BR112015020909B1 - Material de alumínio, processos para preparar o material de alumínio e para unir duas oumais formas de alumínio por brasagem, e uso do material de alumínio - Google Patents

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Abstract

1 / 321 1 / 1 resumo “material de alumã�nio, processos para preparar o material de alumã�nio e para unir duas ou mais formas de alumã�nio por brasagem, objeto, e, uso do material de alumã�nioâ€� este pedido divulga um material de alumã­nio de mãºltiplas camadas que tem um nãºcleo de liga de alumã­nio e revestimento de liga de alumã­nio, em que o revestimento de liga de alumã­nio contã©m 0,1 a 1,0% em peso de cu, 0,1 a 0,5% em peso de fe, 0,1 a 1,0% em peso de mn, 3 a 15% em peso de si, 0,005 a 0,15% em peso de ti e 0,1 a 7% em peso de zn, al restante. o revestimento de liga de alumã­nio tambã©m pode conter opcionalmente um ou mais de 0,001 a 0,3% em peso de mg, 0,001 a 0,01% em peso de ni ou 0,001 a 0,05% em peso de pelo menos um dentre sr, ca ou na. um processo para produzir o material tambã©m ã© descrito. o material pode ser produzido na forma de folha e ã© adequado para aplicaã§ã£o de brasagem. as formas de metal fabricadas a partir do material de alumã­nio de mãºltiplas camadas que compreendem etapas de brasagem tambã©m sã£o descritas.

Description

“MATERIAL DE ALUMÍNIO, PROCESSOS PARA PREPARAR O MATERIAL DE ALUMÍNIO E PARA UNIR DUAS OU MAIS FORMAS DE ALUMÍNIO POR BRASAGEM, E USO DO MATERIAL DE ALUMÍNIO” PEDIDOS RELACIONADOS
[001] Este pedido reivindica prioridade do Pedido Provisório de Patente n° de série U.S. 61/789.215, depositado em 15 de março de 2013, incorporado ao presente documento em sua totalidade a título de referência.
CAMPO DA INVENÇÃO
[002] A presente invenção refere-se aos campos de ciência material, química material, metalurgia, ligas de alumínio, fabricação de alumínio e campos relacionados.
ANTECEDENTES
[003] As ligas de folha revestida adequadas para aplicações de brasagem compreendem ligas de revestimento produzidas tipicamente a partir de alumínio para fundição de pureza comercial, ao qual é adicionado Si. Tais ligas de alumínio de revestimento convencionais contêm entre 7 e 12% de Si, <0,25% de Fe e níveis residuais de outros elementos. O alumínio para fundição de pureza comercial é mais custoso que o alumínio secundário ou reciclado. É desejável diminuir os custos das ligas de alumínio em folha revestida adequadas para aplicações de brasagem aumentando-se o teor de ligas de alumínio reciclado em tais ligas de folha revestida. Também é desejável melhorar as propriedades das ligas de alumínio adequadas para aplicações de brasagem, por exemplo, a fim de aumentar a resistência à corrosão e/ou força das juntas de brasagem produzidas por partes ou objetos de brasagem fabricadas a partir de ligas de alumínio em folha revestida. SUMÁRIO
[004] Os termos "invenção", "a invenção", "essa invenção" e "a presente invenção" usados no presente documento são destinados a se referir de modo amplo a toda a matéria deste pedido de patente e das reivindicações abaixo. As declarações contendo esses termos devem ser entendidas como não limitantes da matéria descrita no presente documento ou limitantes do significado ou do escopo das reivindicações da patente abaixo. As modalidades cobertas da invenção são definidas pelas reivindicações, não por esse sumário. Esse sumário é uma visão geral de alto nível de vários aspectos da invenção e introduz alguns dos conceitos que são descritos adicionalmente na seção de Descrição Detalhada abaixo. Esse sumário não está destinado a identificar recursos chave ou essenciais da matéria reivindicada, nem está destinado a ser usado em isolamento para determinar o escopo da matéria reivindicada. A matéria deve ser entendida por referência a porções apropriadas de todo o relatório descritivo, qualquer ou todos os desenhos e cada reivindicação.
[005] As ligas de alumínio usadas tradicionalmente para fundição, em vez de revestimento, contêm níveis muito mais altos de um ou mais dentre Fe, Cu, Mg, Mn, Ni, Si, Ti ou Zn em comparação a ligas de revestimento tradicionais. O inventor concluiu que tais "ligas de fundição" podem ser usadas como ligas de revestimento em ligas de alumínio de fundição adequadas para aplicações de brasagem. A presente invenção fornece um material de alumínio em multicamadas que compreende um núcleo de liga de alumínio e revestimento de liga de alumínio. Esse material, referido como "liga de alumínio de revestimento", pode ser produzido na forma de folha e ser usado para aplicações de brasagem. A presente invenção também fornece processos para fabricar os materiais de alumínio acima, assim como os processos para fabricar formas e/ou objetos de metal fabricados a partir dos materiais de alumínio acima. Também são fornecidos processos para usar os materiais de alumínio em multicamada acima, o que compreende unir por brasagem as formas de metal ou os objetos, pelo menos um dos quais é fabricado a partir do material de alumínio em multicamadas. A brasagem, conforme incorporada nas modalidades da presente invenção, inclui, mas não está limitada a, brasagem a vácuo, brasagem em atmosfera controlada, processo Borg-Warner de galvanização de Ni ou brasagem de sal derretido.
[006] Uma modalidade exemplificativa da presente invenção é um material de alumínio que compreende um núcleo de liga de alumínio e um revestimento de liga de alumínio, em que o revestimento compreende uma liga de alumínio que compreende <1,0% em peso de Cu, <0,5% em peso de Fe, <1,5% em peso de Mg, <1,0% em peso de Mn, <0,01% em peso de Ni, <15% em peso de Si, <0,15% em peso de Ti, <7% em peso de Zn e <0,05% em peso de Sr e o restante de Al. Deve ser entendido que nas várias modalidades das ligas descritas no presente documento que o elemento predominante é alumínio (Al), às vezes chamado de Al restante. Também deve ser entendido que as várias modalidades das ligas descritas no presente documento podem compreender várias impurezas inevitáveis não especificadas de outro modo. Em alguns exemplos não limitantes, um teor de cada impureza pode constituir até 0,05% em peso. Em alguns outros exemplos não limitantes, um teor total de impurezas pode constituir até 0,15% em peso. Em uma modalidade, o revestimento de liga de alumínio compreende de 0,1 a 1,0% em peso de Cu, de 0,1 a 0,5% em peso de Fe, de 0,1 a 1,0% em peso de Mn, de 3 a 15% em peso de Si, de 0,005 a 0,15% em peso de Ti e de 0,1 a 7% em peso de Zn e o restante de Al. Em outra modalidade, o revestimento de liga de alumínio compreende de 0,15 a 0,6% em peso de Cu, de 0,1 a 0,4% em peso de Fe, de 0,2 a 0,7% em peso de Mn, de 5 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e 0,5 a 5% em peso de Zn e o restante de Al. Ainda em outra modalidade, o revestimento de liga de alumínio compreende de 0,15 a 0,3% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,3 a 0,5% em peso de Mn, de 7 a 10% em peso de Si, de 0,005 a 0,13% em peso de Ti e 0,5 a 3,5% em peso de Zn e o restante de Al. Em qualquer uma das modalidades acima, o revestimento de liga de alumínio pode compreender adicional e opcionalmente um ou mais dentre 0,001 a 0,3% em peso de Mg, de 0,001 a 0,01 % em peso de Ni ou 0,001 a 0,05% em peso de Sr, Na ou Ca.
