BR112014023770B1 - mistura mecânica de partículas de pós, composição, produto, métodos para fornecer um produto e para fabricar um produto, e, uso de uma composição - Google Patents

Abstract

1 / 1 resumo “mistura mecã‚nica de partãculas de pã“s, composiã‡ãƒo, produto, mã‰todos para fornecer um produto e para a fabricaã‡ãƒo de um produto, produto brasado, e, usos de uma mistura e de uma composiã‡ãƒo ” a presente invenã§ã£o refere-se a uma mistura de pelo menos uma fonte de boro e pelo menos uma fonte de silã­cio, em que a mistura compreende boro e silã­cio em uma razã£o em peso de boro para silã­cio dentro de uma faixa de cerca de 5:100 a cerca de 2:1, em que silã­cio e boro estã£o presentes na mistura em pelo menos 25 % em peso e 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 a mistura ã© uma mistura mecã¢nica de pã³s e em que as partã­culas nos pã³s tãªm um tamanho de partã­cula mã©dio menor do que 250 âµm. a presente invenã§ã£o refere-se ainda a uma composiã§ã£o que compreende a mistura um substrato aplicado com a mistura, um mã©todo para fornecer um produto brasado e usos

Description

(54) Título: MISTURA MECÂNICA DE PARTÍCULAS DE PÓS, COMPOSIÇÃO, PRODUTO, MÉTODOS PARA FORNECER UM PRODUTO E PARA FABRICAR UM PRODUTO, E, USO DE UMA COMPOSIÇÃO (51) lnt.CI.: B23K 35/00; B23K 35/02; B23K 35/365; C22C 19/00 (30) Prioridade Unionista: 28/03/2012 EP 12161742.7 (73) Titular(es): ALFA LAVAL CORPORATE AB (72) Inventor(es): PER SJÕDIN; KRISTIAN WALTER (85) Data do Início da Fase Nacional: 25/09/2014

1/58 “MISTURA MECÂNICA DE PARTÍCULAS DE PÓS, COMPOSIÇÃO, PRODUTO, MÉTODOS PARA FORNECER UM PRODUTO E PARA FABRICAR UM PRODUTO, E, USO DE UMA COMPOSIÇÃO” [0001] A presente invenção refere-se a um novo conceito de brasagem, uma mistura, uma composição, um produto. A presente invenção refere-se ainda a um método para fornecer um produto brasado, a um produto brasado obtido pelo método e aos usos.

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 ressolidificação. 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 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.

2/58 [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 brasagem adequada na qual um enchedor metálico pré-colocado fundirá ou fluirá 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

3/58 dentro do material base até que as propriedades físicas e mecânicas da junção tomam-se quase idênticas àquelas do material base. Dois aspectos críticos de DFB, TLP, ou ADB são que:

- um líquido deve ser formado e tomar-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 divulgados 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 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

4/58 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 percurso 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 diminuir o número necessário de enchedores de brasagem.

[00011] Consequentemente, a presente invenção fornece uma solução para os problemas técnicos e propósitos pelo conceito novo e inventivo de brasagem. O primeiro aspecto refere-se a uma mistura de pelo menos uma

5/58 fonte de boro e pelo menos uma fonte de silício, em que a mistura compreende boro e silício em um razão em peso de boro para silício dentro de uma faixa de cerca de 3:100 p/p a cerca de 100:3 p/p, preferivelmente dentro de uma faixa de cerca de 5:100 p/p a cerca de 2:1 p/p, mais preferido de cerca de 5:100 p/p a cerca de 1:1 p/p, em que silício e boro estão presentes na mistura em pelo menos 25 % em peso, preferivelmente silício e boro estão presentes na mistura em pelo menos 35 % em peso. 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 a mistura é a mistura mecânica de pós e as partículas nos pós podem ter um tamanho de partícula médio menor do que 250 pm, preferivelmente as partículas nos pós têm um tamanho de partícula médio menor do que 160 pm, mais preferido a partícula têm um tamanho de partícula médio menor do que 100 pm.

[00012] 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 material(is) dos substratos exceto que as juntas contêm quantidades adicionais dos elementos da mistura. Permitindo-se a formação de juntas do material no substratos de acordo com o novo conceito de brasagem, os riscos de corrosão podem ser evitados ou pelo menos diminuído uma vez que haverá menos diferenças entre o material nas juntas e o substrato comparado a quando materiais de brasagem industriais são usadas.

[00013] Os substratos referem-se às partes 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. Os substratos podem ser quaisquer partes que devam ser unidas ou revestidas. O substrato também pode ser peças de trabalho. Os substratos são de materiais precursores, isto é, material a ser brasado. Os

6/58 materiais precursores referem-se a metais precursores ou ligas precursoras, o dito metal precursor ou ligas precursoras são adequados para a brasagem. Os exemplos de materiais precursores, podem ser encontrados na Tabela 1, a invenção não é limitada aos exemplos na Tabela 1.

[00014] 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. Os exemplos de tais ligas são 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 [°C]	Temperatura liquidus aproximada [°C]
Níquel 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] Material precursor refere-se a 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 da maior parte daquelas características habitualmente descritas como metálicas. As ligas são compostos não meras misturas. Um metal refere-se a um elemento que tem propriedades metálicas.

[00016] Os compostos são combinações de dois ou mais elementos. Vidro, aço, óxido de ferro são compostos 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, os compostos químicos de composição variável ou indefinida tais como

7/58 silicatos, 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] 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. [00021] 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. [00022] 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 éFe-SioFeé 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, FeB, Fe-Si, Ni-B	Si	B	Peso Total	Peso de B + Si	Quantidade de B + Si [% em peso]
Si/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

[00023] De acordo com um exemplo a mistura de pelo menos uma fonte de boro e pelo menos uma fonte de silício compreende boro e silício em um razão em peso de boro para silício dentro de uma faixa de cerca de 5:100 a

8/58 cerca de 2:1, preferivelmente de cerca de 5:100 a cerca de 1:1, em que o silício e boro estão presentes na mistura em pelo menos 50 % em peso, preferivelmente silício e boro estão presentes na mistura em pelo menos 60 %, mais preferido silício e boro estão presentes na mistura em pelo menos 70 % em peso, o mais preferido silício e boro estão presentes na mistura em pelo menos 80 % em peso e 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 a mistura é uma mistura mecânica de pós e as partículas nos pós têm um tamanho de partícula médio menor do que 160 pm.

[00024] Uma vantagem de um tamanho de partícula menor do que 250 pm é a capacidade para distribuir a mistura tão uniformemente quanto possível no substrato.

[00025] Uma vantagem de um razão em peso de boro para silício dentro de uma faixa de cerca de 5:100 a cerca de 2:1 é que a liga de brasagem obtida terá umectabilidade e assim bom fluxo. Bom fluxo é uma vantagem quando da brasagem de juntas porque a liga de brasagem obtida fluirá das áreas onda a liga de brasagem é obtida e fluirá para a área da junção.

