BR112014023762B1 - métodos para fornecer um produto em camada de liga de brasagem, um produto brasado e um produto revestido, produto em camada de liga de brasagem, e, uso de um produto em camada de liga de brasagem - Google Patents

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Abstract

1 / 1 resumo “mã‰todos para fornecer um produto em camada de liga de brasagem, um produto brasado e um produto revestido, produto em camada de liga de brasagem, produto brasado, produto revestido, e, uso de um produto em camada de liga de brasagem” a presente invenã§ã£o refere-se a um mã©todo para fornecer um produto em camada de liga de brasagem que compreende as etapas que seguem: - aplicar pelo menos uma fonte de silã­cio e pelo menos uma fonte de boro em pelo menos uma parte de uma superfã­cie de um substrato, em que a pelo menos uma fonte de boro e a pelo menos uma fonte de silã­cio sã£o isentas de oxigãªnio exceto quanto ã s quantidades inevitã¡veis de oxigãªnio contaminante, e em que o substrato compreende um material precursor tendo uma temperatura solidus acima de 1100â°c; - aquecer o substrato tendo a fonte de boro aplicada e a fonte de silã­cio aplicada a uma temperatura mais baixa do que a temperatura solidus do material precursor do substrato; e esfriar o substrato tendo a fonte de boro aplicada e a fonte de silã­cio aplicada, e obter o produto em camada de liga de brasagem. a presente invenã§ã£o refere-se ainda a um produto em camada de liga de brasagem, um mã©todo para fornecer um produto brasado, um mã©todo para fornecer um produto revestido, e usos do produto em camada de liga de brasagem.

Description

“MÉTODOS PARA FORNECER UM PRODUTO EM CAMADA DE LIGA DE BRASAGEM, UM PRODUTO BRASADO E UM PRODUTO REVESTIDO, PRODUTO EM CAMADA DE LIGA DE BRASAGEM, E, USO DE UM PRODUTO EM CAMADA DE LIGA DE BRASAGEM” [0001] A presente invenção refere-se a um novo conceito de brasagem, um método para fornecer um produto em camada de liga de brasagem, um produto em camada de liga de brasagem obtido pelo método, um produto em camada de liga de brasagem. A presente invenção refere-se ainda a um método para fornecer um produto brasado, ao produto brasado obtido pelo método, a um método para fornecer um produto revestido, e usos de um produto em camada de liga de brasagem.
Fundamento [0002] No momento atual existem métodos de junção diferentes para unir entre si ligas tendo temperaturas de fusão altas. Por temperatura alta uma temperatura de fusão mais alta do que 900°C é intencionada. Um método comum que é usado é soldagem. A soldagem refere-se a um método em que o material base com ou sem material de adição é fundido, isto é, a criação de um produto de moldagem por intermédio de fusão e re-solidificação. Um outro método de junção é brasagem. Durante o processo de brasagem um enchedor de brasagem é adicionado ao material base e o enchedor de brasagem é fundido durante o processo em uma temperatura acima de 450°C, isto é, formando uma interface líquida, em uma temperatura mais baixa do que o ponto de fusão do material base a ser unido. Quando da brasagem, a interface líquida deve ter boa umidade e fluxo. A soldagem é um processo no qual dois ou mais itens metálicos são unidos juntos pela fusão e fluxo de um metal enchedor, isto é, uma solda, na junta, a solda tendo um ponto de fusão mais baixo do que a peça de trabalho. Na brasagem, o metal enchedor funde em uma temperatura mais alta do que a solda, mas o metal da peça de trabalho não funde. A distinção entre soldagem e
Petição 870180147563, de 01/11/2018, pág. 8/15 / 53 brasagem está fundamentada na temperatura de fusão da liga enchedora. Uma temperatura de 450°C é usualmente usada como um ponto de delineamento prático entre soldagem e brasagem.
[0003] Quando da brasagem um enchedor de brasagem é aplicado em contato com o intervalo ou a folga entre o material base a ser unido. Durante o processo de aquecimento o enchedor de brasagem funde e enche o intervalo a ser unido. No processo de brasagem existem três estágios principais o primeiro estágio é chamado de estágio físico. O estágio físico inclui a umidade e o fluxo do enchedor de brasagem. O segundo estágio normalmente ocorre em uma data temperatura de junção. Durante este estágio existe interação sólido-líquido, que é acompanhada pela transferência da massa substancial. O volume do material base que imediatamente une o enchedor metálico líquido dissolve ou é reagido com o metal enchedor neste estágio. Ao mesmo tempo uma quantidade pequena de elementos das fases líquidas penetra dentro do material de base sólido. Esta redistribuição de componentes na área de junção resulta em mudanças para a composição do material enchedor e às vezes, o início de solidificação do material enchedor. O último estágio, que se sobrepõe ao segundo é caracterizado pela formação da microestrutura da junção final e progresso durante a solidificação e esfriamento da junção.
[0004] Um método intimamente relacionado com a soldagem e brasagem é a brasagem por difusão (DFB) também chamada de União de fase Líquida Transitória (TLP), ou União de Difusão Ativada (ADB). Às vezes a união de difusão é mencionada, mas a união de difusão refere-se a brasagem por difusão ou soldagem por difusão e agora a união de difusão é considerada ser um termo não padrão.
[0005] A brasagem por difusão (DFB), União de fase Líquida
Transitória (TLP), ou União de Difusão Ativada (ADB) é um processo que coalesce, ou une, metais pelo aquecimento dos mesmos a uma temperatura de / 53 brasagem adequada na qual um enchedor metálico pré-colocado fundirá ou escoará pela atração capilar ou uma fase líquida formar-se-á in situ entre duas superfícies em contato entre si. Em cada caso, o metal enchedor difunde dentro do material base até que as propriedades físicas e mecânicas da junção tornam-se quase idênticas àquelas do material base. Dois aspectos críticos de DFB, TLP, ou ADB são que:
- um líquido deve ser formado e tornar-se ativo na área de junção; e
- difusão extensiva dos elementos do material enchedor dentro do material base deve ocorrer.
[0006] Modos de se obter uma junta próxima ou a mesma como aquela obtida quando DFB, TLP, ou ADB são usados, mas tem a vantagem de brasagem, por exemplo, tendo a possibilidade para intervalos maiores de brasagem, etc, é pelo uso de uma técnica de brasagem e enchedores de brasagem descritos pela WO 2002/38327, WO 2008/060225 e WO 2008/060226. Pelo uso de uma enchedor de brasagem, isto é, uma liga de brasagem, com uma composição próxima ao material base mas com depressores de ponto de fusão adicionais, por exemplo, silício e/ou boro e/ou fósforo. Fazendo isto a junta de brasagem terá uma composição próxima ao material base depois da brasagem visto que enchedor de brasagem tem uma composição similar como o material base, o enchedor de brasagem mistura-se com o material base devido à dissolução do material base e os depressores do ponto de fusão difundem dentro do material base.
[0007] Existem muitas razões para selecionar um certo método de junção, tal como custo, produtividade, segurança, velocidade e propriedades do produto de junção. Os módulos E intimamente relacionados diminuirão o risco de estresses altos no material com modulo E mais alto quando o material é carregado. Quando o coeficiente de expansão térmica é similar o resultado diminuirá os estresses termicamente induzidos. Quando o potencial / 53 eletroquímico é similar o resultado diminuirá o risco de corrosão.
[0008] O uso de enchedores, isto é, ligas, quando da união de metais base é um processo complicado. O enchedor tem que estar em uma forma que possa ser aplicado ao metal base antes de aquecer. Usualmente os enchedores são partículas adequadamente produzidas pela atomização, mas os enchedores também podem estar na forma de folhas metálicas produzidas pela “solidificação em rotação”, isto é, solidificação rápida (RS). Considerando apenas a RS um número limitado de composições é possível produzir pela RS. O número de composições que podem ser fabricadas como partículas, isto é, pó, é maior e a produção normal de pós é pela atomização. Quando os enchedores estão na forma de pós então eles são frequentemente combinados com os aglutinantes para formar uma pasta, que possa ser aplicada ao metal base em qualquer via adequada. Para produzir folhas metálicas ou para produzir pós de liga são processos complicados e, portanto caros. Quando pós são usados os pós são adequadamente aplicados na forma de uma pasta como mencionado acima, isto adicionará uma etapa extra ao processo visto que a paste precisa ser misturada com os aglutinantes e outros componentes, que são benéficos para as propriedades da pasta. Para ambos os processos uma quantidade maior de trabalho é realizada para se obter a forma, propriedades, moldagem e composição corretas do enchedor antes da junção.
A invenção [0009] Um propósito para a invenção é reduzir as etapas do processo quando da união de substratos de materiais precursores. Um outro propósito é simplificar a junção do materiais precursores e assim reduzir custos.
[00010] Se possível, quando da seleção dos enchedores de brasagem, uma composição próxima ao material base é benéfica, visto que o material precursor foi selecionado para os propósitos do produto. Se fosse possível e o custo não fosse limitante, seria melhor desenvolver um enchedor de brasagem para cada material precursor. Portanto um outro propósito com a invenção é / 53 diminuir o número necessário de enchedores de brasagem.
[00011] Consequentemente, a presente invenção fornece uma solução para os problemas e propósitos técnicos pelo novo e inventivo conceito de brasagem. O primeiro aspecto refere-se a um método para fornecer um produto em camada de liga de brasagem que compreende as etapas que seguem:
Etapa (i) aplicar uma ou mais fontes de silício e uma ou mais fontes de boro sobre pelo menos uma parte de uma superfície de um substrato, em que a pelo menos uma fonte de boro e a pelo menos uma fonte de silício são isentas de oxigênio exceto quanto às quantidades inevitáveis de oxigênio contaminante, e em que o substrato compreende um material precursor tendo uma temperatura solidus acima de 1100°C;
Etapa (ii) aquecer o substrato tendo a fonte de boro aplicada e a fonte de silício aplicada a uma temperatura mais baixa do que a temperatura solidus do material precursor do substrato; e
Etapa (iii) esfriar o substrato tendo a fonte de boro aplicada e a fonte de silício aplicada, e obter um produto em camada de liga de brasagem. [00012] O substrato é parte de um produto obtenível, as partes podem ser por exemplo mas não limitadas a partes espessas tais como separadores ou decantadores, etc. ou partes finas tais como placas ou serpentina de tubos, isto é o substrato pode ser qualquer parte que deva ser unida ou revestida. O substrato também pode ser peças de trabalho. Os substratos podem ser de materiais precursores, isto é, o material a ser brasado.
[00013] O material precursor é um metal ou uma liga. A liga é definida como uma associação íntima ou composto de dois ou mais elementos, a liga possuindo um grau acentuado de todas ou a maior parte daquelas características habitualmente descritas como metálicas. As ligas são compostas não meras misturas. Metal refere-se a um elemento que tem propriedades metálicas.
/ 53 [00014] Os exemplos de materiais precursores de acordo com o primeiro aspecto podem ser materiais precursores encontrados na lista na Tabela 1, os materiais precursores não são limitados à lista e são apenas exemplos de materiais precursores possíveis.
Tabela 1
Materiais precursores Temperatura solidus Aproximada[°Cl Temperatura liquidus Aproximada[°Cl
Nickel 200/201 1435 1445
Nicrofer 5923hMo 1310 1360
Liga Hastelloy ® C-2000 ® 1328 1358
Hastelloy B3 1370 1418
Liga C22 1357 1399
Inconel 625 1290 1350
Liga C 276 1325 1370
Nicrofer 3033 1330 1370
Nicrofer 3127HMo 1350 1370
AL6XN 1320 1400
254SMO 1325 1400
Monel 400 1299 1348
Aço doce 1505 1535
Aço inoxidável Tipo 316 1390 1440
Aço inoxidável Tipo 304 1399 1421
[00015] Dependendo do material precursor que é usado, existem materiais precursores preferidos diferentes tendo temperatura solidus diferente, isto é, o ponto de temperatura no qual um material solidifica. De acordo com um exemplo a temperatura solidus do material precursor pode estar acima de 1100°C. De acordo com um outro exemplo a temperatura solidus do material precursor pode estar acima de 1220°C. De acordo com um outro exemplo a temperatura solidus do material precursor pode estar acima de 1250°C. De acordo com um outro exemplo a temperatura solidus do material precursor pode estar acima de 1300°C.
[00016] Os compostos são combinações de dois ou mais elementos. Vidro, aço, óxido de ferro são substâncias em que cada átomo é atraído por todos os átomos adjacentes de modo a compor um sólido uniforme ou muito perto de uniforme, tais corpos claramente não são meras misturas mecânicas, compostos químicos de composição variável ou indefinida tais como silicatos, / 53 os polímeros são quimicamente combinados, mas são compostos de composições variáveis.
[00017] Sem estar ligado a qualquer teoria específica, os inventores acreditam que a presença de boro fornece umectabilidade e diminuição do ponto de fusão e o silício fornece a diminuição do ponto de fusão.
[00018] Uma fonte de boro refere-se a boro elementar (B), uma liga ou composto contendo boro.
[00019] Uma fonte de silício refere-se a silício elementar (Si), uma liga ou composto contendo silício.
[00020] De acordo com um outro exemplo, o método compreende uma mistura da pelo menos uma fonte de boro e a pelo menos uma fonte de silício, e a mistura é uma mistura mecânica.
[00021] Uma mistura mecânica de pós refere-se à mistura mecânica de dois ou mais componentes. A mistura mecânica de pós são partículas de fontes diferentes, cada partícula é uma fonte de boro ou uma fonte de silício.
[00022] Oxigênio contaminante refere-se a quantidades inevitáveis de oxigênio que, por exemplo, estão contidas em graus técnicos, etc. de uma fonte de silício ou de uma fonte de boro e a quantidade pode ser tão alta quanto 5% em peso de oxigênio na fonte de boro e tão alta quanto 5% em peso na fonte de silício. O oxigênio contaminante pode ser tão alto quanto 10% em peso.