[007] O material pode estar em uma forma de uma folha, que compreende o revestimento em um lado da folha ou em ambos os lados da folha. Outra modalidade exemplificativa da presente invenção é um processo para preparar um material de alumínio que compreende um núcleo de liga de alumínio e um revestimento de liga de alumínio, que compreende: fundir a liga de revestimento; laminar a liga de revestimento a uma espessura requerida, assim, produzir a liga de revestimento laminada; montar a liga de revestimento laminada em pelo menos um lado de uma liga de núcleo laminado; e unir por laminação a quente a liga de revestimento laminada na liga de núcleo laminado. As variações dos processos acima podem compreender a fundição por fusão pelo processo FUSION™ (Novelis, Atlanta, EUA) do núcleo de liga de alumínio e o revestimento de liga de alumínio. Os processos acima podem compreender, antes da fundição, preparar a liga de revestimento a partir da sucata de alumínio com a adição de Si ou a partir de uma combinação de sucata de alumínio e alumínio para fundição. De modo mais geral, o revestimento liga de alumínio pode conter sucata metal de alumínio reciclado.
[008] Outra modalidade exemplificativa da presente invenção é um processo que compreende unir por brasagem pelo menos uma forma de liga de alumínio fabricada a partir de um material de acordo com as modalidades da presente invenção com uma segunda forma de liga de alumínio. Os objetos fabricados por um processo que compreende união por brasagem também estão incluídos dentro do escopo das modalidades da presente invenção. Exemplos de tais objetivos são um núcleo aquecedor, um evaporador, um radiador, um condensador, um tubo, um cano ou uma tubagem.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[009] A Figura 1 é um desenho que ilustra de modo esquemático uma liga de alumínio em folha revestida adequada para brasagem.
[0010] A Figura 2 é um esquema que ilustra um diagrama de fase de silício.
[0011] A Figura 3 é uma reprodução da série eletroquímica potencial.
[0012] A Figura 4 é uma plotagem em barras que ilustra os resultados de um cálculo ThermoCalc de temperaturas de derretimento de uma faixa de ligas de alumínio.
[0013] A Figura 5 é um esquema que ilustra um processo de fundição genérica/laminação a quente adequado para a produção de ligas de alumínio em folha. Reproduzido com a permissão de NSW HSC Online © NSW Department of Education and Communities e Charles Sturt University, 2011.
[0014] A Figura 6 é uma fotografia de um exemplo de um resfriador de óleo.
[0015] A Figura 7 é uma fotografia de um exemplo de um radiador. [0016] A Figura 8 é uma fotografia de um exemplo de placas de evaporador.
[0017] A Figura 9 é uma fotografia de um exemplo de um evaporador.
[0018] A Figura 10 é uma fotografia que mostra anéis de tamanhos variados, arames, bobina de arame e outros formatos que podem ser usados como enchimento durante brasagem de componentes não revestidos.
[0019] A Figura 11 mostra, no painel A, uma imagem esquemática de um corte transversal de uma folha de alumínio em multicamada exemplificativa, e, no painel B, uma imagem esquemática de um corte transversal de um tubo formado a partir de uma folha do tipo mostrado no painel A.
[0020] A Figura 12 é um micro gráfico que ilustra uma comparação de duas ligas experimentais de alumínio de revestimento na condição de "como fusão". O painel A mostra uma seção longitudinal através de um lingote "como fundido" de uma liga de alumínio convencional AA4343 + 1% de Zn modificado com Sr. O painel B mostra uma seção longitudinal através de um lingote "como fundido" de um revestimento liga de alumínio de acordo com uma modalidade da presente invenção. [0021] A Figura 13 é um micro gráfico que ilustra a comparação das folhas de brasagem produzidas a partir de cada liga de revestimento mostrada na Figura 12. O painel A mostra uma seção longitudinal de uma liga em folha revestida na qual a liga de alumínio convencional AA4343 + 1% de Zn modificado com Sr é revestida em um lado da liga de núcleo X902. O painel B mostra uma seção longitudinal de liga de revestimento de variante 2 revestida em liga de núcleo X902.
[0022] A Figura 14 é um micro gráfico que mostra a comparação pós-brasagem das amostras mostradas na Figura 13.
[0023] A Figura 15 é uma imagem esquemática que ilustra o teste "ângulo em cupom".
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0024] Nessa descrição, é feita referência a ligas identificadas por números AA e outras designações relacionadas, como "série”. Para um entendimento do sistema de designação de número mais comumente usado na nomeação e identificação de alumínio e suas ligas, consultar "International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys" ou "Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot”, ambos publicados por The Aluminum Association.
[0025] Entre outras coisas, este documento descreve materiais de alumínio em multicamada inovadores que compreendem um núcleo de liga de alumínio e revestimento de liga de alumínio. Esses materiais de alumínio em multicamada podem ser referidos como "ligas de alumínio revestidas”. Os materiais de alumínio em multicamada inovadores descritos no presente documento podem ser fabricados como folhas, com o revestimento em um ou ambos os lados da folha, em cujo caso os mesmos podem ser referidos como "ligas de alumínio em folha revestida", "folhas de alumínio revestidas", "ligas de folha revestida" ou por outros termos relacionados, no singular ou no plural. O termo "liga de alumínio de revestimento" e termos similares usados no presente documento são mais amplos em escopo em comparação com o termo "liga de alumínio em folha revestida" e termos similares. Em outras palavras, as ligas de alumínio em folha revestida são um subconjunto de ligas de alumínio revestidas.
[0026] As ligas de alumínio revestidas, incluindo ligas de alumínio em folha revestida, podem possuir várias composições e propriedades. Algumas dessas propriedades podem ser conferidas pela composição química do núcleo e de camadas de revestimento, embora outras propriedades possam ser conferidas pelos processos de manufatura ou fabricação usados na produção ou cação de ligas de alumínio revestidas.
[0027] As ligas de alumínio em folha revestida descritas no presente documento são adequadas para os processos de fabricação ou manufatura que requerem a união de superfícies de metal por brasagem. A brasagem é um processo de união de metal no qual o metal de enchimento é aquecido acima de um ponto de derretimento e distribuído entre duas ou mais partes que se ajustam proximamente por ação capilar. Em essência, quando as ligas de alumínio revestidas descritas no presente documento são usadas em um processo de brasagem, o revestimento derrete e se torna o metal de enchimento que está disponível para fluir por ação capilar para pontos de contato entre os componentes que são abrasados. Deve ser entendido que não é necessário que ambas ou todas as partes sejam juntadas para que seja feita a brasagem de uma liga em folha revestida. Pelo menos em alguns casos, é suficiente que apenas uma parte dessas partes que sejam unidas para serem feitas de uma liga em folha revestida. Por exemplo, um estoque de tubo revestido pode ser unido a uma liga de rebarba não revestida em um radiador ou um evaporador. Em outro exemplo, uma rebarba revestida pode ser unida a um tubo de extrusão não revestido em um condensador. Os usos das ligas de alumínio em folha revestida em brasagem e os processos e resultados relacionados, como os objetos fabricados de acordo com o processo de manufatura que envolve brasagem, são geralmente referidos como "aplicações de brasagem”.
[0028] A presente invenção permitiu a conclusão de modo inesperado de que certas ligas usadas tradicionalmente para fundição, em vez de para revestimento, podem ser usadas como ligas de revestimento em ligas de alumínio revestidas adequadas para aplicações de brasagem. Essas "ligas de fundição" tradicionais contêm níveis muito mais altos de um ou mais dentre Fe, Cu, Mg, Mn, Ni, Si, Ti, ou Zn que as ligas de revestimento convencionalmente usadas em aplicações de brasagem. O uso dessas "ligas de fundição" tradicionais como ligas de revestimento em ligas de alumínio revestidas para aplicações de brasagem resulta em um número de vantagens discutidas em mais detalhes neste documento. A presente invenção está incorporada nas ligas de alumínio revestidas inovadoras descritas no presente documento, incluindo ligas de alumínio em folha revestida, e nos processos relacionados à manufatura e uso dessas ligas de alumínio revestidas inovadoras. Algumas das modalidades da presente invenção são processos para fabricar ou manufaturar as ligas de alumínio revestidas inovadoras. Algumas outras modalidades da presente invenção são processos para usar ligas de alumínio revestidas, que envolvem brasagem. A presente invenção inclui formas ou objetos que abrasaram juntas produzidas com o uso das ligas de alumínio revestidas inovadoras descritas no presente documento. LIGAS DE ALUMÍNIO REVESTIDAS
[0029] As ligas de alumínio revestidas inovadoras de acordo com as modalidades da presente invenção diferem das ligas de alumínio revestidas convencionais adequadas para aplicações de brasagem em que as ligas de alumínio revestidas inovadoras contêm pelo menos uma camada de revestimento de uma liga de alumínio que contém níveis mais altos de um ou mais dentre Fe, Cu, Mg, Mn, Ni, Si, Ti ou Zn que as ligas de revestimento usadas convencionalmente em aplicações de brasagem. As ligas de alumínio revestidas inovadoras descritas no presente documento podem ser fabricadas como ligas de folha revestida que compreendem o núcleo e o revestimento em um ou ambos os lados da folha.