[00026] De acordo com um outro exemplo é a mistura de pelo menos uma fonte de boro e pelo menos uma fonte de silício, em que a mistura compreende boro e silício em um razão em peso de boro para silício dentro de uma faixa de cerca de 1:10 a cerca de 7:10, em que silício e boro estão presentes na mistura em pelo menos 25 % em peso, preferivelmente silício e boro estão presentes na mistura em pelo menos 35 % em peso. 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 a mistura é uma mistura mecânica de pós e as partículas nos pós têm um tamanho de partícula médio menor do que 160 pm, preferivelmente menor do que 100 pm.

9/58 [00027] De acordo com um outro exemplo pode a mistura de pelo menos uma fonte de boro e pelo menos uma fonte de silício, em que a mistura compreende 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, em que silício e boro estão presentes na mistura em pelo menos 25 % em peso, preferivelmente silício e boro estão presentes na mistura em pelo menos 35 % em peso. 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 a mistura é uma mistura mecânica de pós e as partículas nos pós têm um tamanho de partícula menor do que 160 pm, preferivelmente menor do que 100 pm.

[00028] De acordo com um outro exemplo pode a mistura de pelo menos uma fonte de boro e pelo menos uma fonte de silício, em que a mistura compreende boro e silício em um razão em peso de boro para silício dentro de uma faixa de cerca de 3:100 a cerca de 100:3, preferivelmente dentro de uma faixa de cerca de 5:100 a cerca de 1:1, em que silício e boro estão presentes na mistura dentro de uma faixa de cerca de 40 % em peso a cerca de 100 % em peso, preferivelmente silício e boro estão presentes na mistura dentro de uma faixa de cerca de 45 % em peso a cerca de 100 % em peso. 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 a mistura é uma mistura mecânica de pós e partículas nos pós têm um tamanho de partícula médio menor do que 160 pm, preferivelmente menor do que 100 pm.

[00029] De acordo com um exemplo pode a mistura de pelo menos uma fonte de boro e pelo menos uma fonte de silício, em que a mistura compreende boro e silício em um razão em peso de boro para silício dentro de uma faixa de cerca de 1:10 a cerca de 7:10, em que silício e boro estão presentes na mistura dentro de uma faixa de cerca de 40 % em peso a cerca de

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100 % em peso, preferivelmente silício e boro estão presentes na mistura dentro de uma faixa de cerca de 45 % em peso a cerca de 100 % em peso. 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 a mistura é uma mistura mecânica de pós e as partículas nos pós têm um tamanho de partícula médio menor do que 160 pm, preferivelmente o tamanho de partícula médio é menor do que 100 pm, mais preferido menor do que 50 pm.

[00030] De acordo com um outro exemplo pode a mistura de pelo menos uma fonte de boro e pelo menos uma fonte de silício, em que a mistura compreende boro e silício em um razão em peso de boro para silício dentro de uma faixa de cerca de 15:100 a cerca de 4:10, em que silício e boro estão presentes na mistura dentro de uma faixa de cerca de 40 % em peso a cerca de 100 % em peso, preferivelmente silício e boro estão presentes na mistura dentro de uma faixa de cerca de 45 % em peso a cerca de 100 % em peso. 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 a mistura é uma mistura mecânica de pós e as partículas nos pós têm um tamanho de partícula médio menor do que 160 pm, preferivelmente o tamanho de partícula médio é menor do que 100 pm, mais preferido menor do que 50 pm.

[00031] De acordo com um exemplo a mistura de boro e silício, em que a mistura compreende boro e silício em um razão em peso de boro para silício dentro de uma faixa de cerca de 1:10 a cerca de 7:10, em que silício e boro estão presentes na mistura dentro de uma faixa de cerca de 40 % em peso a cerca de 100 % em peso, preferivelmente silício e boro estão presentes na mistura dentro de uma faixa de cerca de 45 % em peso a cerca de 100 % em peso. 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

11/58 contaminante e em que a mistura é uma mistura mecânica de pós e as partículas nos pós têm um tamanho de partícula médio menor do que 160 pm, preferivelmente o tamanho de partícula é menor do que 100 pm, mais preferido menor do que 50 pm.

[00032] De acordo com um exemplo a pelo menos uma fonte de silício pode ser selecionada do grupo que consiste de silício elementar (Si), uma liga ou composto contendo silício. A fonte de silício pode ser pura ou ser de grau técnico.

[00033] De acordo com um outro exemplo a pelo menos uma fonte de boro pode ser selecionada do grupo que consiste de boro elementar (B), uma liga ou composto contendo boro. A fonte de boro pode ser pura ou ser de grau técnico.

[00034] De acordo com um outro exemplo a pelo menos uma fonte de boro pode ser selecionada de, mas não limitado a, boro elementar, carbetos de boro, boretos de níquel, ou boretos de silício. A pelo menos uma fonte de silício pode ser selecionada de, mas não limitada a, silício elementar, ferro silício, silicetos de ferro, carbetos de silício, ou boretos de silício.

[00035] De acordo com um outro exemplo a pelo menos uma fonte de boro pode ser selecionada de boro elementar, B4C, B4S1, B₃Si, NiB e FeB e a pelo menos uma fonte de silício pode ser selecionada de silício elementar, FeSi, SiC e B4S1, B₃Si.

[00036] De acordo com um exemplo a mistura pode ser uma mistura mecânica de pós. Uma mistura é definida como mistura mecânica de dois ou mais componentes. De acordo com o primeiro aspecto uma mistura é uma mistura mecânica ou mecânica mistura de dois ou mais pós, isto é, uma mistura de pó da “fonte de silício” e pó da “fonte de boro”.

[00037] O segundo aspecto refere-se a uma composição que compreende a mistura de acordo com o primeiro aspecto da invenção.

[00038] De acordo com um exemplo, a composição pode compreender

12/58 ainda pós de um material precursor em combinação com qualquer um dos exemplos da mistura de acordo com o primeiro aspecto.

[00039] Um material precursor refere-se a um metal ou liga que é adequada para a brasagem como mencionado acima. Como um exemplo, o material precursor pode compreender qualquer metal como mostrado na Tabela 2.

[00040] De acordo com um outro exemplo a composição também pode 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 material precursor adicional quando da obtenção da liga de brasagem durante o processo de formação da liga. Quando da brasagem por exemplo partes finas ou placas finas material precursor adicional pode diminuir ou reduzir o risco de formar cova através das placas ou partes, como observado nos Exemplos Experimentais abaixo.

[00041] De acordo com um outro exemplo a composição compreende ainda pós de uma liga de brasagem.

[00042] Uma liga de brasagem refere-se a um material precursor que é transformado em liga com depressores do ponto de fusão e assim recebeu um ponto de fusão mais baixo do que o material precursor.

[00043] De acordo com um outro exemplo a composição compreende ainda pelo menos um aglutinante selecionado de solventes, água, óleos, géis, lacas, verniz, polímeros, cera ou combinações das mesmas.

[00044] Como um exemplo o aglutinante pode ser selecionado de poliésteres, polietilenos, polipropilenos, polímeros acrílicos, polímeros (met)acrílicos, álcool polivinílicos, acetatos de polivinila, poliestirenos, ceras. [00045] De acordo com um outro exemplo, o aglutinante pode ser um poliéster, um cera ou combinações dos mesmos.