[00023] A quantidade de silício e boro na mistura depende da pureza do silício e boro, mas também do tipo de fonte de silício ou fonte de boro que está contido na mistura. Por exemplo, se a fonte de silício é Fe - Si o Fe é pesado e a quantidade de silício e boro serão mais baixas. Na Tabela 2 existe uns poucos exemplos.
Tabela 2
Mistura B ou Si B4C, Fe- Si B Peso Peso de Quantidad
B, Fe-Si, Ni-B Total B + Si e de B + Si[% em peso]
/ 53
S1/B4C 10,0 2,6 2,0 12,6 12,0 95,2
Si/Fe-B 10,1 12,5 2,0 22,6 12,1 53,5
B/Fe-Si 2,0 30,2 10,1 32,6 12,1 37,6
Si/Ni-B 10,1 13,0 2,0 23,1 12,1 52,4
[00024] De acordo com um exemplo o método pode compreender aplicar sobre o substrato de metal uma mistura de uma ou mais fontes de silício e uma ou mais fontes de boro, e uma razão em peso na mistura de boro e silício está dentro de uma faixa de cerca de 3:100 p:p a cerca de 100:3 p:p, e em que silício e boro estão presentes na mistura em pelo menos 25% em peso. [00025] Uma mistura da presente invenção é vantajosa em que a mesma fornece possibilidades para se obter juntas entre os substratos. As juntas obtidas são de material similar como o(s) material(is) dos substratos exceto que as juntas contêm quantidades adicionais dos elementos da mistura. Permitindo-se a formação de juntas do material nos substratos de acordo com o novo conceito de brasagem, os riscos de corrosão podem ser evitados ou pelo menos diminuídos visto que haverá menos diferenças entre o material nas juntas e o substrato comparado a quando materiais de brasagem são usados.
[00026] Uma vantagem de uma razão em peso de boro para silício dentro de uma faixa de cerca de 3:100 a cerca de 100:3 é que a liga de brasagem obtida terá umectabilidade e assim bom fluxo. Bom fluxo é uma vantagem quando as juntas de brasagem por causa da liga de brasagem obtida escoarão das áreas onde a liga de brasagem é obtida e escoará para a área da junta. Assim, a camada de liga de brasagem obtida sobre o substrato terá tanto fluxo quanto um ponto de fusão mais baixo comparado com o material precursor no substrato.
[00027] De acordo com um outro exemplo, o método compreende aplicar uma combinação, em que a combinação é uma combinação mecânica. A combinação pode ser uma combinação de pós-misturados. As partículas no pó podem ser uma fonte de boro ou uma fonte de silício. Uma combinação é definida como mistura mecânica de dois ou mais componentes. De acordo com o primeiro aspecto uma combinação é uma combinação/mistura mecânica de dois ou mais pós, isto é, uma combinação de pó da “fonte de / 53 silício” e pó da “fonte de boro”.
[00028] De acordo com um outro exemplo, o método compreende que silício e boro na combinação na etapa (i) pode estar presente na combinação em pelo menos 35% em peso, mais preferido silício e boro estão presentes na combinação na etapa (i) em pelo menos 40% em peso, o mais preferido em pelo menos 45% em peso.
[00029] De acordo ainda com um outro exemplo, o método compreende que silício e boro na combinação na etapa (i) podem estar presentes na combinação em pelo menos 50% em peso, mais preferido silício e boro estão presentes na combinação na etapa (i) em pelo menos 60% em peso, o mais preferido em pelo menos 70% em peso, ainda mais preferido em pelo menos 80% em peso.
[00030] De acordo com um outro exemplo, o método pode compreender que a combinação na etapa (i) pode compreender boro e silício em uma razão em peso de boro para silício dentro de uma faixa de cerca de 5:100 a cerca de 1:1, preferivelmente dentro de uma faixa de cerca de 5:100 a cerca de 2:1, mais preferivelmente a combinação na etapa (i) pode compreender boro e silício em uma razão em peso de boro para silício dentro de uma faixa de cerca de 1:10 a cerca de 7:10, o mais preferido a combinação na etapa (i) pode compreender boro e silício em uma razão em peso de boro para silício dentro de uma faixa de cerca de 15:100 a cerca de 4:10.
[00031] De acordo com um outro exemplo, o método compreende aplicar sobre o substrato uma primeira camada de pelo menos uma fonte de boro, e aplicar uma segunda camada de pelo menos uma fonte de silício sobre o topo da primeira camada.
[00032] De acordo com um outro exemplo, o método compreende aplicar uma fonte de silício, a fonte de silício é selecionada de um ou mais de silício elementar, uma liga contendo silício, ou composto contendo silício.
[00033] De acordo com um outro exemplo, o método compreende / 53 aplicar uma fonte de boro, a fonte de boro é selecionada de um ou mais de boro elementar, uma liga contendo boro, ou composto contendo boro.
[00034] De acordo com um outro exemplo, o método compreende aplicar uma fonte de boro, a fonte de boro é selecionada de boro elementar, carbetos de boro, boretos de níquel, e boretos de silício.
[00035] De acordo com um outro exemplo, o método compreende aplicar uma fonte de silício, a fonte de silício é selecionada de silício elementar, ferro silício, silicetos de ferro, carbetos de silício, e boretos de silício.
[00036] De acordo com um outro exemplo a fonte de boro e a fonte de silício são as mesmas preferivelmente boretos de silício.
[00037] De acordo com um outro exemplo a combinação pode compreender que a fonte de boro possa ser selecionada de boro elementar, B4C, B4Si, B3Si, NiB, e FeB, e a fonte de silício possa ser selecionada de silício elementar, FeSi, SiC, e B4Si, B3Si.
[00038] De acordo com um outro exemplo, o método compreende aplicar a combinação como um pó, e o tamanho de partículas médio do pó é < 250 pm, preferivelmente o tamanho de partícula médio <160 pm, o mais preferido as partículas tendo um tamanho de partícula médio < 100 pm, o mais preferido as partículas tendo um tamanho de partícula médio menor do que 50 pm.
[00039] Uma vantagem de um tamanho de partícula menor do que 250 pm é a capacidade para distribuir a combinação tão uniformemente quanto possível sobre o substrato.
[00040] De acordo com um outro exemplo, o método pode compreender que na etapa (i) a combinação é compreendida em uma composição e que a composição compreende ainda pelo menos um aglutinante, o dito pelo menos um aglutinante pode ser selecionado do grupo que consiste de solventes, água, óleos, géis, lacas, vernizes, aglutinantes com base em monômeros e/ou polímeros.
[00041] De acordo com um outro exemplo, o método pode / 53 compreender que na etapa (i) o pelo menos um aglutinante pode ser um gel ou uma laca ou um verniz.
[00042] De acordo com um outro exemplo, o método pode compreender que na etapa (i) o pelo menos um aglutinante pode ser selecionado de poliésteres, polietileno, polipropileno, polímeros acrílicos, polímeros met acrílicos, álcool polivinílico, acetato de polivinila, poliestireno. [00043] De acordo com um outro exemplo, o aglutinante pode ser um poliéster, uma cera ou combinações dos mesmos.
[00044] De acordo com um outro exemplo, a composição é uma tinta ou a composição é uma pasta ou a composição é uma dispersão.
[00045] De acordo com um outro exemplo, o aglutinante é um gel, e a composição é uma pasta.
[00046] Uma vantagem quando a composição é uma pasta é que a pasta pode ser facilmente aplicada às áreas selecionadas sobre o substrato.
[00047] De acordo com um outro exemplo, o método pode compreender que na etapa (i) a composição pode ser uma tinta.
[00048] Uma vantagem de uma composição que é uma tinta é que a tinta pode ser facilmente distribuída sobre a superfície do substrato e adere à superfície e, portanto pode ser manuseado durante por exemplo transporte, prensagem, corte, etc.
[00049] De acordo com um outro exemplo, o método compreende aplicar uma composição que compreende a combinação, pelo menos um aglutinante, e partículas de um material precursor, e em que o metal precursor está presente em uma quantidade menor do que 75% em peso calculada no peso total de silício, boro e metal precursor.
[00050] De acordo com um outro exemplo a composição pode também compreender pós de um material precursor, em que o material precursor está presente em uma quantidade menor do que 75% em peso calculada no peso total de silício, boro e material precursor. Uma tal composição fornece / 53 material precursor adicional quando da obtenção da liga de brasagem durante o processo de ligação. Quando da brasagem, por exemplo, partes finas ou placas finas de material precursor adicional podem diminuir ou reduzir o risco de cova nas placas ou nas partes, como observado nos Exemplos Experimentais abaixo.
[00051] De acordo com outro exemplo, o método compreende aplicar uma composição que compreende a combinação, pelo menos um aglutinante, e partículas de uma liga de brasagem.
[00052] De acordo com outro exemplo, o método compreende aplicar um substrato de um material precursor selecionado de ligas com base em ferro, ligas com base em níquel, ligas com base em cromo, ligas com base em cobre e ligas com base em cobalto.
[00053] De acordo com um outro exemplo, o método pode compreender que na etapa (i) o material precursor pode ser uma liga que compreende elementos tais como ferro (Fe), cromo (Cr), níquel (Ni), molibdênio (Mo), manganês (Mn), cobre (Cu), cobalto (Co), etc.
[00054] De acordo com um outro exemplo, o método compreende aplicar um substrato de um material precursor, o dito material precursor compreende de cerca de 15 a cerca de 22% em peso de cromo, de cerca de 8 a cerca de 22% em peso de níquel, de cerca de 0 a cerca de 3% em peso de manganês, de cerca de 0 a cerca de 1,5% em peso de silício, opcionalmente de cerca de 1 a cerca de 8% em peso de molibdênio, e equilibrado com ferro.
[00055] De acordo com um outro exemplo o material precursor compreende mais do que 50% em peso de Fe, menos do que 13% em peso de Cr, menos do que 1% em peso de Mo, menos do que 1% em peso de Ni e menos do que 3% em peso de Mn.
[00056] De acordo com exemplo, o material precursor compreende mais do que 10% em peso de Cr e mais do que 60% em peso de Ni.
[00057] De acordo com um outro exemplo o material precursor / 53 compreende mais do que 15% em peso de Cr, mais do que 10% em peso de Mo, e mais do que 50% em peso de Ni.
[00058] De acordo com um outro exemplo o material precursor compreende mais do que 10% em peso de Fe, 0,1 a 30% em peso de Mo, de 0,1 a 30% em peso de Ni, e mais do que 50% em peso de Co.
[00059] De acordo com um outro exemplo o material precursor compreende mais do que 80% em peso de Ni.
[00060] De acordo com um outro exemplo, o método compreende aquecer o substrato tendo uma camada de superfície da combinação aplicada ou da composição aplicada a uma temperatura mais alta do que o ponto de fusão de uma fase fundida obtida. A fase fundida pode ser uma liga de brasagem e pode ter uma temperatura liquidus mais baixa do que a do material precursor.
[00061] De acordo com um outro exemplo, o método compreende aquecer o substrato tendo a combinação aplicada ou composição aplicada a uma temperatura mais alta do que 900°C na etapa de aquecimento.
[00062] De acordo com um outro exemplo o método compreende obter uma fase fundida, a fase fundida é obtida pela ligação dos elementos da superfície do substrato com a combinação na etapa de aquecimento.
[00063] De acordo com um outro exemplo, o método também compreende uma etapa adicional antes da etapa (i), a dita etapa adicional compreende corte ou formação ou combinações dos mesmos do(s) substrato(s) metálico(s).
[00064] De acordo com um outro exemplo, o método também compreende uma etapa adicional antes da etapa de aplicação ou depois da etapa de aplicação ou depois da etapa de aquecimento, a dita etapa adicional compreende corte ou formação ou combinações dos mesmos do(s) produto(s). [00065] De acordo com um outro exemplo, o método pode compreender que o método também pode compreender uma etapa adicional / 53 (iv), a etapa (iv) compreende corte ou formação ou combinações dos mesmos do(s) produto(s) da etapa (iii).
[00066] De acordo com um outro exemplo, o método de acordo com qualquer um dos exemplos, em que o substrato tendo a combinação aplicada ou a composição aplicada é aquecido na etapa (ii) até temperaturas dentro de uma faixa de 900°C a 1200°C.
[00067] A camada de superfície pode ser aplicada como um pó da combinação ou por meios tais como deposição de vapor físico (PVD), ou deposição de vapor químico (CVD). A deposição de vapor físico (PVD) é uma variedade de deposição a vácuo e é um termo geral usado para descrever qualquer uma de uma variedade de métodos para depositar películas finas pela condensação de uma forma vaporizada do material de película desejado sobre as várias superfícies da peça de trabalho, por exemplo, sobre pastilhas semicondutoras. O método de revestimento envolve processos puramente físicos tais como evaporação a vácuo em alta temperatura com condensação subsequente, ou bombardeamento de ejeção de plasma ao invés de envolve uma reação química na superfície a ser revestidas como na deposição de vapor químico. A deposição de vapor químico (CVD) é um processo químico usado para produzir materiais sólidos de alta pureza, alto desempenho. O processo é, por exemplo, usado na indústria de semicondutores para produzir películas finas. Em um processo CVD típico, a pastilha, isto é, o substrato, é descrita a um ou mais precursores voláteis, que reagem e/ou se decompõem sobre a superfície do substrato para produzir o depósito desejado. Frequentemente, subprodutos voláteis também são produzidos, que são removidos pelo fluxo gasoso através da câmara de reação.
[00068] De acordo com um outro exemplo, o método de acordo com qualquer um dos exemplos, em que o método compreende obter placas, preferivelmente placas trocadoras de calor, placas de reator, ou partes de separadores, decantadores, bombas, válvulas, etc. tendo uma camada de liga / 53 de brasagem.
[00069] O segundo aspecto refere-se a um produto em camada de liga de brasagem que compreende um substrato tendo pelo menos uma camada de uma liga de brasagem, em que o substrato compreende pelo menos um material precursor tendo uma temperatura solidus acima de 1100°C, em que a camada da liga de brasagem tem um teor de silício mais alto do que o material precursor e em que a camada da liga de brasagem tem um ponto de fusão mais baixo do que o material precursor.