[0030] Os termos "revestimento”, "revestido”, "camada de revestimento”, e os termos relacionados são usados geralmente para se referir a uma camada de superfície relativamente delgada de uma liga de alumínio em multicamada. Os termos "núcleo”, "camada de núcleo" e os termos relacionados são usados para se referir a uma camada relativamente mais espessa de uma liga de alumínio em multicamada. A liga de alumínio em folha revestida pode ter camadas de revestimento em ambos os lados da folha, cujo caso, uma camada de núcleo é, de fato, uma camada interna do material em multicamada. Entretanto, uma liga em folha revestida também pode ter revestimento em apenas um lado da folha, em cujo case a camada de núcleo também pode estar em uma superfície. A camada de núcleo e camada de revestimento ou camadas tipicamente têm diferentes composições químicas. Uma liga em folha revestida pode ter duas camadas de revestimento diferentes com composições e propriedades diferentes.
[0031] Deve ser entendido que ligas de alumínio revestidas adequadas para aplicações de brasagem não contêm necessariamente apenas uma camada de núcleo e uma ou duas camadas de revestimento. As ligas de alumínio revestidas podem conter outras camadas, algumas das quais podem ser referidas como "intercamadas”, "camadas externas”, "forros" e por outros termos relacionados. Esse conceito é ilustrado em alguns exemplos discutidos e mostrados nesse documento. Alguns exemplos de ligas de alumínio revestidas são ilustrados nas Figuras 1 e 11. As ligas de alumínio em folha revestida podem ter 2, 3, 4, 5, 6 ou mais camadas distintas, sendo que cada uma tem uma certa função. De modo mais geral, uma liga de alumínio em folha revestida pode ter tantas camadas quanto puderem ser empilhadas e unidas juntamente em uma ou mais operações. No contexto comercial, um possível fator limitante é o custo de produção e/ou sucata gerada durante a produção de ligas em multicamada, que pode ser tornar muito alta com o crescente número de camadas para que a liga em multicamada seja comercialmente viável. No contexto de ligas de alumínio em folha revestida adequadas para aplicações de brasagem, uma ou mais das camadas de revestimento são a porção da folha que derrete durante um ciclo de brasagem. Um forro pode ser uma camada que não se espera ser derretida durante um ciclo de brasagem e pode conferir alguns outros benefícios, como resistência à corrosão ou força aumentada, na liga de alumínio em multicamada. Um núcleo também pode incluir múltiplas camadas, como uma ou mais intercamadas em um ou ambos os lados da principal camada de núcleo. [0032] A composição do revestimento adequada para aplicações de brasagem, que pode ser denominada "liga de alumínio de brasagem”, "liga de revestimento de brasagem”, "liga de revestimento para brasagem" e outros termos relacionados é ilustrada na Tabela 1 (a, b, c). O teor dos elementos listados na Tabela 1 pode ser abrangido pelas faixas delimitadas por um limite de faixa inferior e um limite de faixa superior mostrados na Tabela 1. Um limite de faixa inferior pode ser delineado por expressões "igual a ou mais que" (sinal >) ou "mais que" (sinal >), ou outros sinais e expressões relacionadas, como as "a partir de", "mais alto que" etc. Um limite de faixa superior pode ser delineado por expressões "igual a ou menor que" (sinal <), "menor que" (sinal <) ou outros sinais e expressões relacionados, como "até”, "menor que”, etc. Outros tipos de expressões também podem ser usadas para delinear as faixas, como "entre”, "na faixa de”, etc. Quando uma faixa é delineada apenas pelo limite de faixa superior, deve ser entendido que, em alguns exemplos que se encaixam em tal faixa, um elemento em questão pode não estar presente, pode não estar presente em quantidades detectáveis, ou pode estar presente em quantidades tão baixas que as mesmas não são reconhecidas de modo convencional como significativas no campo de ligas de alumínio. Deve ser entendido que o termo "restante" pode ser usado para descrever o teor de alumínio (Al) nas ligas de alumínio descritas no presente documento. Também deve ser entendido que alguns dos outros aditivos e/ou elementos podem estar presentes na liga de alumínio, que não estejam necessariamente listados na Tabela 1. Geralmente, ligas de alumínio e termos relacionados e nomenclatura são documentados em um documento publicado por The Aluminum Association, a saber, "Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions in the Form of Castings and Ingot".
[0033] A presença e o teor de um ou mais elementos incluídos na Tabela 1, assim como alguns outros elementos não necessariamente listados na Tabela 1, podem afetar as propriedades do revestimento de liga de alumínio de acordo com os princípios gerais conhecidos no campo da metalurgia e brevemente resumidos abaixo. Portanto, é possível mudar as propriedades da camada de revestimento e da liga de alumínio de revestimento que incorporam a camada de revestimento variando-se a presença e o teor de um ou mais dos elementos, alguns dos quais são discutidos abaixo.
[0034] Cu: O Cu em solução sólida aumenta a força de uma liga de alumínio. Dependendo da concentração, o Cu pode ter um efeito na resistência à corrosão de uma liga de alumínio. Por exemplo, nas ligas de alumínio revestidas de acordo com algumas modalidades da presente invenção, o Cu em solução sólida pode aumentar a resistência à corrosão baixando-se a dispersão entre o potencial de corrosão (ASTM G69 SCE) da matriz e as partículas de Si no sistema eutético. A camada de revestimento das ligas de alumínio revestidas de acordo com as modalidades da presente invenção podem compreender, em alguns exemplos não limitantes, de 0,1 a 0,3, de 0,1 a 0,6, de 0,1 a 1,0, de 0,15 a 0,3, de 0,15 a 0,6 0,15 a 0,1, de 0,5 a 1,0, >0,5, mas <1,0, de 0,55 a 1,0 ou 0,6 a 1,0% em peso de Cu. O teor de Cu na camada de revestimento pode estar não especificado em algumas modalidades da presente invenção, embora possa continuar a estar presente na camada de revestimento.
[0035] Fe: Quantidade relativamente pequenas de Fe podem estar presentes na solução sólida em uma liga de alumínio após o processamento. O Fe pode ser uma parte de constituintes intermetálicos que podem conter Mn, Si, e outros elementos. Frequentemente, é benéfico controlar o teor de Fe em uma liga de alumínio para evitar grandes constituintes, que não contribuem para as propriedades benéficas da liga, como uma ductilidade à fratura. Em ligas de revestimento convencionais, o teor de Fe é mantido baixo para evitar a formação de AlF e Si Beta que esteja em forma de agulha. As ligas de alumínio usadas para a camada de revestimento nas modalidades da presente invenção podem tolerar níveis de Fe mais altos que os aceitos convencionalmente. A camada de revestimento das ligas de alumínio revestidas de acordo com as modalidades da presente invenção pode compreender em alguns exemplos não limitantes de 0,1 a 0,4, de 0,1 a 0,5, de 0,2 a 0,4 ou 0,2 a 0,5% em peso de Fe. O teor de Fe na camada de revestimento pode estar não especificado em algumas modalidades da presente invenção, embora possa continuar a estar presente na camada de revestimento.