[00046] De acordo com um outro exemplo, a composição é uma tinta

13/58 ou a composição é uma pasta ou a composição é uma dispersão.

[00047] De acordo com um outro exemplo, o aglutinante é um gel e a composição é uma pasta.

[00048] Uma vantagem quando a composição é uma pasta é que a pasta pode ser facilmente aplicada às áreas selecionadas no substrato.

[00049] De acordo com um outro exemplo, o aglutinante é uma laca ou um verniz e a composição é uma tinta.

[00050] Uma vantagem de uma composição ser uma tinta é que a tinta pode ser facilmente distribuída sobre a superfície do substrato e adere à superfície e portanto pode ser manuseada durante por exemplo transporte, prensagem, corte, etc.

[00051] De acordo com um outro exemplo, o aglutinante é selecionado de poliésteres, polietilenos, polipropilenos, polímeros acrílicos, polímeros (met)acrílicos, álcoois polivinílicos, acetatos de polivinila, poliestirenos, ceras ou combinações dos mesmos e a composição é uma tinta ou a composição é uma pasta.

[00052] De acordo com um outro exemplo, o aglutinante é selecionado de poliésteres, polietilenos, polipropilenos, polímeros acrílicos, polímeros (met)acrílicos, álcoois polivinílicos, acetatos de polivinila, poliestirenos, ceras ou combinações dos mesmos e a composição é uma tinta.

[00053] De acordo com um outro exemplo, o aglutinante é selecionado de poliésteres, polietilenos, polipropilenos, polímeros acrílicos, polímeros (met)acrílicos, álcoois polivinílicos, acetatos de polivinila, poliestirenos, ceras ou combinações dos mesmos e a composição é uma pasta.

[00054] De acordo com um outro exemplo, a mistura é dispersada no aglutinante.

[00055] De acordo com um outro exemplo, a composição é uma dispersão.

[00056] Uma vantagem quando a composição é uma dispersão, é que o

14/58 aglutinante pode ser facilmente separado por evaporação depois que a dispersão é aplicada na superfície do substrato. Uma outra vantagem é que menos carbono adicional é incorporado na liga de brasagem.

[00057] O terceiro aspecto também refere-se a um produto em que a composição de acordo com os exemplos do segundo aspecto pode ser aplicada sobre um substrato. O substrato pode ser um material precursor. [00058] Um material precursor pode ser um metal ou uma liga, os ditos materiais precursores são adequados para serem brasados como mencionado antes. Uma liga é definida como uma associação íntima ou composto de dois ou mais elementos, a liga possuindo em um grau acentuado todas ou a maior parte daquelas características habitualmente descritas como metálicas. As ligas são compostos não meras misturas. O boro é classificada como metalóide e não é um metal. Silício é um metalóide tetravalente e não um metal. Silício e boro podem ser ligas quando eles estão em um composto junto com um elemento metálico.

[00059] O substrato é parte de um produto obtenível, as partes podem ser por exemplo mas não limitadas às partes espessas tais como partes de separadores ou partes de 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.

[00060] De acordo com um exemplo, o produto compreende um substrato de um material precursor, material precursor este que tem uma temperatura solidas acima de 1100°C e o produto também compreende uma composição de acordo com qualquer um dos exemplos de acordo com o segundo aspecto, em que pelo menos uma parte do substrato tem uma camada de superfície da composição.

[00061] O novo conceito de brasagem fornece por exemplo juntas que são obtidas por uma liga de brasagem, liga de brasagem esta que é formada em um processo de fusão do material precursor e uma mistura de boro e

15/58 silício. A liga de brasagem na forma fundida é transportada pelas forças capilares para a área da junção principalmente das áreas vizinhas. A temperatura para o conceito de brasagem está acima de 900°C, isto é, acima do ponto de delineamento entre a soldagem e a brasagem. A liga de brasagem formada é uma liga que tem além dos elementos de um material precursor elementos que diminuem a temperatura liquidas. Portanto, a liga de brasagem tem uma temperatura liquidas mais baixa do que o material precursor.

[00062] De acordo com um exemplo a composição é aplicada sobre o substrato e a quantidade total média de silício e boro aplicada é aplicada em uma quantidade média menor do que 1 mg/mm², preferivelmente dentro de uma faixa de 0,01 a 1 mg/mm², mais preferido dentro de uma faixa de 0,02 a 0,8 mg/mm², o mais preferido dentro de uma faixa de 0,03 a 0,07 mm/mm². [00063] De acordo com um outro exemplo a quantidade total média de silício e boro aplicados é aplicada em uma quantidade média dentro de uma faixa de 0,06 a 0,3 mg/mm² quando o substrato tem uma espessura de < 1 mm.

[00064] De acordo com um outro exemplo a quantidade total média de silício e boro aplicados é aplicada em uma quantidade média dentro de uma faixa de 0,06 a 1 mg/mm² quando o substrato tem uma espessura de > 1 mm. [00065] De acordo com um outro exemplo o produto pode ser obtido aplicando-se a composição de acordo com qualquer um dos exemplos do segundo aspecto, na superfície de um substrato, a dita composição pode ser aplicada como uma tinta, ou a composição pode ser aplicada como uma pasta, ou a composição pode ser aplicada como uma dispersão.

[00066] De acordo com um outro exemplo o produto de acordo com qualquer um dos exemplos de acordo com o terceiro aspecto pode ser para a brasagem de juntas entre áreas de contato de substratos ou o produto pode ser para o revestimento de substratos, ou o produto pode ser tanto para a brasagem de juntas quanto para o revestimento de substrato.

16/58 [00067] De acordo com um outro exemplo o material precursor do produto pode ser selecionado do grupo que consiste 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.

[00068] De acordo com um exemplo, o material precursor pode compreender 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 o ferro, toda a porcentagem em porcentagem em peso.

[00069] De acordo com um outro exemplo o material precursor pode compreender 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 0,2 a cerca de 3 % em peso de manganês, de cerca de 0,1 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 o ferro, toda porcentagem em porcentagem em peso.

[00070] De acordo com um outro exemplo o material precursor pode compreender 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 1 a cerca de 3 % em peso de manganês, de cerca de 0,5 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 o ferro.

[00071] De acordo com um outro exemplo o material precursor pode compreender mais do que 80 % em peso de Ni.

[00072] De acordo com um outro exemplo o material precursor pode compreender 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.

[00073] De acordo com um outro exemplo o material precursor pode

17/58 compreender mais do que 10 % em peso de Cr e mais do que 60 % em peso de Ni.

[00074] De acordo com um outro exemplo o material precursor pode compreender 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.

[00075] De acordo com um outro exemplo o material precursor pode compreender 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.

[00076] De acordo com um outro exemplo do terceiro aspecto a camada de superfície do material pode ser fornecida em pelo menos um lado de um substrato ou a camada de superfície do material é fornecida em ambos os lados de um substrato.

[00077] De acordo com um outro exemplo do terceiro aspecto os substratos podem ser serpentina de tubos, placas, partes de produtos.

[00078] De acordo com um outro exemplo do terceiro aspecto os substratos pode ser cortados, formados, prensados ou combinações dos mesmos. De acordo com um outro exemplo os substratos podem ser placas de trocador de calor ou placas de reator ou partes de separadores, ou partes de decantadores, ou partes de válvulas, etc.