[00070] De acordo com um exemplo a camada de liga de brasagem tem um teor de pelo menos 2% em peso de silício.
[00071] De acordo com um outro exemplo a(s) camada(s) de liga de brasagem tem/têm um teor de Si dentro de uma faixa de 2% em peso a 15% em peso.
[00072] De acordo com um outro exemplo a(s) camada(s) de liga de brasagem tem/têm um teor de Si dentro de uma faixa de 2% em peso a 10% em peso.
[00073] De acordo com um outro exemplo a(s) camada(s) de liga de brasagem tem/têm um teor de Si dentro de uma faixa de 5% em peso a 7% em peso.
[00074] De acordo com um outro exemplo o produto em camada de liga de brasagem pode compreender que a(s) camada(s) de liga de brasagem pode(m) ter um ponto de fusão mais baixo do que o do material precursor do substrato.
[00075] De acordo com um outro exemplo, o produto em camada de liga de brasagem tem propriedades ferromagnéticas para o substrato de aços inoxidáveis austeníticos.
[00076] De acordo com um outro exemplo, a camada de liga de brasagem tem uma espessura de pelo menos 5 pm.
[00077] De acordo com um outro exemplo a camada de liga de / 53 brasagem tem uma espessura de pelo menos 10 μm.
[00078] De acordo com um outro exemplo a camada da liga de brasagem tem uma espessura dentro da faixa de 5 μm a 120 μm, preferivelmente dentro de uma faixa de 10 μm a 110 μm.
[00079] De acordo com um outro exemplo a temperatura solidus do material precursor pode estar acima de 1220°C. De acordo com um outro exemplo a temperatura solidus do material precursor pode estar acima de 1250°C. De acordo com um outro exemplo a temperatura solidus do material precursor pode estar acima de 1300°C.
[00080] De acordo com um outro exemplo o produto em camada de liga de brasagem tem tensões compressivas na camada de liga de brasagem sobre o substrato.
[00081] De acordo com um outro exemplo o substrato sendo uma ou mais partes de um produto a serem unidas, uma ou mais placas a serem unidas, serpentina de tubos, objetos parcialmente brasados.
[00082] De acordo com um outro exemplo o produto em camada de liga de brasagem tem uma dureza mais alta na camada de liga de brasagem do que no material precursor. Os exemplos nos quais a camada de liga de brasagem tem uma dureza mais alta do que o material precursor podem ser observados nos Exemplos Experimentais abaixo.
[00083] O terceiro aspecto refere-se a um produto em camada de liga de brasagem obtenível pelo método de acordo com qualquer um dos exemplos do primeiro aspecto.
[00084] De acordo com um exemplo, o produto em camada de liga de brasagem obtenível pelo método de acordo com qualquer um dos exemplos do primeiro aspecto, o produto em camada de liga de brasagem tem as propriedades de acordo com os exemplos do segundo aspecto.
[00085] O quarto aspecto refere-se a um método para fornecer um produto brasado que compreende as etapas que seguem:
/ 53
Etapa (i) montar pelo menos um produto em camada de liga de brasagem de acordo com qualquer um dos exemplos do segundo aspecto, com pelo menos um substrato metálico obtendo um produto montado ou um produto empilhado;
Etapa (ii) aquecer o produto montado ou empilhado até uma temperatura abaixo de 1250°C em um forno a vácuo, em um gás inerte, em uma atmosfera redutora ou combinações dos mesmos; e
Etapa (iii) obter o produto brasado com uma ou mais juntas nas áreas de contato.
[00086] As áreas de contato referem-se às áreas onde um primeiro substrato está em contato com um segundo substrato, e onde uma junta será formada durante a brasagem.
[00087] Montagem refere-se ao empilhamento, por exemplo, de placas mas não limitado a, placas tais como de trocado de calor. Montagem refere-se ainda à montagem de partes.
[00088] De acordo com um exemplo, o método compreende que as juntas obtidas são de material similar ao material como o material precursor no(s) substrato(s).
[00089] De acordo com um outro exemplo, o método pode compreender obter um produto brasado fornecido com uma junta(s) obtida(s) nos pontos de contato entre o produto em camada de liga de brasagem e um outro produto em camada de liga de brasagem ou entre o produto em camada de liga de brasagem e um outro produto não tratado de um substrato em um processo de fusão, e transferir uma fase fundida pelas forças capilares para a área das áreas de contato principalmente das áreas vizinhas.
[00090] De acordo com um outro exemplo, o método também compreende corte, formação, prensagem ou combinações dos mesmos do produto em camada de liga de brasagem.
[00091] De acordo com um outro exemplo o produto brasado obtido é / 53 selecionado de trocadores de calor, reatores de placa, partes de reatores, partes de separadores, partes de decantadores, partes de bombas, partes de válvulas.
[00092] De acordo com um outro exemplo, o método pode compreender corte, formação, prensagem ou combinações dos mesmos dos produtos em camada de liga de brasagem antes do aquecimento dos produtos em camada de liga de brasagem montados ou empilhados.
[00093] O quinto aspecto refere-se a um produto brasado obtido pelo método de acordo com o quarto aspecto.
[00094] O sexto aspecto refere-se a um método para fornecer um produto revestido que compreende as etapas que seguem:
Etapa (i) aplicar partículas resistentes ao desgaste selecionadas de um ou mais de boretos, nitretos, óxidos, carbetos, carbeto de tungstênio, nitreto de boro (cúbico), nitreto de titânio, diamantes, compósitos metálicos, boretos de cromo e combinações dos mesmos sobre os produtos em camada de liga de brasagem de acordo com qualquer um dos exemplos de acordo com o segundo aspecto;
Etapa (ii) aquecer o produto em camada de liga de brasagem tendo as partículas resistentes ao desgaste aplicadas até uma temperatura abaixo de 1250°C em um forno a vácuo, em um gás inerte, em uma atmosfera redutora ou combinações dos mesmos; e
Etapa (iii) obter o produto revestido.
[00095] De acordo com um exemplo o produto revestido obtido aquecendo-se um produto em camada de liga de brasagem de acordo com os exemplos de acordo com o segundo aspecto, a uma temperatura mais alta do que a temperatura solidus da liga de brasagem obtida, e mais baixa do que a temperatura solidus do substrato, obtendo-se uma camada revestida, preferivelmente a camada revestida compreende, partículas realçadoras de superfície, partículas resistentes ao desgaste ou catalisador, mais preferido a camada revestida compreende carbeto de tungstênio, nitreto de boro (cúbico), / 53 nitreto de titânio, diamantes, compósitos metálicos, boretos de cromo.
[00096] De acordo com um exemplo o produto revestido pode compreender partículas selecionadas de partículas duras ou partícula realçadora de superfície. As partículas podem ser aplicadas sobre o produto em camada de liga de brasagem antes do tratamento térmico, e obter superfície resistente ao desgaste ou uma superfície que tem uma área de superfície realçada.
[00097] Um sétimo aspecto refere-se a um produto revestido obtido pelo método de acordo com o sexto aspecto.
[00098] Um oitavo aspecto refere-se a um uso de um produto em camada de liga de brasagem de acordo com os exemplos de acordo com o segundo aspecto para a brasagem de partes ou produtos para trocadores de calor, reatores de placa, partes de reatores, partes de separadores, partes de decantadores, partes de bombas, partes de válvulas.
[00099] Um nono aspecto refere-se a um uso de um produto em camada de liga de brasagem de acordo com qualquer um dos exemplos de acordo com o segundo aspecto para produtos tendo uma superfície dura.
[000100] No produto brasado obtido pelo método o volume da liga de brasagem formada é calculada a partir da fórmula que segue, ver também a Figura 2:
Volume = área total A x dimensão da junta Área total A = ((X - B) / 2) x ((X - B) / 2) x tan α [000101] Em que A é a área total dos dois triângulos, X é a largura total da junta formada, B é a parte da junta formada onde o volume da liga de brasagem formada no centro da junta é negligenciável, e a altura é calculada medindo-se o ângulo a, que é o ângulo entre a tangente do suporte prensado na base.
[000102] Outras formas de realização e alternativas são definidas pelas reivindicações.
/ 53 [000103] No que segue a invenção será explicada pelo uso das Figuras de 1 a 6. As figuras são para o propósito de demonstrar a invenção e não são intencionados a limitar o seu escopo.
Descrição resumida dos desenhos [000104] A Figura 1 está mostrando o uso de uma placa prensada circular nos Exemplos.
[000105] A Figura 2 está mostrando um gráfico de “Aproximação”.
[000106] A Figura 3 está mostrando um diagrama em que a largura é medida como uma função da quantidade aplicada (g/3500 mm2) com linhas de tendência.
[000107] A Figura 4 está mostrando um outro diagrama em que a área cheia calculada da junta de brasagem com base na largura é medida como uma função da quantidade aplicada (g/3500 mm2) com linhas de tendência.
[000108] A Figura 5 está mostrando um outro diagrama no qual a% das amostras de teste de tensão onde a junta foi mais forte ou a mesma como o material da placa como uma função da quantidade aplicada da mistura (grama por 3500 mm2) [000109] A Figura 6 está mostrando imagem de uma das amostras depois da união.
Descrição detalhada dos desenhos [000110] A Figura 1 está mostrando uma placa prensada circular, que tem 42 mm no diâmetro e 0,4 mm de espessura, feita de aço inoxidável tipo 316 L. a placa prensada teve dois suportes prensados V e H, cada um de aprox. 20 mm de comprimento. O suporte V ou v significam suporte esquerdo e o suporte H ou h significam suporte direito e v e h são usados nos Exemplos 5 e 9.
[000111] A Figura 2 mostra a aproximação 1 que está fundamentada em uma seção transversal de uma amostra de teste brasada. A seção transversal na Figura 2 mostra o suporte prensado no topo da Figura 2. No fundo da Figura 2 está a placa plana aplicada inicialmente. No capilar entre o suporte e / 53 a superfície plana uma junta é criada. Para estimar a quantidade de liga de brasagem criada na junta as aproximações e cálculos que seguem foram feitos. Foi estimado que o volume no centro da junta é negligenciável. Portanto, o volume da liga de brasagem criada para as juntas com uma largura, isto é, largura B de 1,21 mm ou menos, são ajustados a zero. Nos lados externos do suporte, isto é, ((X - B)/2), liga de brasagem formada foi acumulada. Assim, a liga de brasagem na forma fundida foi transportada pelas forças capilares para a área da junção principalmente das áreas vizinhas formando os volumes de liga de brasagem dos triângulos.
[000112] De acordo com a Figura 2, é possível calcular uma área estimando-se que dois triângulos são formados de cada lado do centro da junta. O ângulo no triângulo é medido até aprox. 28°. A largura total medida é chamada de X e a largura do centro, B. A área total (A) dos dois triângulos é, portanto A = 2 x (((X - B)/2) x ((X - B)/2) x tan (a)))/2, isto é, para a Figura 2 A = 2 x (((X - 1,21)/2) x ((X 1,21)/2) x tan (28)))/2. O volume total criado de liga de brasagem, que escoou para as frestas, seria área vezes o comprimento dos dois suportes. Um pouco da liga de brasagem formada não escoa para as frestas e é deixada na superfície. Figura 3 está mostrando um diagrama em que a largura é medida como uma função da quantidade aplicada (g/3500 mm2) com linhas de tendência. Os resultados do teste de filete são mostrados nas tabelas 8 e 9 de Exemplo 5 e na Figura 3. As linhas de tendência da Figura 3 são com base em Y= K x X + L. O resultado da largura é medido e as áreas estimadas são ilustradas nos diagramas da Figura 3. As quantidades aplicadas, ver Tabelas 8 e 9, foram de 0,06 grama/3500 mm2 até 0,96 grama/3500 mm2, que corresponde de aprox. 0,017 mg/mm2 até 0,274 mg/mm2, a serem comparadas com aprox. 1,3 a 5,1 mg da mistura por mm2 usada no Exemplo 2.
[000113] A linha de tendência Y = K x X + L para a mistura foi medida, Y é a largura da junta, K é a inclinação da linha, X é a quantidade aplicada da / 53 mistura e L é um constante, ver a Figura 3. Assim, a largura a junta de brasagem:
Y (largura de A3,3) = 1,554 + 9,922 x (quantidade aplicada da mistura A3,3)
Y (largura de B2) = 0,626 + 10,807 x (quantidade aplicada da mistura B2)
Y (largura de C1) = 0,537 + 8,342 x (quantidade aplicada da mistura C1)
Y (largura de F0) = 0,632 + 7,456 x - (quantidade aplicada da mistura F0) [000114] Como observado a partir da Figura 3 misturas A3,3 dentre as misturas A3,3, B2, C1, D0,5, E0,3 e F0 dão a quantidade mais alta da liga de brasagem na junta como uma função da quantidade aplicada da mistura. A amostra F0 não deu nenhuma junta substancial abaixo de 0,20 grama por 3500 mm2.
[000115] A Figura 4 está mostrando um outro diagrama em que a área cheia calculada da junta de brasagem com base na largura é medida como uma função da quantidade aplicada (grama/3500 mm2) com linhas de tendência. A linha de tendência Y = K x X - L para a mistura foi medida, Y é a área, K é a inclinação da linha, X é a quantidade aplicada da mistura e L é um constante, ver a Figura 4.
Y (área de A3,3) = 4,361 x (quantidade aplicada da mistura A3,3) - 0,161
Y (área de B2) = 3,372 x (quantidade aplicada da mistura B2) -
0,318
Y (área de C1) = 2,549 x (quantidade aplicada da mistura C1) -
0,321
Y (área de F0) = 0,569 x (quantidade aplicada da mistura F0) -
0,093 / 53 [000116] Uma estimativa aproximada do volume criado com base no diagrama na Figura 4 para, por exemplo, uma quantidade de 0,18 grama por 3500 mm2, excluindo a amostra F0, devido a “nenhuma” juntas de brasagem e a amostra D0,5 devido a muitos poucos dados, dá um valor para as amostras quanto ao volume criado da liga de brasagem na junta entre os dois suportes, ver abaixo.