[0036] Mg: O Mg é geralmente adicionado para força em ligas de alumínio. Em aplicações de brasagem, o Mg pode ser adicionado para melhorar a brasagem a vácuo em que ajuda a quebrar o óxido de superfície, para que o metal de enchimento possa umedecer superfície adjacentes. Entretanto, isto é, devido à Brasagem em Atmosfera Controlada (CAB), em que o Mg reage com o fluxo para criar agulhas sólidas de K2MgF4 e de MgF2 durante o ciclo de brasagem. Geralmente, a inclusão de Mg não é um requisito para uma liga de revestimento de acordo com as modalidades da presente invenção, mas a presença de Mg pode ser necessária, desejada ou opcional em algumas modalidades. Isto é, o Mg pode não necessariamente estar presente (em outras palavras, pode ou não pode estar presente ou pode estar opcionalmente presente) na camada de revestimento das ligas de alumínio revestidas de acordo com as modalidades da presente invenção. Mesmo assim, a camada de revestimento das ligas de alumínio revestidas de acordo com as modalidades da presente invenção podem compreender opcionalmente em alguns exemplos não limitantes de 0,00 a 0,1, de 0,00 a 0,2, de 0,00 a 0,3, de 0,00 a 0,5, de 0,00 a 1,5, de 0,001 a 0,1, de 0,001 a 0,2, de 0,001 a 0,3, de 0,001 a 0,5, de 0,001 a 1,5, de 0,005 a 0,1, de 0,005 a 0,2, de 0,005 a 0,3, de 0,005 a 0,5, de 0,005 a 1,5, de 0,005 a 0,1, de 0,005 a 0,2, de 0,005 a 0,3, de 0,005 a 0,5, de 0,005 a 1,5, de 0,1 a 0,2, de 0,1- 0,3, de 0,1 a 0,5, de 0,1 a 1,5, de 0,2 a 0,3, de 0,2 a 0,5 ou 0,2 a 1,5% em peso de Mg. Para ser adequada para a brasagem CAB, a liga de revestimento necessita conter tipicamente < 0,2% em peso de Mg, a não ser que fluxos especiais sejam usados para limitar ou eliminar a formação das agulhas de KMgF2. Para ser adequada para brasagem a vácuo, a liga de revestimento necessita conter tipicamente de aproximadamente 0,2 a 1,5% em peso de Mg. Para ser adequada para o processo de Borg-Warner, a liga de revestimento necessita conter tipicamente até aproximadamente 0,5% em peso de Mg. O teor de Mg na camada de revestimento pode estar não especificado em algumas modalidades da presente invenção, embora possa continuar a estar presente na camada de revestimento.
[0037] Mn: O Mn em solução sólida aumenta força de uma liga de alumínio e move o potencial de corrosão em direção a um estado mais catódico. O dispersoide (FeMn)-Al6 ou AliõMn3Si2 aumenta a força de uma liga de alumínio por aumento de força de partícula, quando presente em uma dispersão fina e densa. O Mn presente nas ligas de revestimento usadas nas modalidades da presente invenção pode promover a formação da fase de AlFe MnSi Cúbica Alfa, que está em formato robusto ou acicular. Dependendo da composição e da taxa de solidificação, Fe, Mn, Al e Si se combinam durante a solidificação para formar vários constituintes intermetálicos, isto é, partículas dentro da microestrutura, como Aliõ(Fe Mn)sSi2 ou AlõFeSi ou AlsFeMg3Si6, para nomear alguns. A camada de revestimento das ligas de alumínio revestidas de acordo com as modalidades da presente invenção pode compreender em alguns exemplos não limitantes de 0,1 a 0,45, de 0,1 a 0,50, de 0,1 a 0,7, de 0,1 a 1, de 0,2 a 0,45, de 0,2 a 0,5, de 0,2 a 0,7, de 0,2 a 1, de 0,3 a 0,45, de 0,3 a 0,5, de 0,3 a 0,7, de 0,3 a 1, >3, mas <0,1, de 0,35 a 0,45, de 0,35 a 0,5, de 0,35 a 0,7, de 0,35 a 1, de 0,4 a 0,45, de 0,4 a 0,5, de 0,4 a 0,7 ou 0,4 a 1% em peso de Mn. O teor de Mn na camada de revestimento pode estar não especificado em algumas modalidades da presente invenção, embora ainda possa estar presente na camada de revestimento.
[0038] Ni: O Ni forma NiAh; que é altamente catódico em ligas de alumínio. Em algumas modalidades da presente invenção, portanto, é benéfico ter baixos níveis de Ni na liga de revestimento. Não obstante os limites da composição mostrados na Tabela 1 (a, b, c), deve ser entendido que o teor de Ni pode ser mais alto em materiais pós-brasagem produzidos através do processo de Borg- Warner ou em aplicações que não envolveriam ambientes corrosivos em que a presença de NiAI3 seria danosa. A inclusão de Ni não é um requisito para uma liga de revestimento de acordo com as modalidades da presente invenção. Isto é, o Ni pode não necessariamente estar presente (em outras palavras, pode ou não pode estar presente ou pode estar opcionalmente presente) na camada de revestimento das ligas de alumínio revestidas de acordo com as modalidades da presente invenção. Mesmo assim, a camada de revestimento das ligas de alumínio revestidas de acordo com as modalidades da presente invenção pode opcionalmente compreender em alguns exemplos não limitantes de 0,00 a 0,01, de 0,001 a 0,01, de 0,005 a 0,01% em peso de Ni. O teor de Ni na camada de revestimento pode estar não especificado em algumas modalidades da presente invenção, embora possa continuar a estar presente na camada de revestimento.
[0039] Si: O Si é usado em uma concentração diferente para permitir uma variedade de faixas de derretimento necessárias para diferentes aplicações de brasagem, conforme ilustrado pelo diagrama de fase de silício mostrada na Figura 2. A camada de revestimento das ligas de alumínio revestidas de acordo com as modalidades da presente invenção pode compreender em alguns exemplos não limitantes de 3 a 8, de 3 a 10, de 3 a 12, de 3 a 15, de 5 a 7, de 5 a 8, de 5 a 10, de 5 a 12, de 5 a 15, de 7 a 8, de 7 a 10, de 7 a 12, de 7 a 15, de 8 a 10, de 8 a 12 ou 8 a 15% em peso de Si. O teor de Si na camada de revestimento pode estar não especificado em algumas modalidades da presente invenção, embora possa continuar a estar presente na camada de revestimento.
[0040] Ti: O Ti pode melhorar a resistência à corrosão quando presente na faixa de 0,1 a 0,22% em peso em uma liga de alumínio. Como um elemento peritético, o Ti está concentrado no centro das células após a ressolidificação. A camada de revestimento das ligas de alumínio revestidas de acordo com as modalidades da presente invenção pode compreender em alguns exemplos não limitantes de 0,005 a 0,13, de 0,005 a 0,15, de 0,01 a 0,13 ou 0,01 a 0,15% em peso de Ti. O teor de Ti na camada de revestimento pode estar não especificado em algumas modalidades da presente invenção, embora possa continuar a estar presente na camada de revestimento.
[0041] Zn: O Zn é tipicamente adicionado a ligas de alumínio para mover o potencial de corrosão em direção à extremidade anódica da escala, conforme ilustrado por Electrochemical Potential Series mostrado na Figura 3. O Zn pode ser um elemento de aumento de força, quando elementos como Cu e Mg estiverem presentes, como em ligas da série 7000. Por exemplo, Al 7000 forjado contém entre 3,0 a 9,7% de Zn; ligas de fundição da série 7000 contém entre 2,7 e 8% Zn. A camada de revestimento das ligas de alumínio revestidas de acordo com as modalidades da presente invenção pode compreender em alguns exemplos não limitantes de 0,1 a 3,0, de 0,1 a 3,25, de 0,1 a 3,5, de 0,1 a 5, de 0,1 a 7,0, de 0,5 a 3,0, de 0,5 a 3,25, de 0,5 a 3,5, de 0,5 a 5, de 0,5 a 7,0, de 1,0 a 3,0, de 1,0 a 3,25, de 1,0 a 3,5, de 1,0 a 7,0 ou de 1,0 a 5,0, >3, mas <5, de 3,25 a 5, de 3,5 a 5, de 3,75 a 5, 4 a 5, 4,25 a 5, 4,75 a 5, de 1,0 a 7,0, >3, mas <7, de 3,25 a 7, de 3,5 a 7, de 3,75 a 7, de 4 a 7, 4,25 a 7, de 4,75 a 7, de 5 a 7, de 1,0 a 7,5, >3, mas <7,5, de 3,25 a 7,5, de 3,5 a 7,5, de 3,75 a 7,5, de 4 a 7,5, de 4,25 a 7,5, de 4,75 a 7,5, de 5 a 7,5, de 1,0 a 8,0, >3, mas <8, de 3,25 a 8, de 3,5 a 8, de 3,75 a 8, de 4 a 8, de 4,25 a 8, de 4,75 a 8 ou 5 a 8% em peso de Zn. O teor de Zn na camada de revestimento pode estar não especificado em algumas modalidades da presente invenção, embora possa continuar a estar presente na camada de revestimento.