[00079] Dependendo de quais materiais precursores são usados, existe material precursor preferido diferente tendo temperatura solidas diferente, isto é, o ponto da temperatura na qual um material solidifica. De acordo com a invenção a temperatura solidas do material precursor pode estar acima de 1100°C. De acordo com uma alternativa da invenção a temperatura solidas do material precursor pode estar acima de 1220°C. De acordo com uma outra alternativa da invenção a temperatura solidas do material precursor pode estar acima de 1250°C. De acordo com uma outra alternativa da invenção a temperatura solidas do material precursor pode estar acima de 1300°C.

[00080] A camada de superfície pode ser aplicada como um pó da

18/58 mistura ou pelos meios tais como deposição do vapor físico (PVD), ou deposição do vapor químico (CVD). A deposição do vapor físico (PVD) é uma variedade da deposição a vácuo e é um termo geral usado para descrever qualquer um de uma variedade dos métodos para depositar películas finas pela condensação de uma forma vaporizada do material da película desejada sobre várias superfícies de peças de trabalho, por exemplo, sobre pastilhas semicondutoras. O método de aplicação envolve processos puramente físicos tais como evaporação a vácuo em alta temperatura com condição subsequente, ou bombardeamento de projeção de plasma ao invés de envolver uma reação química na superfície a ser revestida como na deposição do vapor químico. A deposição do vapor químico (CVD) é um processo químico usado para produzir materiais sólidos de alta pureza e alto desempenho. O processo é por exemplo usado na indústria de semicondutores para produzir películas finas. Em um processo de CVD típico, a pastilha, isto é, o substrato, é exposta a um ou precursores voláteis, que reagem e/ou decompõem na superfície de substrato para produzir o depósito desejado. Frequentemente, os subprodutos voláteis também são produzidos, os quais são removidos pelo fluxo gasoso através da câmara de reação.

[00081] O quarto aspecto refere-se a um produto em camada de liga de brasagem que compreende uma camada de liga de brasagem e um substrato, em que o produto em camada de liga de brasagem é obtido aquecendo-se um produto de acordo com qualquer um dos exemplos do terceiro aspecto e em que a camada de liga de brasagem tem um ponto de fusão mais baixo do que o ponto de fusão do substrato.

[00082] Um outro exemplo refere-se a um produto em camada de liga de brasagem, o dito produto em camada de liga de brasagem pode compreender uma composição de acordo com qualquer um dos exemplos do segundo aspecto, a dita composição compreende uma mistura, em que uma camada de liga de brasagem foi obtida na superfície do substrato deixando-se

19/58 a mistura com elementos na superfície do substrato e aquecendo-se o substrato e a composição a uma temperatura mais alta do que a temperatura solidas da liga de brasagem obtida e que a liga de brasagem obtida pode ter um ponto de fusão mais baixo do que o ponto de fusão do substrato.

[00083] De acordo com um exemplo do produto em camada de liga de brasagem, os substratos podem ser cortados, formados, prensados ou combinações dos mesmos antes da aplicação da camada de superfície da composição, ou em que os substratos podem ser cortados, formados, prensados ou combinações dos mesmos depois da aplicação da camada de superfície da composição, ou em que os substratos podem ser cortados, formados, prensados ou combinações dos mesmos depois de se obter a liga de brasagem na superfície do material base.

[00084] O produto em camada de liga de brasagem pode ser obtido pela pré-brasagem em um tal modo que o material precursor e a camada de superfície podem ser aquecidos a uma temperatura mais alta do que a temperatura solidas da liga de brasagem obtida na camada de brasagem e mais baixa do que a temperatura solidas do material precursor. Uma camada de liga de brasagem é obtida sobre o material precursor em uma etapa de prébrasagem. A liga de brasagem na camada de superfície pode compreender a mistura de acordo com o primeiro aspecto e elementos do material precursor. [00085] De acordo com um exemplo os produtos podem ter outras formas e a camada de superfície da mistura pode estar em um lado do produto, camada de superfície única, ou em dois lados do produto, camadas de superfície dupla, ou a mistura pode estar em vários lados do produto. O produto pode ser cortado, pode ser formado, pode ser prensado ou combinações das mesmas, antes da aplicação da camada de superfície, depois da aplicação da camada de superfície, ou depois da etapa de pré-brasagem. [00086] O quinto aspecto refere-se a um método de fornecer um produto tendo pelo menos uma junta brasada entre as áreas de contato dos

20/58 substratos que compreende:

Etapa (i) aplicar pelo menos uma fonte de silício e pelo menos uma fonte de boro sobre o pelo menos um substrato;

Etapa (ii) montar os substratos aplicados com pelo menos um substrato adicional com ou sem fonte de silício ou fonte de boro aplicadas;

Etapa (iii) aquecer os substratos montados até uma temperatura de brasagem abaixo de 1250°C, em um fomo a vácuo, em um gás inerte, em uma atmosfera redutora, ou combinações das mesmas; e

Etapa (iv) esfriar os substratos montados e obter um produto tendo pelo menos uma junta brasada entre as áreas de contato dos substratos.

[00087] 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.

[00088] A montagem refere-se a empilhar por exemplo placas mas não limitadas a, tal como placas de trocador de calor. A montagens referem-se ainda à montagem de partes.

[00089] De acordo com um exemplo o método pode compreender aplicar uma mistura mecânica de pelo menos uma fonte de silício e a pelo menos uma fonte de boro.

[00090] De acordo com um exemplo o método pode compreender que a pelo menos uma fonte de silício e a pelo menos uma fonte de boro são as mesmas, preferivelmente a fonte de boro e a fonte de silício são boretos de silício.

[00091] De acordo com um exemplo o método pode compreender que a pelo menos uma fonte de silício pode ser aplicada como uma camada sobre o substrato e a pelo menos uma fonte de boro pode ser aplicada como uma

21/58 outra camada sobre o substrato.

[00092] De acordo com um exemplo o método pode compreender que a pelo menos uma fonte de boro pode ser aplicada como uma primeira camada sobre o substrato e a pelo menos uma fonte de silício pode ser aplicada como segunda camada sobre o topo da primeira camada sobre o substrato.

[00093] De acordo com um exemplo o método pode compreender que a pelo menos uma fonte de boro pode ser aplicada como uma camada sobre um primeiro substrato e pelo menos uma fonte de silício pode ser aplicada como uma camada sobre um segundo substrato antes de montar os dois substratos na etapa (ii) e fornecer juntas entre as áreas de contato entre os dois substratos na etapa (iii).

[00094] De acordo com um exemplo o método pode compreender que a pelo menos uma fonte de silício e a pelo menos uma fonte de boro podem estar dentro da mesma mistura e o silício e o boro podem estar presentes na mistura dentro da faixa de 25 % em peso a 100 % em peso e que a mistura é uma mistura mecânica de pós.

[00095] De acordo com um outro exemplo o método pode compreender que a etapa (i) compreende aplicar uma composição que compreende uma mistura de pelo menos uma fonte de silício e pelo menos uma fonte de boro e que a composição é aplicada sobre pelo menos parte de uma superfície sobre pelo menos um substrato.