Volume (A3,3) = 0,63 x comprimento 40 (20 x 2) = 25,2 mm3
Volume (B2) = 0,30 x comprimento 40 (20 x 2) = 12,0 mm3
Volume (C1) = 0,12 x comprimento 40 (20 x 2) = 4,8 mm3
Volume (E0.3) = 0,10 x comprimento 40 (20 x 2) = 4,0 mm3 [000117] A Figura 5 está mostrando um outro diagrama em que a % (por cento) é a taxa de sucesso das amostras de teste de tensão onde a junta foi mais forte ou a mesma como o material de placa como uma função da quantidade aplicada da mistura, isto é, grama por 3500 mm2. Quando a placa foi mais forte do que a junta, resultando em uma divisão da junção, o resultado foi ajustado a zero. Para as amostras nas quais as juntas foram mais forte do que o material de placa a diferença nos resultados não foi estatisticamente significante.
[000118] Na imagem da Figura 6 está uma das amostras mostrada depois da união. A imagem amostra que existe uma junta formada entre as duas partes. A amostra unida é do Exemplo 10.
[000119] A invenção é explicada em mais detalhes por meio dos Exemplos que seguem e os Exemplos são para ilustrar a invenção e não são intencionados a limitar o escopo da invenção.
Exemplos [000120] Os testes nestes Exemplos foram feitos para investigar se silício, Si, é capaz de criar uma liga de brasagem quando aplicado na superfície de uma amostra de teste de metal base. Também quantidades diferentes de boro, B, fossem adicionadas visto que o boro pode diminuir o / 53 ponto de fusão para as ligas de brasagem. O boro também pode mudar o comportamento da umidade das ligas de brasagem. As propriedades das misturas testadas também foram investigadas. Nos Exemplos a% em peso é porcentagem em peso e atm % é a porcentagem de átomos.
[000121] Se nada mais é estabelecido as amostras de teste de metal precursor para todos os testes foram limpas pela lavagem de louça e com acetona antes que as amostras das misturas de silício e boro fossem adicionadas às amostras de teste.
Exemplo 1: Preparação de misturas de silício e boro a serem testadas:
[000122] A amostra de teste No. C1 foi preparada misturando-se 118,0 gramas de pó de silício cristalino no tamanho de partícula de 325 malhas, 99,5% (metal base) 7440-21-3 da Alfa Aesar - Johnsson Matthey Company, com 13,06 gramas de pó de boro cristalino no tamanho de partícula de 325 malhas, 98%, 7440-42-8 da Alfa Aesar -Johnsson Matthey Company e 77,0 gramas de aglutinante Nicrobraz S-30 da Wall Colmonoy em um Varimixer BEAR da Busch & Holm produzindo 208 gramas de pasta, ver amostra C1. Todas as amostras de teste foram produzidas seguindo o mesmo procedimento como amostra de teste C1. As misturas são resumidas na Tabela 3.
Tabela 3
Amostra No. Boro [grama] Silício [grama] Aglutinante S3[grama] Peso Total[grama]
F0 0,00 124,7 73,3 198
E0,3 4,30 123,9 72,1 200
D0,5 6,41 121,2 75,0 203
C1 13,06 118,0 77,0 208
B2 24,88 104,5 72,81 202
A3,3 11,46 22,9 19,3 54,0
[000123] As amostras G15, H100, 166 e J foram preparadas do mesmo modo como amostras F0, E0,3, D0,5, C1, B2 e A3,3 com a exceção de que um outro aglutinante foi usado, o aglutinante foi Nicrobraz S-20 da Wall Colmonoy. As amostras de teste são resumidas na Tabela 4.
Tabela 4
Amostra No. Boro [grama] Silício [grama] Aglutinante S-20 Peso
/ 53
[grama] Total[grama]
G15 0,37 2,24 3,1 5,7
H100 4,19 0 5,3 9,5
166 1,80 2,70 5,5 10,0
J 2,03 2,02 5,0 9,0
[000124] As amostras são também calculadas para mostrar a razão, porcentagem em peso e porcentagem em átomos, estas são mostradas na
Tabela 5
Tabela 5
Amostra da Mistura No. Razão [p/p] quantidade [% em peso] quantidade [atm%]
Boro Silício Boro Silício Boro Silício
F0 0 100 0 100 0 100
E0,3 3 100 3 97 8 92
D0,5 5 100 5 95 12 88
C1 10 100 9 91 21 79
B2 19 100 16 84 33 67
A3,3 33 100 25 75 46 54
G15 17 100 14 86 30 70
H100 100 0 100 0 100 0
166 66 100 40 60 63 37
J 100 100 50 50 72 28
Medida do teor de aglutinante (polimérico e solvente) nos aglutinante S-20 e
S-30. Também o conteúdo do material “seco” dentro dos géis foi testado. As amostras de S-20 e S-30 foram pesadas e em seguida colocadas em uma estufa por 18 horas a 98°C. Depois que as amostras foram tiradas de dentro da estufa elas foram novamente pesadas. Os resultados podem ser encontrados na Tabela 6.
Tabela 6
Amostra Antes [grama] Depois [grama] Fração polimérica [% em peso]
S-20 199,64 2,88 1,44
S-30 108,38 2,68 2,47
Exemplo 2: Teste de brasagem [000125] Quando do teste das características de fluxo e de umidade para os enchedores de brasagem da técnica anterior, o peso do enchedor de brasagem aplicado é de 2,0 gramas que corresponde a 0,2 grama de silício. Uma vez que as misturas de silício e boro foram testadas quantidades similares de silício e boro / 53 nas composições testadas foram usadas. O enchedor de brasagem contém 10% em peso de silício, portanto 0,2 grama das misturas de silício e boro foi aplicado nas amostras de teste. As amostras de teste foram partes de teste circulares tendo um diâmetro de 83 mm e uma espessura de de 0,8 mm e as partes de teste foram feitas de aço inoxidável tipo 316L. Uma vez que não foi esperado que 0,2 grama da mistura (Si e B) correspondería a 2 grama da liga de brasagem porque uma “liga de brasagem formada” deve primeiro ser criada a partir do metal precursor e Si e
B. Portanto, uma quantidade mais alta, isto é, 0,4 grama também foi testada. O comportamento da “liga de brasagem formada” foi testado quanto a capacidade para fluir, se a “liga de brasagem formada” não escoasse, então o silício e boro apenas difundiriam no metal base ou mesmo não fundiria o metal base? Todas as amostras foram brasadas em um forno a vácuo a 1210°C por 1 hora. Testes duplos foram usados. Significando, dois pesos de 0,2 grama e 0,4 grama, amostras de teste duplas e seis misturas diferentes isto é, F0, E0,3, D0,5, C1, B2 e A3,3, somando até 2 x 2 x 6 = 24 amostras. As misturas foram aplicadas em uma área circular tendo um diâmetro de aprox. 10 a 14 mm, isto é, uma superfície de 78 a 154 mm2 ou aprox. 1,3 a 5,1 mg da mistura por mm2.
Resultados:
[000126] Foi claramente observado que as partes de teste do material base fundiram e alguns tipos de fundidos foram criados. Também foi observado que os fundidos em alguns aspectos apareceram como uma liga de brasagem com fluxo. Sem medir o tamanho da umidade foi evidente que um aumento da fração de boro nas misturas resultou em melhor umectação. Entretanto, também foi observado que para a maior parte das amostras a espessura inteira da área abrangida fundiram criando um furo foi criado no centro das peças de teste. Para as amostras de “0,2 grama” cinco dentre as doze partes de teste tiveram 1'uros e para as partes de “0,2 grama” dez dentre as doze.
[000127] Uma conclusão é, portanto que não é possível mudar de uma pasta de enchedor de brasagem ou semelhante e pontos ou linhas de aplicação / 53 com “quantidades iguais comparativas” das misturas de silício e boro, uma vez que as misturas de silício e boro fundirão um furo no metal base se a amostra de teste for fina, neste caso de 0,8 mm. Se as amostras de teste mais espessa são usadas nenhum furo aparece, mas, “ranhuras” podem ser criadas no metal base. Estas podem ser evitadas ou são evitadas pela adição de metal precursor como, por exemplo, pó nas misturas de silício e boro. Se apenas o silício é aplicado, isto é, a amostra F0, o resultado parece ter menos propriedades de fluxo e umidade do que as outras amostras em que tanto o silício quanto o boro são aplicados.
Exemplo 3: Novo procedimento de aplicação [000128] Neste Exemplo as placas de teste foram preparadas para todos os testes de filete, testes de corrosão e testes de tração ao mesmo tempo. A partir do Exemplo 2 foi concluído que pode ser um risco aplicar as misturas de silício e boro em pontos ou linhas nas placas de parede fina. Portanto, novas amostras de teste foram investigadas, isto é, novas placas de teste foram aplicadas com misturas diferentes de Si e B para testes de filete, testes de corrosão e testes de tração.
[000129] Consequentemente, as novas amostras de teste foram placas feitas de aço inoxidável tipo 316L. O tamanho das placas foram 100 mm de largura, 180 a 200 mm de comprimento e a espessura foi 0,4 mm. Todas as placas foram limpas pela lavagem de louça e com acetona antes da aplicação das misturas de Si e B. O peso foi medido. Em cada placa uma seção de 35 mm em um lado curto foi mascarada.
[000130] As misturas diferentes usadas foram A3,3, B2, C1, D0,5, E0,3, F0, G15, H100 e 166, todos com o aglutinante S-30 adicionado. As placas foram “pintadas” com as misturas na área de superfície não mascarada, área de superfície esta que teve o tamanho de 100 mm x 35 mm. Depois de secar por mais do que 12 horas na temperatura ambiente a fita de mascaramento foi removida e o peso da placa foi medido para cada placa. O peso apresentado / 53 na Tabela 7 abaixo é o peso da quantidade total das misturas na área de 100 mm x 35 mm = 3500 mm2 = 35 cm2.
Tabela 7
Amostras No. Razão B: Si [p/p] Peso da mistura + aglutinante seco [grama] Peso da mistura Si + B sem aglutinante [grama] Peso da mistura por área [mg/cm2]
A3,3 33:100 0,0983 0,0959 2,74
B2 19: 100 0,0989 0,0965 2,76
C1 10: 100 0,1309 0,1277 3,65
D0,5 5: 100 0,1196 0,1166 3,33
E0,3 3: 100 0,0995 0,0970 2,77
H100 100: 0 0,1100 0,1073 3,07
166 66: 100 0,0900 0,0878 2,51
Exemplo 4: Teste de corrosão-flexão das amostras.
[000131] As placas de teste a partir do Exemplo 3 foram cortadas em tiras de 35 mm de largura, resultando em uma área de superfície aplicada de 35 mm x 35 mm em cada tira. Uma placa circular prensada foi colocada sobre as áreas de superfície das tiras. A placa circular prensada é mostrada na Figura 1. A placa prensada teve um tamanho de 42 mm no diâmetro e 0,4 mm de espessura e foi de aço inoxidável tipo 316L. As amostras de teste foram brasadas 1 hora a 1210°C. Os espécimes preparados para os testes de corrosão foram aplicados com as amostras de mistura A3,3, B2, C1, D0,5, E0,3, H100, 166 e J, ver a Tabela 5.
[000132] Os espécimes foram testados de acordo com o método de teste de corrosão ASTM A262, “Práticas Padrão para a Detecção da Susceptibilidade para Ataque Intergranular nos Aços Inoxidáveis Auteníticos”. “Prática E - Cobre - Sulfato de Cobre - Ácido Sulfúrico. O teste para a Detecção da Susceptibilidade para o Ataque Intergranular nos Aços Inoxidáveis Auteníticos”, foi selecionado do método de teste. A razão para selecionar estes testes de corrosão foi a suspeita de que o boro reagiria com o cromo no aço criando boretos de cromo, principalmente nos limites do grão, o que aumenta o risco para o ataque da corrosão intergranular. Os espécimes foram colocados em ácido sulfúrico fervendo a 16% junto com o sulfato de / 53 cobre em 20 horas, o que no padrão é aludido como “prática” e em seguida um teste de flexão, de acordo com o capítulo 30 no padrão.
Resultados do teste de corrosão e corte das amostras de teste [000133] As partes de teste foram teste de flexão de acordo com o método de teste de corrosão no capítulo 30.1. Nenhuma das amostras deram indicações de ataque intergranular na investigação visual das superfícies arqueadas. Depois da investigação pela ASTM os espécimes arqueados foram cortados, triturados e polidos e as seções transversais foram estudadas em microscópio óptico com luz e na EDS, isto é, Espectroscopia Dispersiva de Energia. os resultados estão resumidos na Tabela 8.
Tabela 8
Amostra No. Investigação ocular da superfície quanto às fraturas de corrosão quando flexionada de acordo com o teste da ASTM Resultados da experimentação metalúrgica das amostras testadas quanto à corrosão nas seção transversal e amostras de teste testadas quanto à flexão. Resultado SEM-EDS da fase fraturada
A3,3 Nenhuma fratura Nenhuma corrosão Uma camada de superfície de aprox. 8 Lim max. com poucas fraturas. A fase que foi fraturada teve um teor Cr e B alto, mais provavelmente uma fase de boreto de cromo.
