换热器用微通道铝扁管市场前景及生产技术浅析

曾翠婷

(中色科技股份有限公司 苏州分公司，江苏 苏州 215026)

微通道铝扁管是一种薄壁、多孔、扁管状的1xxx系或3xxx系铝型材，其截面如图1所示，可作为微通道换热器的零部件，目前在汽车空调系统上有强制使用要求，在空调、冰箱等领域也有一定的应用。

微通道铝扁管对铸锭的加热温差、模具的设计制作以及生产过程中温降等工艺要求非常高，生产难度大，技术含量高。目前，国内生产企业由于受设备、挤压模具和生产技术的限制，产品质量还不能与国外高端产品相比。本文对微通道铝扁管的市场现状及前景做了分析及预测，并对其生产工艺及关键技术进行了浅析。

1 市场前景分析

由于微通道铝扁管壁薄、孔多，技术门槛高，十年前仅有日本、挪威、韩国等国家的几个企业掌握关键生产工艺，生产技术被国外企业垄断，国内的企业无法生产[1]。国内汽车用空调换热器生产厂家所需的微通道铝扁管，只能通过进口，或者从国外厂家在中国投资的独资子公司购买。

近十来年，部分国内企业开始涉足该产品，目前国内有能力生产微通道铝扁管的内资企业有浙江康盛、江苏亚太、上海瑞斯乐、河南金龙、聊城万合等。此外，国内还有不少企业引进康风(Conform)连续挤压机来制造微通道铝扁管[2]，但挤压原料盘圆铝线杆表面的氧化物会导致成品内部存在氧化夹杂物，所以产品质量不稳定，抗腐蚀性能不达标，达不到新车和中高档汽车的标准，只能用来做低端汽车的维修替换件。目前全球微通道铝扁管的产能约为8万t，其中分布在国内的产能约5.7万t。

1.1 汽车领域

多孔微通道铝扁管是生产微通道热交换器的主要零件。据统计，汽车空气调节系统用的微通道热交换器使用多孔微通道铝扁管为0.81.6kg/台～1.6kg/台，平均约1.05kg/台[1]，按此计算，2019年我国新车上多孔微通道铝扁管的使用量约为2.7万t。除新车外，汽车维修领域也是重要需求市场，我国汽车的保有量2019年已经达到2.6亿辆，如果3%的汽车空调需要维修，则维修用铝扁管用量约为0.8万t。

通过对数线性回归分析发现，2003-2019年中国汽车产量与城镇居民人均可支配收入呈对数相关(图2)，R=0.978。若中国城镇居民人均可支配收入保持6%以上的年增速，则2025年中国汽车将达到3490万辆的产量，保有量可以增至3.6亿辆，相应的汽车空调用多孔微通道铝扁管需求量可达到3.6万t，维修汽车用铝扁管约0.8万t，总量达到4.4万t。

1.2 民用空调领域

微通道换热器在民用空调系统上的应用晚于汽车多年。美国首先将微通道换热器用在家用空调上，目前美国家用空调市场的微通道换热器占有率约40%，日本、韩国约30%，但是在中国只有约5%[3]，可见国内民用空调领域微通道换热器的市场潜力较大。

近十年来，国内主要空调生产企业已经在努力探索和积极进行全铝微通道换热器空调的研发试制。目前，我国民用空调用微通道换热器生产企业有7家(表1)。

表1 国内主要民用空调微通道换热器生产企业

通过一元线性回归分析发现，2003-2019年中国空调产量与城镇居民人均可支配收入呈线性相关(图3)，R=0.979。若我国城镇居民人均可支配收入保持6%以上的年增速，则2025年国内空调产量将达到2.8亿台，保守估算，按8%的空调使用微通道换热器，则我国空调领域用多孔微通道铝扁管需求量约为6.7万t。

1.3 其他领域

微通道换热器在我国空调领域占有率不算高，但其成功经验却推动了微通道换热器在其他领域的应用迅速扩大。如在冰箱、冷柜、热泵热水器、干衣机、洗碗机等领域都可以采用微通道换热器，微通道换热器在这些领域应用的市场一旦拓展开来，其市场潜力将会进一步扩大。

2 铝扁管生产工艺

目前微通道铝扁管有短铸锭热挤压和盘铝线杆连续挤压两种生产方式，图4示意了两种方式的工艺流程。热挤压法是目前国际上比较先进的工艺。热挤压工艺有多种出料方式，普遍的有一出一，一出二，一出四，一出六，随着挤压模具技术的进步，甚至可以做到一出八，但是一出六的出料方式成熟、可靠。

国内生产企业，如山东万和、无锡亚太、上海振兴等多为一出四、一出二，而国外生产企业如挪威海德鲁、合资企业如天津古河等多为一出六。目前实现一出八的挤出方式较少，海德鲁在挤压生产线的配置上预留了一出八的功能，但实际生产中还没有应用。热挤压法对熔铸工艺、挤压设备、模具制造以及挤压工艺等要求都极高[4]，设备精密度也要求高，而且挤压前铸锭表面的氧化层先要车掉，因此成品率较低，只有约82%。

康风连续挤压法由于投资少、技术门槛低，我国数十家企业都采用康风连续挤压机来进行铝扁管的生产。该工艺原料为连铸连轧的盘圆铝线杆，经过连续挤压机挤压后再进行表面喷锌。连续挤压法挤压前不用加热，直接由盘铝线杆连续挤压成需要的微通道铝扁管，生产效率高，成材率也较高，可达到90%，但产品质量不稳定，气泡和划伤等质量缺陷比热挤压法要多。

3 铝扁管生产的关键技术

微通道铝扁管的生产技术涉及材料学、机械工程、自动化等多学科、多领域，整个生产过程不仅对这些领域的研发设计和实际生产经验要求高，还需要有多学科顶尖技术人才团队融会贯通、综合应用及高度配合，才能生产出尺寸精度和气密性要求都极高的微通道铝扁管。因此，微通道铝扁管生产不仅考验设备水平，还考验整个技术团队的配合水平，技术含量高，生产难度非常高。

国内微通道铝扁管生产企业为获得合格产品以及良好的市场竞争能力，除配置相应装机水平的生产线设备，还需掌握以下关键技术。

(1)等温、等速挤压。挤压工艺的关键技术包括，挤压筒等温加热及匀速挤压技术，铸锭梯度加热技术，一出多单模多点精密温控技术，多支产品同步收卷控制技术等。

(2)在线表面喷锌工艺。包括，在线喷锌及控制技术，在线检测、缺陷标记及控制反馈技术，铝盘管的开卷、矫直和无屑锯切技术等。

(3)模具制造工艺必须具备对尺寸精度要求高、耐磨、耐热挤压模具的开发和制造技术。

4 结语

(1)随着我国工业快速发展以及微通道换热器在汽车空调、民用空调、冰箱等领域应用的扩大，微通道铝扁管的市场前景将非常广阔，预计到2025年，国内各领域对多孔微通道铝扁管的需求量将达到12万t。

(2)微通道铝扁管生产有铸锭热挤压和盘铝线杆连续挤压两种方式。热挤压产品质量高，对熔炼铸造技术、模具技术、挤压设备和挤压技术等要求非常高，设备投资高；连续挤压生产技术简单，流程短，且设备投资成本低，但产品质量不够稳定。

(3)微通道铝扁管生产必须掌握三大关键技术，挤压过程挤压筒等温加热及等速挤压技术，在线喷锌及检测技术以及高精度挤压模具开发和制造技术。