[00096] De acordo com um exemplo o método pode compreender que a pelo menos uma fonte de silício e a pelo menos uma fonte de boro podem ser aplicadas sobre um ou mais substratos como uma mistura, em que a mistura compreende boro e silício em uma razão em peso de boro para silício dentro de uma faixa de cerca de 3:100 p/p a cerca de 100:3 p/p, preferível uma razão em peso de boro para silício dentro de uma faixa de cerca de 5:100 a cerca de 1:1. Mais preferido a mistura pode ter uma razão em peso de boro

22/58 para silício dentro de uma faixa de cerca de 1:10 a cerca de 7:10 e o mais preferido a mistura pode ter uma razão em peso de boro para silício dentro de uma faixa de cerca de 15:100 a cerca de 4:10. Silício e boro juntos podem estar presentes na mistura dentro de uma faixa de cerca de 25 % em peso, preferivelmente de 35 % em peso, mais preferido de 40 % em peso a cerca de 100 % em peso, o mais preferido silício e boro juntos podem estar presentes na mistura dentro de uma faixa de cerca de 45 % em peso a cerca de 100 % em peso.

[00097] De acordo com um outro exemplo o método pode compreender que a etapa (i) compreende aplicar a composição como uma tinta sobre pelo menos parte de uma superfície sobre pelo menos um substrato.

[00098] De acordo com um outro exemplo o método pode compreender que a etapa (iii) compreende aquecer os substratos montados, obter uma fase fundida da liga de brasagem sobre o(s) substrato(s) e deixar a fase fundida ser transferida pelas forças capilares para as áreas de contato entre os substratos.

[00099] Uma fase fundida pode ser a fase que funde e tem uma temperature de fusão mais baixa do que o substrato e a fase fundida pode ser obtida quando silício e boro forma liga com os elementos na superfície do substrato.

[000100] Um exemplo do método de acordo com o quinto aspecto, a etapa de aquecimento (etapa (iii)) compreende aquecer o produto a uma temperatura de pelo menos 900°C, preferivelmente de pelo menos 1000°C, mais preferido de pelo menos 1040°C, o mais preferido de pelo menos 1100°C.

[000101] Um exemplo do método de acordo com o quinto aspecto, o método compreende uma etapa adicional antes da etapa de aplicação, isto é, a etapa (i), a dita etapa adicional compreende corte ou formação ou

23/58 combinações das mesmas do(s) substrato(s) antes da etapa de aplicação. [000102] Um outro exemplo do método de acordo com o quinto aspecto, o método compreende uma etapa adicional entre a etapa de aplicação, isto é, a etapa (i) e a etapa de montagem, isto é, a etapa (ii), a dita etapa adicional compreende corte ou formação ou combinações das mesmas do produto da etapa de aplicação antes da etapa de montagem.

[000103] Um outro exemplo do método de acordo com o quinto aspecto, o método compreende uma primeira etapa adicional depois da etapa de aplicação, a primeira etapa adicional compreende aquecer o produto da etapa de aplicação a uma temperatura para permitir que se obtenha uma camada de liga de brasagem sobre o substrato e esfriar o substrato obtido tendo a camada da liga de brasagem obtida.

[000104] Um outro exemplo do método de acordo com o quinto aspecto, o método compreende uma segunda etapa adicional, em que a segunda etapa adicional compreende o corte ou formação ou combinações das mesmas do substrato tendo a camada da liga de brasagem obtida.

[000105] De acordo com um exemplo o método pode compreender que placas de trocador de calor brasadas ou placas de reator brasadas podem ser obtidas.

[000106] De acordo com um exemplo o método pode compreender que o produto brasado obtido seja selecionado de trocadores de calor, placas de reatores, partes de reatores, partes de separadores, partes de decantadores, partes de bombas, partes de válvulas.

[000107] De acordo com um exemplo o produto brasado que pode ser obtido na etapa (iv) pode ser fornecido com uma junta(s) obtida(s) pela obtenção de uma liga de brasagem em um processo de fusão do material precursor e a mistura e transportando pelas forças capilares a liga de brasagem na forma fundida para a(s) área(s) de junção(ões) principalmente das áreas vizinhas.

24/58 [000108] De acordo com um exemplo do quinto aspecto o ponto de fusão do material precursor pode estar acima de 1220°C. De acordo com um outro exemplo a temperatura solidas do material precursor pode estar acima de 1250°C. De acordo com um outro exemplo a temperatura solidas do material precursor pode estar acima de 1300°C.

[000109] De acordo com um exemplo o produto obtido pode ser brasado em uma temperatura abaixo de 1250°C. De acordo com um outro exemplo o produto brasado pode estar em uma temperatura abaixo de 1200°C. De acordo com um outro exemplo o produto pode ser brasado em uma temperatura acima de 1100°C. De acordo com um outro exemplo o produto pode ser brasado dentro de uma faixa de cerca de 1100°C a cerca de 1250°C.

[000110] O produto brasado obtido pelo método de acordo com os exemplos do quinto aspecto pode ter juntas. As juntas do produto brasado são obtidas pela liga de brasagem formada, liga de brasagem esta que é formada em um processo de fusão do metal base e da mistura e fluída para a junta das áreas vizinhas, os elementos encontrados na liga de brasagem além dos elementos do material precursor são Si, B e opcionalmente C e em que o material precursor tem um ponto de fusão acima de 1100°C.

[000111] 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 extensão da junta Área total A = ((X - B) / 2) x ((X - B) / 2) x tan α [000112] 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 da entrada tan do suporte passado para a base.

[000113] O sexto aspecto refere-se a um método para fornecer um

25/58 produto de acordo com qualquer um dos exemplos do terceiro aspecto, em que o método compreende as etapas que seguem:

Etapa (i)	aplicar uma composição de acordo com qualquer um dos exemplos do segundo aspecto sobre pelo menos uma parte de pelo menos uma superfície on pelo menos um substrato;
Etapa(ii)	obter um produto onde a composição é aplicada sobre pelo menos uma parte de uma superfície sobre pelo menos um substrato.

[000114] O sétimo aspecto refere-se a um método para fornecer um produto em camada de liga de brasagem, método este que compreende as etapas que seguem:

Etapa (i)	aplicar uma composição de acordo com qualquer um dos exemplos do segundo aspecto sobre um ou mais substratos para se obter um primeiro produto intermediário; e
Etapa (ii)	aquecer o produto da etapa (i) a uma temperatura mais alta do que a temperatura solidas da liga de brasagem obtida e mais baixa do que a temperatura solidas do substrato e obter uma fase fundida da liga de brasagem; e
Etapa (iii)	esfriar o produto aquecido da etapa (ii) e obter um produto com camada de brasagem tendo uma camada de liga de brasagem na superfície do substrato.

[000115] De acordo com um outro exemplo o método para fornecer um produto em camada de liga de brasagem compreende:

Etapa (i)	aplicar uma composição de acordo com qualquer um dos exemplos do segundo aspecto sobre um ou mais substratos;
Etapa (ii)	aquecer o substrato aplicado da etapa de aplicação a uma temperatura mais alta do que a temperatura solidas da liga de brasagem obtida e mais baixa do que a temperatura solidas do substrato e obter uma camada de fase fundida da

26/58 liga de brasagem; e

Etapa (iii) esfriar o substrato tendo a fase fundida da liga de brasagem e obter um produto em camada de liga de brasagem.