B2 Nenhuma fratura Nenhuma corrosão Uma camada de superfície de aprox. 8 Lim max. Com poucas fraturas. A fase que foi fraturada teve um teor Cr e B alto, mais provavelmente uma fase de boreto de cromo
C1 Nenhuma fratura Nenhuma corrosão ou fraturas
D0,5 Nenhuma fratura Nenhuma corrosão ou fraturas
E0,3 Nenhuma fratura Nenhuma corrosão Uma camada de superfície de aprox. max 60 Lim com poucas fraturas. A fase que foi fraturada teve um teor Si alto no geral < 5% em peso
H100 Nenhuma fratura Superfície e junta corroídas
166 Nenhuma fratura Nenhuma corrosão Uma camada de superfície de aprox. 12 Lim max. com poucas fraturas. A fase que foi fraturada teve um teor Cr e B alto, mais provavelmente uma fase de boreto de cromo
J Nenhuma fratura Nenhuma corrosão Uma camada de superfície de aprox. 20 Lim max. com poucas fraturas. A fase que foi fraturada teve um teor Cr e B alto, mais provavelmente uma fase
/ 53
de boreto de cromo
Comentários:
[000134] Aparentemente quando da adição de quantidades altas de boro, como para a amostra H100, J, 166, uma camada quebradiça é formada na superfície. A camada é provavelmente devida a uma alta concentração de precipitados de boreto de cromo, que aumenta com a quantidade de boro. Nenhuma camada quebradiça foi encontrada na amostra H100, mais provavelmente devido à corrosão na superfície. Conforme a quantidade de boretos de cromo é aumentada com a quantidade aumentada de boro, também tem que ser levado em consideração que as propriedades de corrosão poderiam diminuir. Isto explicaria porque a amostra H100 foi atacada no teste de corrosão. O efeito “negativo” do boro pode ser diminuído usando-se substratos mais grossos e/ou tempos de difusão mais longos. Também é possível “diluir” o boro difundindo-o no precursor metálico. Para as amostras A3,3 e B2 com uma quantidade menor de boro, uma camada de superfície quebradiça mais fina foi formada. Foi observado que para a amostra E0,3 com uma quantidade baixa de boro, uma camada de superfície quebradiça muito espessa, com um teor de sílica alto no geral > 5% em peso de silício, foi formada. Esta camada teve características diferentes do que as superfícies quebradiça para A3,3, B2, H100, 166 e J. O efeito “negativo” com silício pode ser diminuído pelo uso de metais base mais espessos e/ou tempos de difusão mais longos. Também é possível “diluir” o silício no metal base.
Exemplo 5: Teste de filete das amostras.
[000135] As placas de teste a partir do Exemplo 3 foram cortadas em tiras de 35 mm de largura, resultando em uma área de superficie aplicada de 35 mm x 35 mm em cada tira. Uma placa prensada circular foi colocada sobre as áreas de superfície das tiras. A placa prensada circular é mostrada na Figura 1. A placa prensada teve um tamanho de 42 mm no diâmetro e 0,4 mm de espessura e foi de aço inoxidável tipo 316L. a placa prensada teve dois suportes prensados, cada um de aprox. 20 mm de comprimento. As amostras / 53 foram brasadas em aprox. 1 hora em aprox. 1200°C.
[000136] Os resultados do teste de filete mostram a largura da liga de brasagem encontrada na área de junção criada entre a área de superfície plana e o contato com um suporte prensado na amostra de teste observada na Figura
1. As misturas foram aplicadas sobre as áreas de superfície plana antes de aquecer. A quantidade de liga de brasagem foi estimada; ver a Figura 2, por uma aproximação da área da seção transversal do filete para dois triângulos formados de cada lado do centro da junção. na parte central não existe nenhuma quantidade ou uma muito pequena da “liga de brasagem” adicionalmente formada. A área dos dois triângulos pode ser calculada medindo-se a altura (h) e a base (b). A área total dos dois triângulos é resumida para (h) x (b) uma vez que existem dois triângulos. O problema com este cálculo é que a altura é difícil de medir. Portanto nós usamos a equação que segue para o cálculo das áreas dos dois triângulos:
A = ((X - B) / 2) x ((X - B) / 2) x tan α [000137] A é a área total dos dois triângulos, X é a largura total da junta formada, B é a parte da junta formada onde o volume da liga de brasagem formada no centro da junta é negligenciável. Assim, a base de cada triângulo é (X - B) / 2. A altura é calculada medindo-se o ângulo a, que é o ângulo entre as tangentes do suporte prensado e a placa base.
[000138] Para calcular o volume do volume total criado da liga de brasagem formada que escoou para as frestas, o comprimento dos dois suportes, isto é, cada suporte é de 20 mm, foi multiplicado por A.
[000139] A área dos dois triângulos é a área estimada depois da brasagem nas Tabelas 9 e 10. O volume é o volume da liga de brasagem formada em um dos suportes. Os resultados do teste de filete são mostrados nas Tabelas 9 e 10 e na Figura 3. Na Tabela 9 e na Tabela 10 v e h significam v = suporte esquerdo e h = suporte direito.
Tabela 9
Amostra No. Aglutinante Si Largura Área Volume
/ 53
+ B aplicado [grama] [mm] Aplicadadepoi s da brasagem [mm2] [mm3]
A3,3x-1v 0,06 2,69 0,29 5,8
A3,3x-1h 0,06 2,58 0,25 5,0
A3,3-1v 0,10 2,23 0,14 2,8
A3,3-1h 0,10 2,31 0,16 3,2
A3,3-2v 0,14 3,38 0,63 12,6
A3,3-2h 0,14 3,19 0,52 10,4
A3,3-3v 0,09 1,92 0,07 1,4
A3,3-3h 0,09 1,85 0,05 1,0
B2X-1v 0,18 2,12 0,11 2,2
B2X-1h 0,18 2,50 0,22 4,4
B2X-2v 0,15 2,31 0,16 3,2
B2X-2h 0,15 2,31 0,16 3,2
B2-1v 0,10 1,96 0,07 1,4
B2-1h 0,10 1,92 0,07 1,4
B2-2v 0,24 3,23 0,54 10,8
B2-2h 0,24 3,23 0,54 10,8
B2-3v 0,16 2,77 0,32 6,4
B2-3h 0,16 2,69 0,29 5,8
B4v 0,11 1,35 0,00 0
B4h 0,11 1,35 0,00 0
Resultados do teste de filete, amostras A3,3 - B2/B4
Tabela 10
Amostra No. Aglutinante Si + B aplicado [grama] Largura [mm] [mml Área Aplicadadepois da brasagem Volume [mm3]
C1X-1v 0,22 2,50 0,22 4,4
C1X-1h 0,22 2,69 0,29 5,8
C1X-2v 0,33 3,08 0,46 9,2
C1X-2h 0,33 3,27 0,56 11,2
C1-1v 0,13 1,46 0,01 0,2
C1-1h 0,13 1,46 0,01 0,2
C1-2v 0,15 1,96 0,07 1,4
C1-2h 0,15 2,08 0,10 2,0
C1-3v 0,14 1,54 0,01 0,2
C1-3h 0,14 1,62 0,02 0,4
D0,5-1v 0,19 2,54 0,23 4,6
D0,5-1h 0,19 2,50 0,22 4,4
D0,5-2v 0,12 1,08 0,00 0
D0,5-2h 0,12 1,08 0,00 0
D0,5-3v 0,14 2,04 0,09 1,8
D0,5-3h 0,14 2,04 0,09 1,8
/ 53
Amostra No. Aglutinante Si + B aplicado [grama] Largura [mm] [mml Área Aplicadadepois da brasagem Volume [mm3]
E0,3-1v 0,13 1,15 0,00 0
E0,3-1h 0,13 1,15 0,00 0
E0,3-2v 0,21 2,31 0,16 3,2
E0,3-2h 0,21 2,31 0,16 3,2
E0,3-3v 0,10 1,35 0,00 0
E0,3-3h 0,10 1,35 0,00 0
F0-1h 0,45 2,69 0,29 5,8
F0-2v 0,25 1,08 0,00 0
F0-2h 0,25 1,35 0,00 0
F0-3v 0,96 2,96 0,41 8,2
F0-3h 0,96 3,08 0,46 9,2
Resultados do teste de filete, amostras C1 a F0 [000140] Os resultados da largura são medidos e as áreas estimadas são apresentadas nas Tabelas 9 e 10 e ilustradas nos diagramas da Figura 3. As quantidades aplicadas, ver Tabelas 9 e 10, variaram de 0,06 grama/3500 mm2 a 0,96 grama/3500 mm2. Isto corresponde a aprox. de 0,017 mg/m2 a 0,274 mg/mm2, a serem comparadas com aprox. 1,3 a 5,1 mg da mistura por mm2 usada no Exemplo 2.
[000141] As linhas de tendência Y = K x X + L para as misturas foram calculadas. Y é a largura da junta [mm], K é a inclinação da linha, X é a quantidade aplicada da mistura [g] e L é um constante, ver a Figura 3. Assim, a largura da junta de brasagem:
Y (largura de A3,3) = 1,554 + 9,922 x (quantidade aplicada da mistura A3,3)
Y (largura de B2) = 0,626 + 10,807 x (quantidade aplicada da mistura B2)
Y (largura de C1) = 0,537 + 8,342 x (quantidade aplicada da mistura C1)
Y (largura de F0) = 0,632 + 7,456 x - (quantidade aplicada da mistura F0) [000142] Como observado a partir do diagrama, a mistura A3,3 dentre as misturas A3,3, B2, C1, D0,5, E0,3 e F0 dá a quantidade mais alta da liga de / 53 brasagem na junta como uma função da quantidade aplicada da mistura. A amostra F0 não deu nenhuma junta substancial abaixo de 0,20 grama por 3500 mm2.
[000143] A linha de tendência Y = K x X - L para a mistura foi medida, Y é a área [mm2], K é a inclinação da linha, X é a quantidade aplicada da mistura [g] e L é uma constante, ver a Figura 4.
Y (área de A3,3) = 4,361 x (quantidade aplicada da mistura A3,3) - 0,161
Y (área de B2) = 3,372 x (quantidade aplicada da mistura B2) -
0,318
Y (área de C1) = 2,549 x (quantidade aplicada da mistura C1) -
0,321
Y (área de F0) = 0,569 x (quantidade aplicada da mistura F0) -
0,093 [000144] Uma estimativa aproximada do volume criado com base no diagrama na Figura 4 para, por exemplo, uma quantidade de 0,18 grama por 3500 mm2, excluindo a amostra F0, devido a “nenhuma” junta de brasagem e a amostra D0,5 devido a muito poucos dados, dá valores para as amostras quanto ao volume criado da liga de brasagem na junta entre os dois suportes, como observado abaixo.
Volume (A3,3) = 0,63 x comprimento 40 (20 x 2) = 25,2 mm3
Volume (B2) = 0,30 x comprimento 40 (20 x 2) = 12,0 mm3
Volume (C1) = 0,12 x comprimento 40 (20 x 2) = 4,8 mm3
Volume (E0,3) = 0,10 x comprimento 40 (20 x 2) = 4,0 mm3 [000145] Também misturas com uma fração de boro mais alta foram testadas, por exemplo, G15, H100, 166 e J. Todas estas misturas funcionaram muito similar às misturas A3,3 e B2 com respeito ao volume da liga de brasagem criada. Entretanto, a seção transversal metalúrgica das amostras brasadas mostraram que a quantidade de boretos foi maior. Para a amostra H100, isto é, / 53 boro puro, também fases de cromo alto frágeis foram encontradas na superfície onde a mistura foi aplicada mais cedo. As fases duras foram mais provavelmente boretos de cromo, que diminui o teor de cromo no material circundante, diminuindo deste modo a resistência à corrosão. Isto pode ser um problema quando boa resistência à corrosão é desejada, mas não é um problema para o ambiente não corrosivo. O efeito do boro pode ser diminuído pela mudança do tratamento térmico e ou pelo uso de um metal base mais espesso que pode “absorver” uma quantidade maior de boro. Para um material mais espesso, isto é, > 1 mm, este efeito para “absorver” boro na superfície também será menos severo, uma vez que a proporção do volume da superfície comparado com o volume do metal precursor é muito menor do que para um material fino < 1 mm ou < 0,5 mm. Os boretos de cromo podem ser uma vantagem se melhor resistência ao desgaste é desejada. A investigação metalúrgica também mostrou que para a amostra F0, isto é, silício puro, uma camada quebradiça espessa que não contém nenhuma fase de silício foi encontrada. Esta camada teve uma espessura de > 50% da espessura da placa para algumas áreas na amostra investigada. A fase similar também foi encontrada na junta. Fraturas foram encontradas nesta fase, com um comprimento > 30% da espessura da placa. Tais fraturas diminuirão o desempenho de mecânica do produto de junção e podem ser pontos de início de corrosão e/ou fraturas de fadiga. A dureza medida média da fase foi acima de 400 Hv (Vickers). Esta fase quebradiça é provavelmente muito mais difícil de diminuir, comparado com a fase de boreto, pelo uso de metal base mais espesso ou uma mudança no tratamento térmico. Ainda para o metal base mais espesso este efeito pode ser menos severo.
Exemplo 6 Teste de tensão de juntas brasadas [000146] As placas de teste aplicadas originais foram cortadas em tiras. O tamanho da placa foi de aprox. 100 mm de largura, 180 a 200 mm de comprimento e a espessura 0,4 mm. A área aplicada de cada tira foi de 10 mm por 35 mm = 350 mm2. Uma parte mais espessa, 4 mm, de aço inoxidável tipo / 53
316L foi colocada sobre a área aplicada cobrindo 30 mm da superfície aplicada total de 35 mm. A parte mais espessa foi colocada na extremidade da tira deixando 5 mm de superfície aplicada não coberta pela placa espessa. Fazendo isto uma diminuição na resistência do material de placa devido à mistura aplicada seria detectada pelo teste de tensão, se a junta é mais forte do que a placa. A placa mais espessa também foi mais larga do que as fatias de 10 mm. Todas as amostras de teste foram brasadas a aprox. 1200°C por aprox. 1 hora.
[000147] Depois da brasagem, um tete de descascamento a 90° foi realizado e a parte espessa da amostra de teste foi montada horizontalmente até a parte do fundo em uma máquina de teste de tensão. A tira de brasagem foi firmemente arqueada 90°, em uma direção vertical e a tira foi montada na parte de topo da máquina de teste de tensão. A parte espessa das amostras de teste foi montada de modo que a mesma mover-se-ia na direção horizontal. As amostras foram depois carregadas e a junta de brasagem foi dividida ou a tira falhou/rompeu.
Resultados [000148] Os resultados estão apresentados como a (%) de fração das juntas que não falharam para cada condição. O teste falhou se a placa foi mais forte do que a junta, que resultou em que a junta foi dividida. Se a junta foi mais forte do que a placa (a condição não falhou), a placa rompeu/falhou antes da junta. Os resultados estão resumidos na Tabela 11 e nos diagramas da Figura 5.