[0042] Sr, Na, Ca: Sr, Na ou Ca são geralmente adicionados a ligas de AISi para modificar as partículas de Si proveniente a partir de formato em agulha para formato esférico fino. Os metais Sr e Na são o mais benéfico durante fundição direta em conquilha, em que as taxas de solidificação são relativamente baixas. O Sr permanece por mais tempo no Al derretido e, assim, permite mais tempo antes da fundição acontecer, enquanto o Na comece a evaporar mais rápido a partir do metal derretido para restringir o tempo antes da fundição. Sr, Na ou Ca são eficazes na modificação de Si em ligas de AISi. Geralmente, a inclusão de Na, Ca ou Sr não é um requerimento para uma liga de revestimento de acordo com as modalidades da presente invenção, mas a presença de pelo menos um dentre Ca, Na ou Sr pode ser necessária, desejada ou opcional em algumas modalidades. Isto é, Ca, Na e/ou Sr pode não necessariamente estar presentes (em outras palavras, podem ou não podem estar presentes ou podem estar opcionalmente presentes) na camada de revestimento das ligas de alumínio revestidas de acordo com as modalidades da presente invenção. Mesmo assim, a camada de revestimento das ligas de alumínio revestidas de acordo com as modalidades da presente invenção podem compreender opcionalmente em alguns exemplos não limitantes de 0,000 a 0,002, de 0,00 a 0,02, de 0,00 a 0,025, de 0,00 a 0,03, de 0,00 a 0,05, de 0,001 a 0,002, de 0,001 a 0,025, de 0,001 a 0,03, de 0,001 a 0,05, de 0,005 a 0,025, de 0,005 a 0,03, de 0,005 a 0,05% em peso de Sr, Na ou Ca. O teor de Sr, Na ou Ca também pode ser mais alto que o especificado nas faixas acima. O teor de Sr, Na ou Ca na camada de revestimento pode estar não especificado em alguma modalidade da presente invenção, embora possa estar presente na camada de revestimento.
[0043] Alguns dos elementos listados na Tabela 1a estão presentes opcionalmente nas modalidades preferenciais exemplificativas da liga de revestimento para brasagem de acordo com a presente invenção. Esses elementos e seus teores exemplificativos estão listados na Tabela 1c. Alguns dos elementos listados na Tabela 1a estão necessariamente presentes em modalidades preferenciais exemplificativas da liga de revestimento para brasagem de acordo com a presente invenção. Esses elementos e seus teores exemplificativos estão listados na Tabela 1b.
[0044] Algumas modalidades ilustrativas da composição da camada de revestimento ("revestimento de liga de alumínio") das ligas de alumínio revestidas são fornecidas abaixo. Na primeira modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,1 a 1,0% em peso de Cu, de 0,1 a 0,5% em peso de Fe, de 0,1 a 1,0% em peso de Mn, de 3 a 15% em peso de Si, de 0,005 a 0,15% em peso de Ti e de 0,1 a 7% em peso de Zn. Na segunda modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,15 a 0,6% em peso de Cu, de 0,1 a 0,4% em peso de Fe, de 0,2 a 0,7% em peso de Mn, de 5 a 12% em peso de Si, de 0,005 a 0,13% em peso de Ti e de 0,5 a 5% em peso de Zn. Na terceira modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,15 a 0,3% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,3 a 0,5% em peso de Mn, de 7 a 10% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e de 0,5 a 3,5% em peso de Zn. Na terceira modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,15 a 0,3% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,3 a 0,5% em peso de Mn, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e de 0,5 a 3,5% em peso de Zn.
[0045] Na quinta modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,1 a 1% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,3 a 0,5% em peso de Mn, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e >3, mas <7% em peso de Zn. Na sexta modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,1 a 1% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,3 a 0,5% em peso de Mn, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e de 3,25 a 7% em peso de Zn. Na sétima modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,55 a 1,0% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,3 a 0,5% em peso de Mn, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e >3, mas <7% em peso de Zn. Na oitava modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,55 a 1% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,3 a 0,5% em peso de Mn, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e de 3,25 a 7% em peso de Zn. Na nona modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,55 a 1,0% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,35 a 0,5% em peso de Mn, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e >3, mas <7% em peso de Zn. Na décima modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,55 a 1% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,35 a 0,5% em peso de Mn, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e de 3,25 a 7% em peso de Zn. Na décima primeira modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,1 a 1,0% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,35 a 0,5% em peso de Mn, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e >3, mas <7% em peso de Zn. Na décima segunda modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,1 a 1% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,35 a 0,5% em peso de Mn, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e de 3,25 a 7% em peso de Zn.
[0046] Na décima terceira modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,1 a 1% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,35 a 1% em peso de Mn, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e >3, mas <7% em peso de Zn. Na décima quarta modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,1 a 1% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,35 a 1% em peso de Mn, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e de 3,25 a 7% em peso de Zn. Na décima quinta modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,55 a 1,0% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,35 a 1% em peso de Mn, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e >3, mas <7% em peso de Zn. Na décima sexta modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,55 a 1% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,35 a 1% em peso de Mn, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e de 3,25 a 7% em peso de Zn. Na décima sétima modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,55 a 1,0% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,35 a 1% em peso de Mn, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e >3, mas <7% em peso de Zn. Na décima oitava modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,55 a 1% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,35 a 1% em peso de Mn, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e de 3,25 a 7% em peso de Zn. Na décima nona modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,1 a 1,0% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,35 a 1% em peso de Mn, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e >3, mas <7% em peso de Zn. Na vigésima modalidade, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,1 a 1% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,35 a 1% em peso de Mn, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e de 3,25 a 7% em peso de Zn.
Tabela 1a. Composição Da De Revestimento Para Brasagem (Teor De Elemento Em % Em Peso) Tabela 1b. Exemplos Do Teor Dos Elementos Presentes Na Liga De Revestimento Para Brasagem (Teor De Elemento Em % Em Peso) Tabela 1c. Exemplos Do Teor Dos Elementos Opcionalmente Presentes Na Liga De Revestimento Para Brasagem (Teor De Elemento Em % Em Peso) [0047] Deve ser entendido que em algumas variações das modalidades das ligas de revestimento descritas acima, no texto e nas Tabelas, incluindo da primeira até a vigésima modalidade exemplificativa, o restante das composições da liga de revestimento é Al e impurezas inevitáveis. Por exemplo, (que pode ser aplicado a cada uma das modalidades), uma vigésima modalidade pode ser um revestimento de liga de alumínio que contém de 0,1 a 1% em peso de Cu, de 0,2 a 0,4% em peso de Fe, de 0,35 a 1% em peso de Mn, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,01 a 0,15% em peso de Ti e de 3,25 a 7% em peso de Zn e o restante de Al. Entretanto, em algumas outras variações, mesmo se uma modalidade for descrita como tendo "restante de Al”, as modalidades das ligas de revestimento descritas acima podem compreender constituintes adicionais, como nas variações exemplificativas discutidas abaixo.