[000116] O oitavo aspecto refere-se a um produto brasado obtido pelo método de acordo com qualquer um dos exemplos do quinto aspecto.

[000117] O nono aspecto refere-se a um uso de uma mistura de acordo com qualquer um dos exemplos do primeiro aspecto, a dita mistura é usada como depressores do ponto de fusão para fornecer uma liga de brasagem sobre uma superfície de um substrato.

[000118] O décimo aspecto refere-se a um uso de uma composição de acordo com qualquer um dos exemplos do segundo aspecto, para a brasagem de partes ou placas de trocadores de calor, placas de reatores, partes de reatores, partes de separadores, partes de decantadores, partes de bombas, partes de válvulas.

[000119] O décimo primeiro aspecto refere-se a um uso de uma composição para a brasagem de partes ou placas para trocadores de calor, placa de reatores, partes de reatores, partes de separadores, partes de decantadores, partes de bombas, partes de válvulas, em que a composição é uma tinta.

[000120] Os exemplos de produtos tendo juntas brasadas de acordo com a invenção são partes ou placas para trocadores de calor, placa de reatores, partes de reatores, partes de separadores, partes de decantadores, partes de bombas, partes de válvulas.

[000121] Outras formas de realização e alternativas são definidas pelas reivindicações.

[000122] 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.

Breve Descrição dos Desenhos

27/58 [000123] A Figura 1 está mostrando o uso de uma placa prensada circular nos Exemplos.

[000124] A Figura 2 está mostrando um gráfico de “Aproximação”. [000125] 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.

[000126] 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. [000127] 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).

[000128] A Figura 6 está mostrando imagem de uma das amostras depois da união.

Descrição Detalhada dos Desenhos [000129] 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.

[000130] A Figura 2 amostra a aproximação 1 que está fundamentada em uma seção transversal de uma amostra de teste brasada. A seção transversal na Figura 2 amostra 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 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.

28/58

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.

[000131] 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, Β. 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 fluiu para as frestas, seria área vezes o comprimento dos dois suportes. Um pouco da liga de brasagem formada não flui 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.

[000132] 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 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

29/58

Α3,3)

Υ (largura de Β2) = 0,626 Ί 10,807 χ (quantidade aplicada da mistura B2)

Y (largura de Cl) = 0,537 + 8,342 x (quantidade aplicada da mistura Cl)

Y (largura de F0) = 0,632 + 7,456 x - (quantidade aplicada da mistura FO) [000133] Como observado a partir da Figura 3 misturas A3,3 dentre as misturas A3,3, B2, Cl, DO,5, E0,3 e FO 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.

[000134] 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 Cl) = 2,549 x (quantidade aplicada da mistura Cl) - 0,321

Y (área de F0) = 0,569 x (quantidade aplicada da mistura F0) - 0,093 [000135] 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

30/58

Volume (B2) = 0,30 x comprimento 40 (20 x 2) = 12,0 mm³ Volume (Cl) = 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 [000136] 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.

[000137] 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.

[000138] 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 [000139] 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 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.

[000140] 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

31/58 adicionadas às amostras de teste.

Exemplo 1: Preparação de misturas de silício e boro a serem testadas: [000141] A amostra de teste No. Cl 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 - Johnson 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 -Johnson 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 Cl. Todas as amostras de teste foram produzidas seguindo o mesmo procedimento como amostra de teste Cl. As misturas são resumidas na Tabela 3.

Tabela 3

Amostra No.	Boro [grama]	Silício [gramai	Aglutinante S3 [gramai	Peso Total [gramai
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
Cl	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

[000142] As amostras G15, H100, 166 e J foram preparadas do mesmo modo como amostras F0, E0,3, D0,5, Cl, 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 [grama]	Peso 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

[000143] 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

32/58

F0	0	100	0	100	0	100
E0,3	3	100	3	97	8	92
D0,5	5	100	5	95	12	88
Cl	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.

[000144] 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 [000145] 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 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 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

33/58 da “liga de brasagem formada” foi testado quanto a capacidade para fluir, se a “liga de brasagem formada” não fluísse, então o silício e boro apenas difundiríam no metal base ou mesmo não fundiría 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, DO,5, Cl, 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:

[000146] 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 aspecto 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 furos e para as partes de “0,2 grama” dez dentre as doze.

[000147] Uma conclusão é portanto que não é possível mudar de uma pasta de enchedor de brasagem ou semelhante e pontos ou linhas de aplicação 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

34/58 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 [000148] 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.

[000149] 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.

[000150] As misturas diferentes usadas foram A3,3, B2, Cl, 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 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
Cl	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

35/58

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.

[000151] 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, Cl, DO,5, E0,3, H100, 166 e J, ver a Tabela 5.

[000152] Os espécimes foram testados de acordo com o método de teste de corrosão ASTM A262, “Práticas Padrão para a Detecção da Susceptibilidade para Ataque Inter-Granular nos Aços Inoxidáveis Auteníticos”. “Prática E - Cobre - Sulfato de Cobre - Ácido Sulfurico. O teste para a Detecção da Susceptibilidade para o Ataque Inter-Granular 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 reagiría com o cromo no aço criando boretos de cromo, principalmente nos limites do grão, o que aumenta o risco para o ataque da corrosão inter-granular. Os espécimes foram colocados em ácido sulfurico fervendo a 16 % junto com o sulfato de 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 [000153] 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 inter-granular 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

36/58 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 μτη 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 μτη max. Com poucas fraturas. A fase que foi fraturada teve um teor Cr e B alto, mais provavelmente uma fase de boreto de cromo
Cl	Nenhuma fratura	Nenhuma corrosão ou fraturas
DO,5	Nenhuma fratura	Nenhuma corrosão ou fraturas
E0,3	Nenhuma fratura	Nenhuma corrosão Uma camada de superfície de aprox. max 60 μτη 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 μτη 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 μτη max. com poucas fraturas. A fase que foi fraturada teve um teor Cr e B alto, mais provavelmente uma fase de boreto de cromo

Comentários:

[000154] 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 poderíam 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

37/58

A3,3 e Β2 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 fílete das amostras.

[000155] 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 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 foram brasadas em aprox. 1 hora em aprox. 1200°C.

[000156] Os resultados do teste de fílete 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

38/58 que segue para o cálculo das área dos dois triângulos:

A = ((X - B) / 2) x ((X - B) / 2) x tan α [000157] 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.

[000158] Para calcular o volume do volume total criado da liga de brasagem formada que fluiu para as frestas, o comprimento dos dois suportes, isto é, cada suporte é de 20 mm, foi multiplicado por A.

