得制冷阀的原材料成本大幅降低，具有较大的经济性。\n[0100] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。\n[0101] 实用性\n[0102] 根据本发明实施例所提供的基于多层结构铜钢双金属复合材料的制冷阀部件、制冷阀及其制造方法，可应用于电器行业机械加工制造领域，尤其适用于例如空调等的制冷系统，能够有效提升制冷阀的耐压强度和设计压力，却不增加甚至可降低制冷阀的制造成本。