[0048] Na primeira variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,001 a 0,3% em peso de Mg. Na segunda variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,005 a 0,5% em peso de Mg. Na terceira variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,1 a 1,5% em peso de Mg. Na quarta variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,00 a 0,1% em peso de Mg. Na quinta variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,00 a 0,01% em peso de Ni. Na sexta variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,001 a 0,01% em peso de Ni. Na sétima variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,005 a 0,001% em peso de Ni. Na oitava variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,001 a 0,05% em peso de pelo menos um dentre Sr, Na ou Ca. Na nona variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,001 a 0,03% em peso de pelo menos um dentre Sr, Na ou Ca. Na décima variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,001 a 0,025% em peso de pelo menos um dentre Sr, Na ou Ca. Na décima primeira variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,000 a 0,002% em peso de pelo menos um dentre Sr, Na ou Ca. Na décima segunda variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,01 a 0,025% em peso de pelo menos um dentre Sr, Na ou Ca. Na décima terceira variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,005 a 0,05% em peso de pelo menos um dentre Sr, Na ou Ca. Na décima quarta variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,001 a 0,05% em peso de Sr. Na décima quinta variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,001 a 0,03% em peso de Sr. Na décima sexta variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,001 a 0,025% em peso de Sr. Na décima sétima variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,000 a 0,002% em peso de Sr. Na décima oitava variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,01 a 0,025% em peso de Sr. Na décima nona variação da primeira até a vigésima modalidade, a liga de revestimento contém opcionalmente de 0,005 a 0,05% em peso de Sr.
[0049] Deve ser entendido que as variações das modalidades descritas acima podem se aplicar não apenas às modalidades acima, mas também a outras modalidades do revestimento de liga de alumínio. Adicionalmente, deve ser entendido que cada uma das variações pode ser empregada separadamente em uma combinação adequada com outras variações. Isto é, as modalidades do revestimento de liga de alumínio podem conter variações de um ou mais dentre teor de Mg, teor de Ni, teor de Sr, teor de Na ou teor de Ca. Como uma ilustração, um revestimento de liga de alumínio pode conter de 0,1 a 1,0% em peso de Cu, de 0,1 a 0,5% em peso de Fe, de 0,1 a 1,0% em peso de Mn, de 3 a 15% em peso de Si, de 0,005 a 0,15% em peso de Ti, e 0,1 a 7% em peso de Zn e 0,001 a 0,3% em peso de Mg e o restante de Al. O restante do revestimento de liga de alumínio pode ser alumínio e impurezas normais ou outros constituintes também podem estar presentes na liga de revestimento. Por exemplo, a liga de revestimento pode conter, adicionalmente aos elementos especificados acima, de 0,001 a 0,01% em peso de Ni e/ou de 0,001 a 0,005% de Sr. Em outro exemplo, um revestimento de liga de alumínio contém de 0,2 a 0,3% em peso de Cu, de 0,2 a 0,3% em peso de Fe, <0,1% em peso de Mg, <0,6% em peso de Mn, de 0,005 a 0,01% em peso de Ni, de 7 a 12% em peso de Si, de 0,05 a 0,15% em peso de Ti, 0 a 3,5% em peso de Zn e 0,01 a 0,025% em peso de Sr e o restante de Al. Deve ser entendido que outros constituintes também podem estar presentes na liga de revestimento.
[0050] Em alguns casos, o revestimento de liga de alumínio de acordo com as modalidades da presente invenção pode ser especificado pode ser especificado apenas com o uso dos limites superiores para o teor do elemento constituinte. Em um exemplo ilustrativo, o revestimento de liga de alumínio é descrito como contendo <1,0% em peso de Cu, <0,5% em peso de Fe, <1,5% em peso de Mg, <1,0% em peso de Mn, <0,01% em peso de Ni, <15% em peso de Si, <0,15% em peso de Ti, <7% em peso de Zn e o restante de Al. Em outro exemplo ilustrativo, um revestimento de liga de alumínio contém <1,0% em peso de Cu, <0,5% em peso de Fe, <0,2% em peso de Mg, <1,0% em peso de Mn, <0,01% em peso de Ni, <15% em peso de Si, <0,15% em peso de Ti, <7% em peso de Zn e <0,05% em peso de Sr e o restante de Al. Em mais um exemplo, um revestimento de liga de alumínio é descrito como contendo <1,0% em peso de Cu, <0,5% em peso de Fe, <0,2% em peso de Mg, <1,0% em peso de Mn, <0,051% em peso de Ni, <15% em peso de Si, <0,15% em peso de Ti, <7% em peso de Zn e <0,05% em peso de pelo menos um dentre Sr, Na ou Ca e o restante de Al. Nos exemplos ilustrativos acima, o limite inferior do teor de elemento constituinte pode ou não ser 0, 0,00, ou 0,000% em peso, dependendo do elemento específico.
[0051] Deve ser entendido que os exemplos acima de faixas não são limitantes. Em alguns casos, os elementos acima podem estar presentes nas quantidades que estão fora das faixas acima ou podem não estar presentes. Deve ser entendido que o elemento é designado como "não presente" ou "ausente" ou quando o teor do elemento é descrito como "0% em peso", "0,00% em peso", "0,000% em peso", o elemento em questão pode não estar presente, pode não estar presente em quantidades detectáveis ou pode estar presente em tais baixas quantidades que nos mesmos não são convencionalmente reconhecidos como significativos no campo de ligas de alumínio. Também deve ser entendido que, em alguns casos, um elemento pode não ser especificado na descrição de uma liga. Deve ser entendido que, em tais casos, o elemento pode estar presente em diversas quantidades ou não estar presente.
[0052] As ligas de alumínio de revestimento descritas no presente documento contêm uma liga de alumínio de núcleo. Uma liga de alumínio de núcleo pode ser qualquer liga em série de 3xxx ou 6xxx que pode ser abrasiva sem derretimento ou dissolução excessiva devido a sua faixa de derretimento inerente. As ligas de alumínio de núcleo podem ser as ligas comumente descritas como "Vida Longa", o que significa que as mesmas usam um mecanismo para diminuir a corrosão através do núcleo. Um exemplo de tal mecanismo é descrito nas Patentes n— U.S. 5.041.343 e 5.037.707. Conforme discutido nessas patentes, uma fita de precipitação densa se forma durante o ciclo de brasagem no núcleo adjacente à interface entre a liga de núcleo e a liga de revestimento. Essa fita de precipitação densa é sacrificial ao núcleo durante a corrosão diminuindo, desse modo, a corrosão do núcleo. A presença e o teor de um ou mais elementos além de alumínio na liga de alumínio de núcleo podem afetar propriedades da liga de alumínio de núcleo de acordo com os princípios gerais conhecidos no campo de metalurgia e brevemente resumidos anteriormente nesse documento. Portanto, é possível alterar as propriedades do núcleo e da liga de alumínio de revestimento que incorpora o núcleo variando-se a presença e o teor de um ou mais dos elementos, alguns dos quais são discutidos abaixo. A liga de alumínio de núcleo das ligas de alumínio de revestimento de acordo com as modalidades da presente invenção pode compreender em alguns exemplos não limitantes 0,0 a 0,7, 0,05 a 0,7 ou 0,1 a 0,4% em peso de Fe. A presença de Fe na liga de alumínio de núcleo é opcional e o teor de Fe pode ser caracterizado como uma impureza em alguns casos. A liga de alumínio de núcleo das ligas de alumínio de revestimento de acordo com as modalidades da presente invenção pode compreender em alguns exemplos não limitantes 0,005 a 0,7, 0,1 a 0,8 ou 0,4 a 0,7% em peso de Cu. A liga de alumínio de núcleo das ligas de alumínio de revestimento de acordo com as modalidades da presente invenção pode compreender em alguns exemplos não limitantes 0,3 a 1,5, 0,5 a 1,8 ou 1,2 a 1,6% em peso de Mn. A liga de alumínio de núcleo das ligas de alumínio de revestimento de acordo com as modalidades da presente invenção pode compreender em alguns exemplos não limitantes 0,001 a 0,2, 0,1 a 0,15 ou 0,13 a 0,3% em peso de Ti. A presença de Zn no núcleo é opcional. A liga de alumínio de núcleo das ligas de alumínio de revestimento de acordo com as modalidades da presente invenção pode compreender em alguns exemplos não limitantes 0,00 a 2,0, 0,00 a 1,0, 0,001 a 2,0 ou 0,001 a 1,0% em peso de Zn. A presença de Mg no núcleo é opcional. A liga de alumínio de núcleo das ligas de alumínio de revestimento de acordo com as modalidades da presente invenção pode compreender em alguns exemplos não limitantes 0,0 a 0,5% em peso de Mg ou 0,001 a 1,5% em peso de Mg. Os exemplos de liga de alumínio de núcleos são descritos, por exemplo, na Patente no U.S. 4.649.087. Em uma modalidade exemplificativa, uma liga de alumínio de núcleo contém 0,005 a 0,7% em peso de Cu, 0,0 a 0,7% em peso de Fe, 0,3 a 1,5% em peso de Mn, 0,0 a 1,5 % em peso de Mg, 0,13 a 0,3% em peso de Ti e 0,0 a 0,8% de Si, Al restante.