[000159] 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 + B aplicado [grama]	Largura [mm]	Área Aplicada depois da brasagem [mm2]	Volume [mm3]
A3,3x-lv	0,06	2,69	0,29	5,8
A3,3x-lh	0,06	2,58	0,25	5,0
A3,3-lv	0,10	2,23	0,14	2,8
A3,3-lh	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-lv	0,18	2,12	0,11	2,2
B2X-lh	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-lv	0,10	1,96	0,07	1,4
B2-lh	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 | Aglutinante Si + B | Largura | Área Aplicada | Volume

39/58

No.	aplicado [grania]	[mm] [mml	depois da brasagem	[mm-]
ClX-lv	0,22	2,50	0,22	4,4
ClX-lh	0,22	2,69	0,29	5,8
ClX-2v	0,33	3,08	0,46	9,2
ClX-2h	0,33	3,27	0,56	11,2
Cl-lv	0,13	1,46	0,01	0,2
Cl-lh	0,13	1,46	0,01	0,2
Cl-2v	0,15	1,96	0,07	1,4
Cl-2h	0,15	2,08	0,10	2,0
Cl-3v	0,14	1,54	0,01	0,2
Cl-3h	0,14	1,62	0,02	0,4
D0,5-lv	0,19	2,54	0,23	4,6
D0,5-lh	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
E0,3-lv	0,13	1,15	0,00	0
E0,3-lh	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
FO-lh	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 Cl a FO [000160] 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.

[000161] 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 “l” 10,807 x (quantidadc aplicada da mistura

B2)

40/58

Y (largura de Cl) = 0,537 + 8,342 x (quantidade aplicada da mistura Cl)

Y (largura de F0) = 0,632 + 7,456 x - (quantidade aplicada da mistura FO) [000162] Como observado a partir do diagrama, a mistura A3,3 dentre as misturas A3,3, B2, Cl, D0,5, E0,3 e F0 dá 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.

[000163] 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 Cl) = 2,549 x (quantidade aplicada da mistura Cl) - 0,321

Y (área de F0) = 0,569 x (quantidade aplicada da mistura F0) - 0,093 [000164] 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 (Cl) = 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 [000165] 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

41/58 brasagem criada. Entretanto, a seção transversal metalúrgica das amostras brasadas mostraram que a quantidade de boretos foi maior. Para a amostra H100, isto é, 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

42/58 [000166] 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 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.

[000167] Depois da brasagem, um teste 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 nfquina 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 [000168] 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.

Tabela 11

Mistura de	A3,3-l	B2-1	Cl-1	D0,5-1
Si + B	Taxa de Sucesso	Taxa de Sucesso	Taxa de Sucesso	Taxa de Sucesso
[grama]	[%]	[%]	[%]	[%]

43/58

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 7 [000169] 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.

[000170] 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, 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.

44/58 [000171] 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 aglutmante S-30 úmido adicional [mg/mm-]	Mistura de Si + B e aglutinante S-30 seco adicional [mg/mm2]	Quantidade calculada de mistura de Si + B sem aglutinante [mg/mm2]	Cova [l]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

[000172] Os testes mostram que a amostra 11 tem uma cova. A amostra 10 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 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

45/58 [000173] 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.

[000174] 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.

[000175] 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 fluiu para a junta de brasagem e portanto aumentou a espessura localmente na linha aplicada. Para a amostra de teste 2 o enchedor de brasagem fluiu 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.

[000176] 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.

[000177] 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

46/58 brasagem fluiu 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 [000178] 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.

Tabela 13

Amostra	Fonte Alternativa	Quantidade adicionada fonte de Si [grama]	Quantidade adicionada fonte de B [grama]	Quantidade Correspondente Si [grama]	Quantidade Correspondente 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

[000179] 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).

[000180] Na Tabela 14 v e h significam 1 = suporte esquerdo e r = suporte direito como no Exemplo 5.

Tabela 14

47/58

Amostra	Quantidade aplicada [grama]	Largura da Junta Calculada Y [mm]	Largura da Junta Medida [mm2]
Si - B4C -1	0,22	3,0	2,69
Si - B4C - r	0,22	3,0	2,88
Si - FeB -1	0,26	3,4	1,73
Si - FeB - r	0,26	3,4	1,73
FeSi - B -1	0,29	3,8	2,1
FeSi - B - r	0,29	3,8	2,1
Si - NiB -1	0,39	4,8	2,69
Si - NiB - r	0,39	4,8	2,88

[000181] 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 [000182] 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.

[000183] 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.

[000184] 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

48/58 vácuo. A amostra de Ni-Cu foi brasada em aprox. 1130°C por aprox. 1 h no mesmo fomo 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 da Brasagem Criou-se junta?	Depois da brasagem a liga de brasagem fluiu?
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
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

[000185] 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.

[000186] Os resultados dos Exemplos 1 a 10 mostram que boro foi necessário para criar uma quantidade substancial da liga de brasagem, que enchería 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.

49/58

Exemplo 11 Teste de Pré-brasagem [000187] 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

4. Hastelloy C2000 espessura 0,5 mm [000188] 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 máxima 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.

As partes de teste foram pré-brasadas de acordo com os ciclos de prébrasagem 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 temperature máxima, tempo de

50/58 contensão 2 h na temp max.

BF(T, t) - Ciclo de fomo de esteira em atmosfera de hidrogênio, onde T é a temperature 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)

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.

[000189] 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

51/58

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	3-1	3-1	3-4	3-4	3-1	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
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

[000190] 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 [000191] 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

52/58 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:

[000192] As camadas da superfície da liga de brasagem obtida foram 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 [pm]
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 [pm]
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 [pm]
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

53/58

330	44
277	77
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:

[000193] 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 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

54/58 proximidades dos materiais precursores.

Exemplo 12 Testes de Brasabilidade [000194] 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 descobrir 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.

[000195] 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.

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

55/58

10	1130	2,25
11	1140	1,21
12	1160	1,87
13	1180	0,78
14	1200	0,00

[000196] O resultado destes testes mostram que 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 [000197] 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 Cl, 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 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.

[000198] 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

56/58

5. Aço doce espessura 0,4 mm tendo um teor de ferro > 97 % em peso

6. Hastelloy C2000 espessura 0,5 mm [000199] Neste amostras de Exemplo dos materiais em camada da liga de brasagem foram testados de acordo com o Exemplo 11, amostra 1 (Hastelloy C2000).

[000200] 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 distinção grande ou se fossem “muito espessos”.

Fixação das amostras [000201] 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

57/58 altura de 55 mm.

[000202] 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 [000203] 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 Cl	1,325
Ni Tipo 200
Produto em camada da liga de brasagem	0,359
Verniz A3,3	0,360
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 Cl	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 Cl	1,565

[000204] 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

58/58 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.