/ 53
Tabela 11
Mistura de Si + B [grama] A3,3-1 Taxa de Sucesso [%] B2-1 Taxa de Sucesso [%] C1-1 Taxa de Sucesso [%] D0,5-1 Taxa de Sucesso [%]
0,0600 100
0,0910 100
0,0989 83
0,1092 100
0,1196 0
0,1309 50
0,1399 100
0,1402 50
0,1428 0
0,1500 100
0,1548 67
0,1558 100
0,1800 100
0,1850 50
0,2200 100
0,2417 100
0,3000 100
0,3300 100
Exemplo 1 [000149] Para estabelecer a relação entre a quantidade aplicada e o risco para formar furos de cova através das placas, como descrito no Exemplo 2, novos testes foram realizados. Para todos os testes a mistura B2, ver a Tabela 6, foi usada. Para a mistura B2, o aglutinante S-30 foi adicionado. As partes de teste foram aço inoxidável tipo 316 circular com uma espessura de 0,8 mm e um diâmetro de 83 mm. Para todas as amostras a mistura foi aplicada no centro da parte de teste. A área aplicada foi de 28 mm2, isto é, ponto circular tendo um diâmetro de 6 mm. Todas as amostras de teste foram pesadas antes e depois da aplicação e os resultados estão resumidos na Tabela 12. Em seguida as amostras de teste foram colocadas na temperatura ambiente por 12 horas. As amostras foram novamente pesadas.
[000150] As amostras de teste foram todas colocadas em um forno e foram brasadas a 1210°C por aprox. 1 hora. Durante a brasagem apenas as bordas externas de cada amostra foram em contato com o material de fixação, / 53 mantendo a superfície de fundo do centro da placa livre de contato com qualquer material durante a brasagem. A razão para manter a superfície de fundo do centro da placa livre de contatos é que um colapso ou uma cova seriam evitados se o material do centro fosse sustentado por debaixo pelo material de fixação.
[000151] A quantidade aplicada e o resultado de cova para as amostras de 0,8 mm estão resumidas na Tabela 12.
Tabela 12
Amostra No. Mistura de Si + B e aglutinante S-30 úmido adicional [grama] Mistura de Si + B e aglutinante S-30 úmido adicional [mg/mm2] Mistura de Si + B e aglutinante S-30 seco adicional [mg/mm2] Quantidade calculada demistura de Si + B sem aglutinante [mg/mm2] Cova [1] ou [0]
1 0,020 0,714 0,464 0,453 0
2 0,010 0,357 0,232 0,226 0
3 0,040 1,429 0,928 0,905 0
4 0,030 1,0714 0,696 0,679 0
5 0,050 1,786 1,161 1,132 0
6 0,060 2,143 1,393 1,359 0
7 0,070 2,500 1,625 1,585 0
8 0,080 2,857 1,857 1,811 0
9 0,090 3,214 2,089 2,037 0
10 0,100 3,571 2,321 2,264 0
11 0,110 3,928 2,554 2,491 1
12 0,120 4,285 2,786 2,717 1
13 0,130 4,642 3,018 2,943 1
14 0,150 5,357 3,482 3,396 1
15 0,170 6,071 3,946 3,849 1
16 0,190 6,786 4,411 4,302 1
17 0,210 7,500 4,875 4,755 1
18 0,230 8,214 5,339 5,207 1
19 0,280 10,000 6,500 6,339 1
20 0,290 10,357 6,732 6,566 1
[000152] Os testes mostram que a amostra 11 tem uma cova. A amostra tem quantidade aplicada de 2,264 mg/mm2 da mistura e a amostra 11 tem 2,491 mg/mm2. Para unir as placas tendo a espessura menor do que 1 mm, existe um risco com uma quantidade dentro da faixa de cerca de 2,830 mg/mm2 a cerca de 3,114 mg/mm2 para formar cova através das placas, a quantidade no meio desta faixa é de 2,972 mg/mm2. Portanto, para uma placa / 53 tendo uma espessura de menos do que 1 mm uma quantidade de menos do que 2,9 mg/mm2 seria adequada para evitar a formação de cova na placa. O resultado também mostra que 2,491 mg/mm2 fará cova em uma placa que é menos espessa do que 0,8 mm e tem ponto circular tendo um diâmetro de 6 mm aplicado com a mistura. Para as amostras com áreas menores aplicadas pode-se ter mais mistura aplicada por área do que as amostras com áreas aplicadas maiores.
Exemplo 8 [000153] No Exemplo 8 uma junta de brasagem entre duas placas de trocador de calor prensadas é feita por estes três modos diferentes. A espessura das placas de trocador de calor é de 0,4 mm.
[000154] Na primeira e segunda amostras de teste um enchedor de brasagem com base em ferro com uma composição próxima à do aço inoxidável tipo 316 foi usada, ver a WO 2002/38327. O enchedor de brasagem teve uma concentração de silício de cerca de 10% em peso, concentração de boro de cerca de 0,5% em peso e uma quantidade diminuída de Fe de cerca de 10,5% em peso. Na primeira amostra de teste o enchedor de brasagem foi aplicado em linhas e na segunda amostra de teste o enchedor de brasagem foi aplicado uniformemente na superfície. Em ambos os casos o enchedor foi aplicado depois da prensagem.
[000155] Depois da brasagem, a amostra de teste 1 mostrou que o enchedor de brasagem aplicado em linhas foi puxado para as juntas de brasagem. Um pouco do enchedor de brasagem não escoou para a junta de brasagem e, portanto aumentou a espessura localmente na linha aplicada. Para a amostra de teste 2 o enchedor de brasagem escoou para as juntas de brasagem, entretanto, um pouco do enchedor de brasagem permaneceu na superfície e aumentou a espessura. Em ambas as amostras de teste, 1 e 2, a quantidade de enchedor de brasagem adicionada correspondeu a aprox. 15% em peso do material de placa.
/ 53 [000156] Nas amostras de teste 3, a mistura A3,3 foi usada, ver a Tabela
7. A mistura foi aplicada uniformemente sobre a placa antes da prensagem. A mistura foi aplicada em uma quantidade que criaria a junta de brasagem com tamanhos similares como para as amostras de teste 1 e 2.
[000157] A amostra de teste 3 foi aplicada com uma camada uniforme de A3,3. Esta quantidade corresponde a uma razão em peso de mistura:material de placa de cerca de 1,5:100. Quando da brasagem, uma liga de brasagem foi formada principalmente do metal precursor. Esta liga de brasagem escoou para as juntas de brasagem. Consequentemente, a espessura da placa diminuiu uma vez que o material precursor foi dissolvido e puxado para as juntas de brasagem.
Exemplo 9 Testes com fontes de Si e fontes e B diferentes [000158] Os testes no Exemplo 9 foram feitos para investigar as fontes de boro e fontes de silício alternativas. A Mistura B2, ver a Tabela 7, foi selecionada como referência para o teste. As fontes alternativas foram testadas com a sua capacidade para criar uma junta. Para cada experimento uma fonte de boro alternativa ou uma fonte de silício alternativa foi testada. Quando do uso de uma fonte alternativa a influência do elemento secundário foi assumido ser zero, significando que foi apenas o peso de boro ou silício no componente alternativo que foi “medido”, ver a Tabela 13. Para a mistura de referência B2, a razão em peso entre silício e boro é de 10 a 2. Cada mistura foi misturada junto com aglutinante S-30 e a mistura foi aplicada sobre uma placa de aço de acordo com o Exemplo 1. Todas as amostras foram brasadas em um forno a vácuo a 1210°C por 1 hora.
/ 53
Tabela 13
Amostra Fonte Alternativa Quantidade adicionada fonte de Si[grama] Quantidade adicionada fonte de B [grama] Quantidade Correspondente Si [grama] Quantidade Correspondent e B [grama]
Si - B Si - B 10,0 2,0 10,0 2,0
Si - B4C B4C 10,0 2,6 10,0 2,0
Si - FeB FeB 10,1 12,5 10,1 2,0
FeSi - B FeSi 30,2 2,0 10,1 2,0
Si - NiB NiB 10,1 13,0 10,1 2,0
[000159] A linha de tendência Y = K x X + L para a mistura B2 foi medida, Y é a largura da junta [mm], K é a inclinação da linha para B2, X é a quantidade aplicada da mistura [g] e L é uma constante para nenhuma quantidade aplicada da mistura B2, ver a Figura 3. Assim, a largura da junta de brasagem Y = 0,626 + 10,807 x (quantidade aplicada da mistura).
[000160] Na Tabela 14 v e h significam l = suporte esquerdo e r = suporte direito como no Exemplo 5.
Tabela 14
Amostra Quantidade aplicada [grama] Largura da Junta Calculada Y [mm] Largura da Junta Medida [mm2]
Si - B4C - l 0,22 3,0 2,69
Si - B4C - r 0,22 3,0 2,88
Si - FeB - l 0,26 3,4 1,73
Si - FeB - r 0,26 3,4 1,73
FeSi - B - l 0,29 3,8 2,1
FeSi - B - r 0,29 3,8 2,1
Si - NiB - l 0,39 4,8 2,69
Si - NiB - r 0,39 4,8 2,88
[000161] O resultado na Tabela 13 mostra que é possível usar B4C, NiB e
FeB como fontes alternativas para o boro. Quando NiB foi usado, a quantidade da liga de brasagem criada foi menor do que para o boro puro, entretanto, NiB pode ser usado se um efeito de obtenção de liga de Ni é desejado.
Exemplo 10 Testes de metais base [000162] No Exemplo 10 um grande número de metais base diferentes foram testados. Todos os testes exceto para o aço doce e uma liga de Ni-Cu foram testados de acordo com o teste Y.
/ 53 [000163] Para o teste Y duas partes de teste prensadas circulares com uma espessura de aprox. 0,8 mm foram colocadas uma em cima da outra. Cada amostra teve um suporte circular prensado. As faces de topo dos suportes foram colocadas voltadas uma para a outra criando uma fenda circular entre as partes. Para cada amostra a mistura B2 com aglutinante S-20 foi aplicada com pincel de pintura. O peso da quantidade adicionada não foi medida uma vez que o propósito com o teste foi investigar se foi possível criar um enchedor de brasagem e não testar de que modo quantidades diferentes afetaram o resultado. Uma imagem de uma das amostras depois da união está apresentada na Figura 6.
[000164] A mistura foi aplicada às amostras de aço doce e às amostras de Ni-Cu do mesmo modo. Para o aço doce os testes feitos foram realizados como no exemplo 5 “teste de filete” O teste de Ni-Cu foi realizado com duas partes de teste planas. Todas as amostras exceto quanto ao Ni-Cu foram “brasadas” em um forno a aprox. 1200°C, isto é, 1210°C, por 1 h em forno a vácuo. A amostra de Ni-Cu foi brasada em aprox. 1130°C por aprox. 1 h no mesmo forno a vácuo. Depois da “brasagem” uma junta formou-se entre as partes para todos os testes feitos. Um fluxo de “liga de brasagem” criada principalmente consistindo do metal precursor, para a junta também foi observado para todas as amostras testadas. Os resultados são mostrados na Tabela 15.
Tabela 15
Amostra de Material Precursor No. Cr [% em peso] Fe [% em peso] Mo [% em peso] Ni [% em peso] Cu [% em peso] Mn [% em peso] Depois daBrasage m Criouse junta? Depois da brasagem a liga de brasagem escoou?
1 - 0,3 - 99 - 0,2 Sim Sim
2 21 0,6 16 62 0,4 Sim Sim
3 22 0,7 16 59 1,6 Sim Sim
4 0,6 1,9 29 68 0,2 Sim Sim
5 21 4,4 13 58 - Sim Sim
6 19 5,0 9,0 63 0,4 Sim Sim
7 15 5,5 17 60 - 0,3 Sim Sim
8 1,1 5,6 28 63 0,6 0,4 Sim Sim
9 19 6,2 2,6 70 1,7 0,4 Sim Sim
/ 53
Amostra de Material Precursor No. Cr [% em peso] Fe [% em peso] Mo [% em peso] Ni [% em peso] Cu [% em peso] Mn [% em peso] Depois daBrasage m Criouse junta? Depois da brasagem a liga de brasagem escoou?
10 33 32 1,7 33 0,4 0,6 Sim Sim
11 27 33 6,5 32 1,1 1,4 Sim Sim
12 27 36 3,4 32 1,0 1,4 Sim Sim
13 24 44 7,2 23 0,3 1,5 Sim Sim
14 20 48 4,3 25 1,1 1,2 Sim Sim
15 19 50 6,3 25 0,2 - Sim Sim
16 20 54 6,5 19 0,6 0,4 Sim Sim
17 29 64 2,4 3,5 - - Sim Sim
18 28 66 2,2 3,5 - - Sim Sim
19 0,3 1,1 - 66 31 1,6 Sim Sim
20 0,17 99,5 - - - 0,3 Sim Sim
[000165] O resultado na Tabela 15 mostra que as ligas de brasagem são formadas entre a mistura e o metal base para cada amostra de 1 ao 20. Os resultados também mostram que as juntas foram criadas para cada amostra testada.
[000166] Os resultados dos Exemplos 1 a 10 mostram que boro foi necessário para criar uma quantidade substancial da liga de brasagem, que encheria as juntas e também criaria resistência nas juntas. Os exemplos também mostram que o boro foi necessário para a microestrutura, uma vez que uma camada de espessura quebradiça foi formada nas amostras sem nenhum boro.