Propriedades E Vantagens [0053] Convencionalmente, o revestimento nas ligas de alumínio de revestimento usado para aplicações de brasagem é produzido a partir de alumínio para fundição de pureza comercial, ao qual Si é adicionado. O revestimento por brasagem convencional tipicamente contém entre 7 e 12% de Si e < 0,25% de Fe. Mg pode estar presente se a liga for usada em aplicações de brasagem a vácuo. Outros elementos estão tipicamente presentes em tais ligas de revestimento convencionais em níveis residuais, como <0,05% em peso ou menos que 0,005% em peso. O metal para fundição de pureza comercial, que é exigido para produção das ligas de revestimento convencionais acima devido a sua alta pureza, é mais expansivo que o metal secundário ou reciclado.
[0054] As ligas de alumínio forjado não são usadas como ligas de revestimento para aplicações de brasagem devido ao fato de que as mesmas são possivelmente consideradas inferiores em qualidade e consistência. Em geral, um número limitado de ligas de revestimento de brasagem é tradicionalmente usado no campo de metalurgia de alumínio e nos campos relacionados. Por exemplo, para brasagem de atmosfera inerte, as ligas como AA4343, 4045 e 4047 são as ligas de revestimento mais comumente usadas. As ligas de revestimento por brasagem convencional têm uma faixa de derretimento definida e relativamente bem conhecida, conforme as mesmas incluem principalmente Al, Si e possivelmente Zn ou Mg. Os diagramas de fase determinaram a escolha das ligas adequadas para brasagem na indústria de alumínio. Referência, por exemplo, a "Multicomponent Phase Diagrams: Applications for Commercial Aluminum Alloys" Elsevier, 2005, ISBN 0-080-44537-3.
[0055] Surpreendentemente, a presente invenção revela que ligas de alumínio forjado podem ser vantajosamente recicladas e usadas como uma liga de revestimento em ligas de alumínio de revestimento para aplicações de brasagem. As ligas de alumínio forjado também podem ser vantajosamente combinadas com material para fundição de alta pureza convencional e usadas como liga de revestimento em ligas de alumínio de revestimento para aplicações de brasagem. Desse modo, as modalidades da presente invenção incorporam uma liga de revestimento que pode ser derivada de uma mistura de alumínio para fundição com a adição de diversas sucatas de liga de alumínio limpa. Uma liga de revestimento de brasagem incorporada às modalidades da presente invenção também pode ser produzida a partir de sucata de alumínio limpa, a qual Si é adicionado para produzir uma liga com a faixa de derretimento desejada. As ligas de revestimento descritas no presente documento têm uma ou mais outras vantagens sobre as ligas de revestimento convencionais, particularmente quando usadas na fabricação de materiais de folha para aplicações compatíveis com brasagem.
[0056] A presente invenção permite a reciclagem de alumínio forjado que facilita a produção de laminação e fundição comercial. O termo "reciclagem" e termos relacionados são usados no presente documento para descrever uma noção que fabricou anteriormente objetos ou ligas de alumínio preparados a partir de tais ligas pode ser combinado e tratado por processos metalúrgicos para fabricar de modo comercial e tecnológico ligas de alumínio úteis, que podem ser caracterizadas como "recicladas". As ligas de brasagem de revestimento incorporadas às modalidades da presente invenção podem conter até 100% ou alumínio reciclado ou "sucata". Em alguns casos, o único elemento adicional a ser adicionado à sucata de alumínio para produzir as ligas de revestimento recicladas é Si a fim de alcançar teor exigido de Si para a faixa de derretimento desejada, como 7,5% de Si ou 10% de Si. Em alguns outros casos, outros elementos adicionais podem ser adicionados.
[0057] Usar alumínio reciclado forjado como um componente de ligas de revestimento pode reduzir o custo das ligas de alumínio de folha de revestimento inovadoras para aplicações de brasagem. O exemplo a seguir é incluído para ilustrar esse ponto. Se um preço de $1.500 por tonelada é definido para alumínio para fundição, então, a sucata de alumínio é provável de ser vendida por aproximadamente metade do preço acima. Quando as ligas de alumínio de folha de revestimento são produzidas comercialmente, a sucata é gerada regulando-se e descartando-se diversas porções de um lingote, lâmina laminado a quente ou material laminado a frio. Essa sucata, após derreter novamente, é uma mistura tanto de revestimento quanto de núcleo. Se o revestimento for fabricado a partir de alumínio para fundição mais Si e o núcleo for uma liga alta de Mn, Cu, então, a sucata tem uma composição em algum lugar entre as ligas de revestimento e de núcleo, dependendo da espessura de revestimento original geral e em que ponto no processamento o material foi sucatado. As ligas de revestimento empregadas nas ligas de alumínio de revestimento de acordo com as modalidades da presente invenção podem ser preparadas a partir de tal sucata após a adição de Si, com o preço resultante na situação hipotética acima sendo menor que o alumínio para fundição (por exemplo, aproximadamente 10, 20, 30 ou 40% menor).
[0058] Uma vantagem das ligas de revestimento incorporadas às modalidades da presente invenção é que os filetes ou revestimento residual produzidos após a brasagem podem resistir à corrosão melhor que os filetes ou o revestimento residual produzidos por ligas de revestimento convencionais. A resistência à corrosão aprimorada se deve à presença de elementos adicionais nas ligas de revestimento usadas nas ligas de alumínio de revestimento da presente invenção em comparação às ligas de revestimento convencionais. Dois exemplos de tais elementos adicionais que podem afetar de modo benéfico as propriedades de corrosão dos filetes e do revestimento residual, que podem agir como revestimento anti-corrosão protetor nas partes e objetos submetidos à brasagem, são Cu e Mn. Cu e/ou Mn, quando presentes em solução sólida em uma liga de alumínio, elevam o potencial de corrosão de Al alfa. Isso reduz o espalhamento entre as partículas de Si, que são muito catódicas e Al alfa. A resistência à corrosão aumentada tem como base os princípios conhecidos, alguns dos quais são ilustrados no diagrama de corrosão reproduzido na Figura 3. Por exemplo, se um indivíduo considera que Si relativamente puro tem potencial de corrosão acoplado aberto ASTM G69 (consulte) de -170 mv e Al alfa sem Cu tem potencial de corrosão acoplado aberto na faixa de -760 a -740mv, então, adicionar 0,1% em peso. Cu para Al Alfa tornaria o mesmo mais catódico por cerca de 50 mv. Adicionar 1% em peso de Mn a Al alfa moveria o potencial de corrosão adicionalmente na direção catódica fechando, desse modo, a lacuna entre a matriz e as partículas de Si. Outros elementos além de Mg podem mover o potencial ainda mais quando presentes na liga de revestimento, de acordo com os princípios eletroquímicos conhecidos.