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Claims (28)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Mistura mecânica de partículas de pós compreendendo pelo menos uma fonte de boro e pelo menos uma fonte de silício, a mistura caracterizada pelo fato de que as partículas têm um tamanho de partícula médio menor que 250 pm, e cada partícula é ou de uma fonte de silício ou de uma fonte de boro, e em que:

   - a mistura mecânica compreende boro e silício em uma razão em peso de boro para silício dentro de uma faixa de 5:100 a 1:1;

   - o silício e boro estão juntos presentes na mistura mecânica em pelo menos 25 % em peso; e 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 a quantidade inevitável de contaminação do oxigênio é menor que 10% em peso.
2. 2. Mistura de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma fonte de silício é selecionada do grupo que consiste de silício elementar, uma bga contendo silício e um composto contendo silício, e em que pelo menos uma fonte de boro é selecionada do grupo que consiste de boro elementar, uma liga contendo boro e um composto contendo boro.
3. 3. Mistura de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a fonte de boro é diferente da fonte de silício.
4. 4. Mistura de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

   3, caracterizada pelo fato de que a fonte de boro é selecionada de boro elementar, carbetos de boro, boretos de níquel e boretos de silício e a fonte de silício é selecionada de silício elementar, ferro silício, sibcetos de ferro, carbetos de silício e boretos de silício.
5. 5. Mistura de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

   4, caracterizada pelo fato de que a pelo menos uma fonte de boro e a pelo

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   2/6 menos uma fonte de silício são livres de oxigênio, exceto pelas inevitáveis quantidades de oxigênio contaminante.
6. 6. Composição compreendendo uma mistura como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a composição compreende adicionalmente 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.
7. 7. Composição de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a composição compreende ainda pós de uma liga de brasagem.
8. 8. Composição de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizada pelo fato de que a composição compreende ainda pelo menos um aglutinante selecionado de solventes, água, óleos, géis, lacas, verniz, polímeros, cera ou combinações das mesmas, preferivelmente o pelo menos um aglutinante é selecionado de pobésteres, pobetilenos, pobpropilenos, polímeros acrílicos, polímeros (met)acríbcos, álcoois polivinflicos, acetatos de pobvinila, pobestirenos, ceras, ou combinações das mesmas, e em que a mistura é dispersa no pelo menos um aglutinante.
9. 9. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizada pelo fato de que a composição é uma tinta, ou a composição é uma pasta, ou a composição é uma dispersão.
10. 10. Produto, caracterizado pelo fato de que compreende uma composição como definida em qualquer uma das reivindicações 6 a 9, e um substrato, em que o dito substrato é um material precursor que tem uma temperatura solidus acima de 1100°C, e em que pelo menos uma parte da superfície do substrato tem uma camada revestida da composição.
11. 11. Produto de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a quantidade total média de silício e boro na camada revestida é menor do que 1 mg/mm².

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12. 12. Produto de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o material precursor é selecionado do grupo que consiste de ligas com base em ferro, ligas com base em níquel, ligas com base em cromo, ligas com base em cobalto e ligas com base em cobre tendo um ponto de fusão de pelo menos 1100°C.
13. 13. Produto de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que o material precursor compreende 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, de 0 a 8 % em peso de molibdénio, e equilibrado com o ferro, ou em que o material precursor compreende pelo menos 80 % em peso de Ni, ou em 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.
14. 14. Produto de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizado pelo fato de que o produto é serpentina, placa, parte, chapa.
15. 15. Produto de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, caracterizado pelo fato de que o produto brasado obtido tendo pelo menos uma junta brasada é selecionado de trocadores de calor, placas de reatores, partes de reatores, partes de separadores, partes de decantadores, partes de bombas, partes de válvulas.

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16. 16. Método para fornecer um produto conforme definido em qualquer uma das reivindicações 10 a 15, caracterizado pelo fato de ter pelo menos uma junta brasada entre as áreas de contato entre os substratos, o dito método compreendendo as etapas que seguem:

    - apbcar pelo menos uma fonte de silício e pelo menos uma fonte de boro sobre pelo menos um substrato;

    - montar o pelo menos um substrato com pelo menos um substrato adicional, em que o dito pelo menos um substrato adicional tal que pelo menos uma fonte de silício e pelo menos uma fonte de boro estejam presentes entre as áreas de contato dos substratos;

    - aquecer os substratos montados a uma temperatura de brasagem abaixo de 1250°C, em um forno a vácuo, em um gás inerte, em uma atmosfera redutora, ou combinações das mesmas; e

    - esfriar os substratos montados para se obter o produto tendo pelo menos uma junta brasada entre as áreas de contato dos substratos.
17. 17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma fonte de silício é apbcada como uma camada sobre o substrato e a pelo menos uma fonte de boro é apbcada como uma outra camada no mesmo substrato, preferivelmente a pelo menos uma fonte de silício é apbcada como segunda camada sobre o topo da primeira camada de boro sobre o substrato.
18. 18. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma fonte de silício e pelo menos uma fonte de boro estão dentro da mesma mistura e silício e boro estão presentes na mistura dentro da faixa de 25 % em peso a 100 % em peso, e que a mistura é uma mistura mecânica de pós.
19. 19. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma fonte de silício e a pelo menos uma fonte de boro são a mesma fonte, preferivelmente a fonte é boreto de silício.

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20. 20. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 19, caracterizado pelo fato de que a etapa de aplicação compreende aplicar uma composição como definida em qualquer uma das reivindicações 6 a 9, sobre pelo menos uma parte de uma superfície sobre pelo menos um substrato.
21. 21. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 20, caracterizado pelo fato de que a etapa de aquecimento compreende aquecer os substratos montados, obter uma liga de brasagem fundida sobre o(s) substrato(s) e deixar a liga de brasagem fundida ser transferida pelas forças capilares para as áreas de contato entre os substratos.
22. 22. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 21, caracterizado pelo fato de que a etapa de aquecimento compreende aquecer o produto a uma temperatura de pelo menos 900°C.
23. 23. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 22, caracterizado pelo fato de que o método compreende uma etapa adicional antes da etapa de aplicação, a dita etapa adicional compreende corte ou formação ou combinações dos mesmos do(s) substrato(s) antes da etapa de aplicação.
24. 24. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 23, caracterizado pelo fato de que o método compreende uma etapa adicional entre a etapa de aplicação e a etapa de montagem, a dita etapa adicional compreende corte ou formação ou combinações dos mesmos do produto da etapa de aplicação antes da etapa de montagem.
25. 25. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 24, caracterizado pelo fato de que o método compreende uma primeira etapa adicional depois da etapa de aplicação, a primeira etapa adicional compreende aquecer o produto da etapa de aplicação a uma temperatura para permitir que se obtenha uma camada de liga de brasagem sobre o substrato e esfriar o substrato obtido tendo a camada da liga de brasagem obtida.

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26. 26. Método de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o método compreende uma segunda etapa adicional, em que a segunda etapa adicional compreende o corte ou formação ou combinações dos mesmos do substrato tendo a camada de bga de brasagem obtida.
27. 27. Método para fabricar um produto em camada de bga de brasagem, método este caracterizado pelo fato de que compreende as etapas que seguem:

    - apbcar uma composição como definida em qualquer uma das reivindicações 6 a 9 sobre um substrato;

    - aquecer o substrato apbcado a uma temperatura mais baixa do que a temperatura solidus do substrato para se obter uma camada de fase fundida da liga de brasagem; e

    - esfriar o substrato tendo a fase fundida da bga de brasagem para se obter um produto em camada de bga de brasagem, em que a temperatura durante o aquecimento é ainda mais alta do que a temperatura solidus da bga de brasagem obtida.
28. 28. Uso de uma composição, como definida em qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de ser para a brasagem de partes ou placas para trocadores de calor, placa de reatores, partes de reatores, partes de separadores, partes de decantadores, partes de bombas, partes de válvulas.

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