Exemplo 11 Teste de Pré-brasagem [000167] Quatro materiais precursores diferentes foram testados no Exemplo 11. A mistura que foi usada para as partes de teste foi a mistura A3,3, ver Exemplos mais no princípio. Todas as misturas foram feitas usando Si e B como fontes de depressores do ponto de fusão, dispersados em uma laca da Akzo Nobel (se nada mais estabelecido). O material precursor das partes de teste foram:
1. Aço inoxidável tipo 316 espessura 0,4 mm
2. Ni tipo 200 espessura 0,45 mm
3. Monel 400 espessura 1,0 mm / 53
4. Hastelloy C2000 espessura 0,5 mm [000168] Para o material tipo 316, partes de teste grandes, isto é, tamanho 323 mm x 123 mm, foram aplicadas com misturas em que o peso total de 2 gramas foi calculado em elação ao silício e boro na mistura sem nenhum aglutinante, isto é, laca em cada peça de teste grande. A quantidade de silício e boro calculada corresponde a aproximadamente 0,05 mg/mm2. As partes de teste foram revestidas com mistura A3,3, usando Si elementar e B elementar na mistura. As razões de silício e boro na mistura A3,3 podem ser encontradas na Tabela 4. Cada peça de teste revestida foi secada e curada a menos do que 400°C em ar. Nos testes com 316, exceto quanto do teste de forno de esteira, partes de teste grandes foram usadas. Para o teste de forno de esteira os pedaços de teste foram ajustados até a largura max do forno. Para os outros materiais 2 a 6 tamanhos diferentes das partes de teste foram usados, mas todos aplicados com 0,05 mg/mm2 de silício e boro.
[000169] As partes de teste foram pré-brasadas de acordo com os ciclos de pré-brasagem que seguem:
VC1(T) - Ciclo de vácuo, onde T é a temperatura máxima, tempo de contensão 1 h na temp max.
VC2(T) - Ciclo de vácuo, onde T é a temperatura máxima, tempo de contensão 2 h na temp max.
BF(T, t) - Ciclo de forno de esteira em atmosfera de hidrogenênio, onde T é a temperatura máxima e t é o tempo aprox. na temp max.
Os ciclos de pré-brasagem que foram realizados foram:
Testes com Níquel tipo 200, Monel 400 e Hastelloy C2000,
1) ciclo VC1 (1100°C)
Testes com o aço inoxidável tipo 316
1) ciclo VC2 (1040°C)
2) ciclo VC2 (1060°C) / 53
3) ciclo VC2 (1070°C)
4) ciclo VC2 (1080°C)
5) ciclo VC2 (1090°C)
6) ciclo VC2 (1100°C)
7) ciclo VC2 (1110°C)
8) ciclo VC2 (1120°C)
9) ciclo VC2 (1130°C)
10) ciclo VC2 (1140°C)
11) ciclo VC2 (1160°C)
12) ciclo VC2 (1180°C)
13) ciclo VC2 (1200°C)
14) ciclo BF (1100°C, 10 min)
15) ciclo BF (1130°C, 10 min)
Análise da seção transversal das partes de teste.
[000170] As seções transversais de todos os materiais pré-tratados foram analisados usando SEM-EDX (Microscópio de Varredura Eletrônica Espectroscopia de Dispersão de Energia). Nas seções transversais a composição para a camada de liga de brasagem obtida foi analisada. O teor de silício como uma função da profundidade da superfície da placa onde a mistura foi aplicada foi medido. Os resultados da análise estão resumidos na Tabela 16.
Tabela 16
Teste No. Teor de Silício em Profundidade Diferente da Superfície da Camada de Liga de Brasagem [% em peso]
15 pm 30 pm 45 pm 60 pm 75 pm 90 pm 105 pm 120 pm
1)Ni 200 3-4 3-4 3-4 3-4 3-4 2-3 2-3 2-3
1) Monel 400 1,5-5 1,5-5 1,5-5 1,5-5 1,5-5 <0,3 <0,3 <0,3
1) C2000 3-6 3-6 3-6 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1
2) 316 5-6 5-6 5-6 5-6 < 0,6 < 0,6 < 0,6 < 0,6
3) 316 5-6 5-6 5-6 5-6 < 0,6 < 0,6 < 0,6 < 0,6
4) 316 6-7 6-7 6-7 6-7 6-7 < 0,6 < 0,6 < 0,6
5) 316 5-7 5-7 5-7 5-7 5-7 < 0,6 < 0,6 < 0,6
6) 316 5-6 5-6 5-6 5-6 5-6 < 0,6 < 0,6 < 0,6
7) 316 4-6 4-6 4-6 4-6 4-6 < 0,6 < 0,6 < 0,6
/ 53
8) 316 5-7 5-7 5-7 5-7 5-7 < 0,6 < 0,6 < 0,6
9) 316 4-7 4-7 4-7 4-7 4-7 4-7 4-7 < 0,6
10)316 4-8 4-8 4-8 4-8 4-8 < 0,6 < 0,6 < 0,6
11)316 3-8 3-8 3-8 3-8 3-8 < 0,6 < 0,6 < 0,6
12)316 4-7 4-7 4-7 4-7 4-7 < 0,6 < 0,6 < 0,6
13)316 3-7 3-7 3-7 3-7 3-7 < 0,6 < 0,6 < 0,6
14)316 3-6 3-6 3-6 3-6 3-6 < 0,6 < 0,6 < 0,6
15)316 4-9 4-9 4-9 4-9 < 0,6 < 0,6 < 0,6 < 0,6
[000171] Os resultados dos testes mostram que existem camadas formadas no topo dos materiais precursores. Os teores de silício são faixas aproximadas, mas diferem substancialmente do teor de silício no material precursor, isto é, menor do que 0,6% em peso. Os resultados dos testes mostram que a temperatura tem um efeito sobre a camada formada de liga de brasagem, mas os resultados são mais dependentes do tipo de material precursor.
Análise magnética e análise da forma para os materiais 316 pré-tratados [000172] Dois dos materiais pré-tratados foram analisados, nr 7, VC(1100°C) e nr 15 BF(1100°C, 10 min). Ambas as amostras pré-tratadas mostraram propriedades magnéticas para a camada de superfície, claramente diferente do material precursor, o aço inoxidável não magnético tipo 316. As propriedades magnéticas foram confirmadas uma vez que foi possível levantar as amostras pré-tratadas, mas não as “amostras non tratadas” com um magneto permanente. Também a forma foi mudada para as amostras prétratadas. Quando d inspeção das placas oculares pré-tratadas foi confirmado que as placas foram arqueadas com a superfície pré-tratada voltada para fora para a superfície convexa criada. Isto também significa que se o material não tem a possibilidade de deformar (como para este caso, uma placa fina), ou se o material é pré-tratado em ambos os lados, os estresses de pressão estarão presentes na superfície. Os estresses de pressão, por exemplo, podem aumentar as propriedades de fadiga de pressão.
Testes de dureza de superfície:
[000173] As camadas da superfície da liga de brasagem obtida foram / 53 testadas quanto à dureza. As amostras que foram testadas foram Níquel tipo 200, Monel 400, Hastelloy C2000, Aço inoxidável Tipo 316 da amostra de teste 15 BF (1100°C, 10 min) e Aço inoxidável Tipo 316 da amostra de teste 16 BF (1130°C, 10 min) aplicadas ambas com A3,3 fabricado com Si e B e A3,3 fabricado com Si e B4C. Os resultados estão resumidos na Tabela 17.
Tabela 17
Monel 400, VC1 (1100°C), aplicado com A3,3
HV 0,05 Profundidade da superfície da liga de brasagem [gm]
660 29
660 47
310 62
278 105
258 203
224 217
210 262
Níquel 200, VC1 (1100°C), aplicado com A3,3
HV 0,05 Profundidade da superfície da liga de brasagem [gm]
401 14
396 29
258 47
221 83
234 126
Hastelloy 2000, VC1 (1100°C), aplicado com A3,3
HV 0,05 Profundidade da superfície da liga de brasagem [gm]
441 15
404 25
288 50
267 77
255 92
241 119
244 161
SS Tipo 316 BF (1100°C, 10 min), aplicado com A3,3
HV 0,05 Profundidade da superfície da liga de brasagem [Pm]
374 26
298 33
330 44
277 77
/ 53
274 108
SS Tipo 316 BF (1130°C, 10 min), aplicado com A3,3 com B elementar
HV 0,05 Profundidade da superfície da liga de brasagem [pm]
787 14
277 29
228 48
201 96
178 151
231 218
SS Tipo 316 BF (1130°C, 10 min), aplicado com A3,3 com B4C
HV 0,05 Profundidade da superfície da liga de brasagem [pm]
909 17
589 48
261 53
253 77
227 134
213 168
SS Tipo 316 VC2 (1100°C), aplicado com A3,3
HV 0,05 Profundidade da superfície da liga de brasagem [pm]
1049 22
509 32
326 52
265 69
229 105
207 168
SS Tipo 316 VC2 (1200°C) aplicado com A3,3
HV 0,05 Profundidade da superfície da liga de brasagem [pm]
532 18
261 38
243 61
224 80
222 128
229 169
Resultados:
[000174] Os testes de dureza mostram que a dureza da camada de liga de brasagem é mais dura do que os materiais precursores. Todos os materiais precursores testados tiveram dureza menor do que aprox. 300 HV0,05 depois de um ciclo de pré-tratamento térmico ou um ciclo de brasagem. A dureza da / 53 camada de superfície e do material precursor foi medida a partir da superfície original do material precursor até uma profundidade de aprox. 200 pm. Os valores de dureza aumentados foram correlacionados com o aumento inicial medido em Si na camada de superfície da liga de brasagem. Os testes mostram também que a dureza é mais alta na superfície do que nas proximidades dos materiais precursores.
Exemplo 12 Testes de Brasabilidade [000175] Neste Exemplo as camadas de liga de brasagem obtidas a partir do Exemplo 11 foram testadas, tais como as amostras número 2 a 14. Uma amostra extra foi testada e que foi a amostra número 17, em que o material foi SS tipo 316 não tratado com mistura aplicada. Os testes foram realizados para o propósito de verificar se uma junta de brasagem pode ser criada entre um substrato tendo uma camada de liga de brasagem e um outro substrato sem nenhuma camada de liga de brasagem.
[000176] As partes de teste foram placas SS tipo 316 e o teste de brasagem foi realizado em ciclos de brasagem normais. O teste foi realizado colocando-se a placa de teste pré-tratada com a camada de liga de brasagem voltada para cima. Uma placa prensada circular sem nenhuma liga de brasagem, ver a Figura 1, foi colocada no topo da placa de teste pré-tratada sobre a camada de liga de brasagem. Um peso foi aplicado na placa prensada circular para manter a mesma em contato com a placa de teste pré-tratada. A amostra de placa de teste foi depois exposta a um ciclo VC1(T) a vácuo em uma temperatura de 1210°C. O resultado está apresentado como o tamanho da área de brasagem como uma função da temperatura de pré-tratamento. As amostras foram cortadas através da placa prensada circular e a largura do centro da junta obtida foi medida de acordo com a Figura 2. Na Tabela 18 a largura a partir do centro média de cada uma das amostras de teste está resumida.
/ 53
Tabela 18
Amostra No. Temp de Pré-Tratamento [°C] Largura a partir do centro[mm]
1 1000 2,56
2 1040 2,45
3 1060 2,53
4 1070 2,53
5 1080 2,18
6 1090 2,14
7 1100 2,25
8 1110 1,99
9 1120 1,91
10 1130 2,25
11 1140 1,21
12 1160 1,87
13 1180 0,78
14 1200 0,00
[000177] O resultado destes testes mostram que quanto mais alta a temperatura de pré-brasagem menos junta brasada, isto é, a camada de liga de brasagem das amostras pré-brasadas perdem a propriedade para juntas de brasagem. As larguras a partir do centro é um resultado da propriedade de brasagem baixa. Ao perder a propriedade de brasagem as amostras prébrasadas não podem ser usadas para brasagem sem a adição de uma liga de brasagem ou adição de mistura de boro e silício adicional depois da etapa de pré-brasagem. A temperatura crítica depende do material precursor. Se o material precursor tem um alto ponto de fusão então a camada de liga de brasagem obtida pode ter ainda a propriedade de brasagem em uma temperatura de pré-brasagem mais alta.
Exemplo 13 Testes de tensão [000178] Seis materiais precursores diferentes foram testados no Exemplo 13. As amostras de teste foram aplicadas com misturas diferentes, as misturas foram A3,3, B2 e C1, todas fabricadas usando Si e B como fontes de depressores de ponto de fusão, em uma laca da Akzo Nobel (se nada mais estabelecido). Partes de teste grandes de materiais precursores, isto é, tamanho 323 mm x 123 mm, foram aplicadas com as misturas. O peso total de 2 g calculado em relação ao silício e boro na mistura sem qualquer / 53 aglutinante, isto é, laca em cada pedaço de teste grande, foi aplicada nas partes de teste grandes. A quantidade de silício e boro calculada corresponde a aproximadamente 0,05 mg/mm2.
[000179] As amostras foram dos materiais precursores que seguem:
1. SS Tipo 316 espessura 0,4 mm
2. Ni Tipo 200 espessura 0,45 mm
3. Monel 400 espessura 1,0 mm
4. SS Tipo 254SMO espessura 0,4 mm
5. Aço doce espessura 0,4 mm tendo um teor de ferro > 97% em peso
6. Hastelloy C2000 espessura 0,5 mm [000180] Nestas amostras de Exemplo dos materiais em camada da liga de brasagem foram testados de acordo com o Exemplo 11, amostra 1 (Hastelloy C2000).
[000181] Nestes testes, duas partes foram cortadas para cada amostra de teste de tensão. Uma das partes de teste foi cortada de uma placa não tratada do mesmo precursor material como para o pedaço pré-tratado, isto é, o pedaço em camada da liga de brasagem, ver o Exemplo 11, ou com uma superfície aplicada com a mistura A3,3 dispersada em uma laca da Akzo Nobel. O tamanho das partes de teste foram, comprimento 41-45 mm e largura 11,311,7 mm. Cada pedaço de teste foi arqueado no meio, usando uma ferramenta de prensagem. A forma da parte superior da ferramenta de prensagem foi uma placa de 3 mm de espessura de aprox. 150 mm de comprimento. A parte inferior da ferramenta é feita de uma placa espessa com uma “ranhura usinada” com um raio de 1,9 mm. Quando da prensagem, a parte de teste foi aplicada na ferramenta de prensa inferior com a superfície pré-tratada virada para baixo, onde após as placas foram prensadas/inclinadas no meio do comprimento quando prensadas. Às vezes, uma inclinação extra foi feita manualmente antes de prensar, por exemplo, se o material tivesse uma / 53 distinção grande ou se fossem “muito espessos”.
Fixação das amostras [000182] Uma primeira parte de teste inclinada com a superfície prétratada ou superfície aplicada foi colocada com a superfície tratada virada para cima quando colocada em uma placa de 1 mm (22 x 22 mm) com propriedades “não umectantes”. Esta placa junto com a primeira parte de teste inclinada foi depois montada na diagonal de um tubo tendo uma seção transversal quadrada. As dimensões do tubo foram de 17 x 17 mm interno e 20 x 20 mm externo. A espessura do tubo foi de aproximadamente 1,4 mm e a altura de 55 mm.
[000183] Uma segunda parte de teste inclinada não tratada foi colocada de modo que a parte curvada da segunda parte de teste foi colocada no topo da parte curvada da primeira parte de teste inclinada. A segunda parte de teste foi colocada no tubo na direção perpendicular com relação à primeira parte criando uma pequena área de contato entre as duas partes. As amostras fixadas foram depois aquecidas em um ciclo VC1 (1210° C).
Testes de tensão [000184] As amostras de teste brasadas foram após a brasagem montadas em uma máquina de teste de tensão “Instron Corporation Series IX Automated Materials Testing System” A Velocidade de Cruzeta foi de aproximadamente 1 mm/min. A carga foi medida em kN. Os resultados do teste de tensão, tanto para as amostras (PRÉ) tratadas quanto para as amostras não pré-tratadas estão resumidos na Tabela 19.
Tabela 19
Hastelloy C 2000
Amostra Carga média na carga máxima [kN]
Produto em camada da liga de brasagem 1,144
Verniz A3,3 1,330
Verniz B2 1,214
Verniz C1 1,325
Ni Tipo 200
Produto em camada da liga de brasagem 0,359
Verniz A3,3 0,360
/ 53
Monel 400 (1140° C)
Produto em camada da liga de brasagem 1,522
Verniz A3,3 1,487
SS Tipo 254SMO
Produto em camada da liga de brasagem 1,525
Verniz A3,3 1,298
Verniz C1 0,802
SS Tipo 316
Ciclo BF(T, t) do produto em camada da liga de brasagem, (realizado em hidrogênio (atm) em uma temperatura de 1100° C) 1,166
Verniz A3,3 1,693
Verniz B2 1,602
Verniz C1 1,565
[000185] A tabela 19 mostra que as juntas brasadas das amostras com camada de liga de brasagem possuem resistência à tração comparável às juntas brasadas das amostras, que possuem uma mistura de silício e boro dispersada em um aglutinante aplicado na superfície. Estes resultados dos testes mostram, portanto, que a seleção do método de brasagem pode depender de outros aspectos além da resistência à tração esperada das juntas produzidas.

Claims (27)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método para fornecer um produto em camada de liga de brasagem, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas que seguem:
    - aplicar pelo menos um pó de uma fonte de silício, na qual cada partícula é de uma fonte de silício, e pelo menos um pó de uma fonte de boro, na qual cada partícula é uma de uma fonte de boro, e em que as partículas tem um tamanho médio de partícula menor que 250 μιιι e aplicar o pó de fonte de silício e o pó de fonte de boro sobre pelo menos uma parte de uma superfície de um substrato, em que a pelo menos uma fonte de boro e a pelo menos uma fonte de silício são isentos de oxigênio exceto quanto às quantidades inevitáveis de oxigênio contaminante, em que a quantidade de quantidade inevitável de oxigênio é menor que 10% em peso, e em que o substrato compreende um material precursor tendo uma temperatura solidus acima de 1100°C;
    - aquecer o substrato tendo a fonte de boro aplicada e a fonte de silício aplicada a uma temperatura mais baixa do que a temperatura solidus do material precursor do substrato; e
    - esfriar o substrato tendo a fonte de boro aplicada e a fonte de silício aplicada, e obter uma camada de liga de brasagem compreendendo fonte de silício, fonte de boro e os elementos de material precursor no substrato, em que a camada de liga de brasagem tem um ponto de fusão mais baixo do que o material precursor.
  2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método compreende aplicar sobre o substrato uma combinação de pelo menos uma fonte de silício e pelo menos uma fonte de boro, e uma razão em peso na combinação de boro e silício está dentro de uma faixa de 3:100 a 100:3, e em que o silício e boro estão presentes na combinação em pelo menos 25% em peso.
  3. 3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo
    Petição 870180147563, de 01/11/2018, pág. 9/15
    2 / 7 fato de que a combinação da pelo menos uma fonte de boro e da pelo menos uma fonte de silício é uma combinação mecânica, ou em que o método compreende aplicar sobre o substrato uma primeira camada de pelo menos uma fonte de boro, e aplicar uma segunda camada de pelo menos uma fonte de silício sobre o topo da primeira camada, ou em que o método compreende aplicar sobre o substrato uma camada da pelo menos uma fonte de boro e da pelo menos uma fonte de silício que são as mesmas preferivelmente boretos de silício.
  4. 4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o método compreende aplicar uma fonte de silício, a fonte de silício sendo selecionada de um ou mais de silício elementar, uma liga contendo silício, ou composto contendo silício, de preferência a fonte de silício sendo selecionada de silício elementar, ferro silício, silicetos de ferro, carbetos de silício, e boretos de silício.
  5. 5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o método compreende aplicar uma fonte de boro, a fonte de boro sendo selecionada de um ou mais de boro elementar, uma liga contendo boro, ou composto contendo boro, de preferência a fonte de boro sendo selecionada de boro elementar, carbetos de boro, boretos de níquel, e boretos de silício.
  6. 6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o método compreende aplicar uma composição que compreende a combinação e pelo menos um aglutinante, em que o pelo menos um aglutinante é selecionado de solventes, água, óleos, géis, lacas, verniz, aglutinantes com base em monômeros, polímeros, ceras, ou combinações dos mesmos, de preferência o pelo menos um aglutinante é selecionado de poliésteres, polietilenos, polipropilenos, polímeros acrílicos, polímeros metacrílicos, álcoois polivinílicos, acetatos de polivinila, poliestirenos ou ceras ou combinações dos mesmos.
    Petição 870180147563, de 01/11/2018, pág. 10/15
    3 / 7
  7. 7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o método compreende aplicar uma composição que compreende a combinação de pelo menos um aglutinante, e partículas de um material precursor, e em que o material precursor está presente em uma quantidade menor do que 75% em peso calculada em relação ao peso total de silício, boro e material precursor.
  8. 8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o método compreende aplicar um substrato de um material precursor selecionado de ligas com base em ferro, ligas com base em níquel, ligas com base em cromo, ligas com base em cobre, ligas com base em cobalto, ou em que o método compreende aplicar um substrato de um material precursor, o dito material precursor compreendendo de 15 a 22% em peso de cromo, de 8 a 22% em peso de níquel, de 0 a 3% em peso de manganês, de 0 a 1,5% em peso de silício, opcionalmente de 1 a 8% em peso de molibdênio, e equilibrado com ferro.
  9. 9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o material precursor compreende mais do que 50% em peso de Fe, menos do que 13% em peso de Cr, menos do que 1% em peso de Mo, menos do que 1% em peso de Ni e menos do que 3% em peso Mn, ou em que o material precursor compreende mais do que 10% em peso de Cr e mais do que 60% em peso de Ni, ou em que o material precursor compreende mais do que 15% em peso de Cr, mais do que 10% em peso de Mo, e mais do que 50% em peso de Ni, ou em que o material precursor compreende mais do que 10% em peso de Fe, de 0,1 a 30% em peso de Mo, de 0,1 a 30% em peso de Ni, e mais do que 50% em peso de Co, ou em que o material precursor compreende mais do que 80% em peso de Ni.
  10. 10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o método compreende aquecer o substrato tendo uma camada de superfície da combinação aplicada ou a
    Petição 870180147563, de 01/11/2018, pág. 11/15
    4 / 7 composição aplicada a uma temperatura mais alta do que o ponto de fusão de uma fase fundida obtida, de preferência a uma temperatura mais alta do que 900°C.
  11. 11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma fase fundida é obtida pelos elementos de ligação da superfície do substrato com a combinação na etapa de aquecimento.
  12. 12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o método também compreende uma etapa adicional antes da etapa (i), a dita etapa adicional compreende corte ou formação ou combinações dos mesmos do(s) substrato(s).
  13. 13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o método também compreende uma etapa adicional antes da etapa de aplicação ou depois da etapa de aplicação ou depois da etapa de aquecimento, a dita etapa adicional compreende corte ou formação ou combinações dos mesmos do(s) produto(s).
  14. 14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma fonte de boro e pelo menos uma fonte de silício são livres de oxigênio exceto por quantidades inevitáveis de oxigênio contaminante.
  15. 15. Produto em camada de liga de brasagem obtido pelo método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que compreende um substrato de uma camada de liga de brasagem e material precursor, em que o substrato compreende pelo menos um material precursor tendo uma temperatura solidus acima de 1100°C, e em que a camada de liga de brasagem é obtida a partir de pelo menos um pó de partículas de uma fonte de boro e pelo menos um pó de partículas de uma fonte de silício, em que cada partícula ou é de uma fonte de boro, ou cada partícula é de uma fonte de silício, em que as partículas têm um
    Petição 870180147563, de 01/11/2018, pág. 12/15
    5 / 7 tamanho médio de partícula menor do que 250 um e em que a taxa de peso na combinação de boro e silício está dentro da faixa de 3:100 a 100:3, e em que silício e boro estão presentes na combinação em pelo menos 25% em peso antes de obter a camada de liga de brasagem, em que a pelo menos uma fonte de silício e a pelo menos uma fonte de boro formaram liga com os elementos na superfície do material precursor formando uma camada de liga de brasagem, e em que a camada de liga de brasagem obtida tem um teor de silício mais alto do que o material precursor e a camada de liga de brasagem tem um ponto de fusão mais baixo do que o material precursor, e em que o substrato é um ou mais partes de um produto a ser unido, um ou mais placas a ser unidas, serpentinas de tubo em camada de liga de brasagem, ou camada de liga de brasagem em objetos brasados parcialmente.
  16. 16. Produto em camada de liga de brasagem de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a camada de liga de brasagem tem um teor de pelo menos 2% em peso de silício.
  17. 17. Produto em camada de liga de brasagem de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que o produto em camada de liga de brasagem tem propriedades ferromagnéticas para um substrato de aço inoxidável austenítico.
  18. 18. Produto em camada de liga de brasagem de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 17, caracterizado pelo fato de que a camada de liga de brasagem tem uma espessura de pelo menos 5 gm.
  19. 19. Produto em camada de liga de brasagem de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 18, caracterizado pelo fato de que o produto em camada de liga de brasagem tem tensão compressiva na camada de liga de brasagem do substrato.
  20. 20. Produto em camada de liga de brasagem de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 19, caracterizado pelo fato de que o substrato sendo uma ou mais partes de um produto a ser unido, uma ou mais
    Petição 870180147563, de 01/11/2018, pág. 13/15
    6 / 7 placas a serem unidas, serpentina de tubos, objetos parcialmente brasados.
  21. 21. Produto em camada de liga de brasagem caracterizado pelo fato de ser obtenível pelo método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 14.
  22. 22. Método para fornecer um produto brasado, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas que seguem:
    (i) montar pelo menos um produto em camada de liga de brasagem como definido em qualquer uma das reivindicações 15 a 21, com pelo menos um substrato para se obter um produto montado ou um produto empilhado;
    (ii) aquecer o produto montado ou empilhado até uma temperatura abaixo de 1250°C em um forno a vácuo, em um gás inerte, em uma atmosfera redutora ou combinações dos mesmos; e (iii) obter o produto brasado com uma ou mais juntas brasadas nas áreas de contato.
  23. 23. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o método compreende que as juntas obtidas são de material similar ao material precursor do(s) substrato(s), ou em que o produto brasado obtido é fornecido com uma junta(s) obtida(s) nos pontos de contato entre o produto em camada de liga de brasagem e um outro produto em camada de liga de brasagem ou entre o produto em camada de liga de brasagem e um outro produto não tratado de um substrato em um processo de fusão, e transferir uma fase fundida pelas forças capilares para a área das áreas de contato principalmente das áreas vizinhas.
  24. 24. Método de acordo com a reivindicação 22 ou 23, caracterizado pelo fato de que o método também compreende corte, formação, prensagem ou combinações dos mesmos do produto em camada de liga de brasagem.
  25. 25. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 24, caracterizado pelo fato de que o produto brasado obtido é selecionado do grupo que consiste de trocadores de calor, reatores de placa, partes de reatores, partes de separadores, partes de decantadores, partes de bombas, partes de
    Petição 870180147563, de 01/11/2018, pág. 14/15
    7 / 7 válvulas.
  26. 26. Método para fornecer um produto revestido, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas que seguem:
    (i) aplicar partículas resistentes ao desgaste selecionadas de uma ou mais de boretos, nitretos, óxidos, carbetos, carbeto de tungstênio, nitrito de boro (cúbico), nitreto de titânio, diamantes, compósitos metálicos, boretos de cromo e combinações dos mesmos sobre os produtos em camada de liga de brasagem como definido em qualquer uma das reivindicações 15 a 21;
    (ii) aquecer o produto em camada de liga de brasagem tendo as partículas resistentes ao desgaste aplicadas até uma temperatura abaixo de 1250°C em um forno a vácuo, em um gás inerte, em uma atmosfera redutora ou combinações dos mesmos; e (iii) obter o produto revestido.
  27. 27. Uso de um produto em camada de liga de brasagem como definido em qualquer uma das reivindicações 15 a 21, caracterizado pelo fato de ser para a brasagem de partes ou produtos para trocadores de calor, reatores de placa, partes de reatores, partes de separadores, partes de decantadores, partes de bombas, partes de válvulas, ou produto em camada de liga de brasagem para produtos tendo uma superfície dura.
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