[0059] As ligas de revestimento aprimoradas incorporadas às ligas de alumínio de folha de revestimento descritas no presente documento são mais fortes que as ligas de revestimento convencionais devido à presença de um ou mais dos metais além do alumínio, conforme ilustrado na Tabela 1. Um ou mais elementos adicionais podem estar presentes na solução sólida e/ou em forma de constituinte. Dois exemplos de tais elementos adicionais que afetam a força dos filetes são Cu e Mn. As ligas de revestimento de brasagem comuns, que são produzidas a partir de Al substancialmente puro além de Si, são relativamente macios em comparação com as ligas de revestimento incorporadas às modalidades da presente invenção. A Tabela 2 mostra propriedades de tração de uma seleção de ligas de alumínio de revestimento convencionais (4043-0, 4343, 4045-O e 4047) e de ligas de alumínio de fundição exemplificativas (A413.0-F, A356 e A360.0-F) ilustrando, desse modo, as composições e propriedades que podem ser vantajosamente incorporadas às modalidades da presente invenção.
[0060] A força aumentada das ligas de revestimento incorporadas às modalidades da presente invenção minimiza a perda de revestimento espremendo-se para fora nas bordas de embalagens durante os processos de laminação tipicamente empregados na fabricação de ligas de folha de revestimento. As ligas de revestimento usadas nas modalidades da presente invenção também resistem ao espalhamento durante a laminação a quente e permitem reduções maiores por passe, que, em alguns casos, ajuda a reduzir o espalhamento na espessura de revestimento entre a borda e o centro, uma desvantagem comum de ligas de folha de revestimento convencionais. As ligas de revestimento incorporadas às ligas de folha de revestimento de acordo com as modalidades da presente invenção podem garantir espessura de revestimento mais consistente através da largura da folha de revestimento.
[0061] Os dados força em ligas 4343 e 4045 mostradas na Tabela 2 foram experimentalmente obtidas. Outros dados de força mostrados na Tabela 2 foram obtidos a partir de site da Web de dados apropriados de material MatWeb na seção não ferrosa, sob ligas de alumínio. As forças de ligas de fundição mostradas na Tabela 2 foram medidas em temperatura ambiente. Quando submetido a altas temperaturas, as ligas de Al se tornam mais macias. Como um exemplo, AAl lOO testado a temperatura ambiente tem forção de tensão máxima (UTS) de 90 MPa, enquanto o AAl lOO testado a 371 °C tem UTS de 14,5 MPa. O AA3003 tem UTS de aproximadamente 110 MPa a temperatura ambiente, mas UTS de 19 MPa a 371 °C. Portanto, deve ser entendido que a Tabela 2 serve como ilustração de propriedades de força a temperatura ambiente de ligas de alumínio de revestimento. As propriedades de força, como UTS, podem ser reduzidas tanto quanto 85 a 95% em temperaturas de laminação a quente, em comparação às mesmas propriedades medidas a temperatura ambiente. Os dados de tensão em temperatura diferente são mostrados nos materiais publicados pela Associação de Alumínio, a saber, Aluminum Standards e Data 1997, por exemplo, páginas 2 a 5, 2 a 7 e 2 a 9.
[0062] Ainda mais uma vantagem das ligas de alumínio incorporadas ao revestimento de liga de alumínio de ligas de alumínio de revestimento descritas no presente documento é que as mesmas podem derreter a temperatura mais baixa durante um processo de brasagem ou similar, quando comparado ao revestimento de brasagem convencional. Isso oferece um custo-benefício na fabricação de componentes de brasagem e/ou partes devido, por exemplo, aos dispêndios de energia reduzidos. Para ilustrar as temperaturas de derretimento reduzidas, a Tabela 3 e o gráfico de barras mostrado na Figura 4 foram gerados pelo software ThermoCalc (Thermo-Calc Software, Inc, McMurray PA) e mostram que as ligas de alumínio que contêm elementos adicionais derretem em temperatura significativamente reduzida que as ligas de alumínio com teor de Si similar, mas níveis inferiores de um ou mais elementos adicionais. Por exemplo, a liga 4343 a 7% em peso de Si derrete em uma faixa de temperatura de 573,5 °C (solidus, o que significa a temperatura na qual o metal começa a derreter) a 612,8 °C (líquido, o que significa a temperatura na qual o material é completamente derretido). Em comparação, uma liga de fundição, como A356 que contém um nível similar de Si, derrete em uma faixa de temperatura de 550 °C (solidus) a 607 °C (líquido).
[0063] Os exemplos a seguir são incluídos para ilustrar as propriedades e vantagens discutidas acima. Em um exemplo, o estoque de tubo para radiadores é comumente composto de uma liga de núcleo que é revestida entre 3% e 18% em relação à espessura total em um lado com uma liga de Al-Si (AA4343, AA4045 +/-Zn) e, além disso, possivelmente com uma liga de forro no lado oposto. Em outro exemplo, as placas de evaporador podem ser produzidas a partir da liga AA4343, cada revestimento de 5% a 15% em ambos os lados de uma liga de núcleo. Ambas as ligas de revestimento acima podem ser vantajosamente produzidas com o revestimento descrito no presente documento. Em geral, as exigências para a liga de revestimento é derreter e fluir na temperatura de brasagem exigida pelo fabricante na Tabela 2. As propriedades de tensão de ligas de alumínio exemplificativas.
Tabela 2 Propriedades De Tensão De Ligas De Alumínio Exemplificativas *YS = força de rendimento; **UTS = força de tensão máxima Tabela 3. Faixa De Derretimento Calculada Para Diversas Ligas De Alumínio *Favor, fazer referência à Tabela 4 para composições de "Variante 1", "Variante 3" e "Variante 4" de liga A356 [0064] e para oferecer uma certa força exigida após a brasagem, de modo que parte ou objeto abrasado possa suportar diversas condições de teste que demonstrem conformidade com as exigências de serviço, como pressão de ruptura, fadiga cíclica, resistência à corrosão, etc. Ter uma liga de brasagem que possa derreter e fluir a uma temperatura inferior diminui os custos de processos de brasagem, conforme os mesmos podem ser conduzidos a temperaturas de brasagem inferiores. Uma liga de revestimento mais forte e menos propensa à corrosão pode aprimorar vantajosamente as propriedades dos objetos fabricados a partir de tal liga, como um radiador ou um evaporador.
Processos [0065] Os processos para produzir ou fabricar as ligas de alumínio de revestimento descritas no presente documento, bem como para fabricar os objetos com o uso das ligas de alumínio de revestimento também são incluídos dentro do escopo da presente invenção. Um processo exemplificativo é esquematicamente ilustrado na Figura 5. O alumínio de revestimento descrito no presente documento pode ser fabricado pelos processos que incluem pelo menos algumas das etapas tecnológicas descritas e mostradas nesse documento. Deve ser entendido que as descrições e ilustrações dos processos contidos nesse documento são não limitantes. As etapas de processo descritas no presente documento podem ser combinadas e modificadas em diversas maneiras e empregadas de modo adequado para fabricar as ligas de alumínio de revestimento ou formas e objetos de tais ligas. As condições e etapas de processo que não são explicitamente descritas no presente documento, ainda comumente empregadas nas áreas de metalurgia e fabricação e processamento de alumínio, também podem ser incorporadas aos processos abrangidos dentro do escopo da presente invenção.
[0066] Uma tecnologia que pode ser incorporada adequadamente aos processos de acordo com as modalidades da presente invenção é "fundir por fusão", que também pode ser chamada pelo nome comercial de FUSION™ (Novelis, Atlanta, US), e é descrita, por exemplo, na Patente no U.S. 7.472.740. Em geral, fundir por fusão é um processo de fundir de um compósito ou lingote de metal de múltiplas camadas. Ao fundir pelo processo de FUSION™ (Novelis, Atlanta, US), é empregado para produção da liga de alumínio de revestimento descrito no presente documento, uma liga de revestimento é solidificada em uma ou ambas as superfícies de uma liga de núcleo parcialmente solidificada. Um processo de fundir por fusão tipicamente usa um molde com uma extremidade de alimentação e uma extremidade de saída. O metal derretido é adicionado à extremidade de alimentação e um lingote solidificado é extraído a partir da extremidade de saída do molde. As paredes divisoras são usadas para dividir a extremidade de alimentação em pelo menos duas câmaras de alimentação separadas. As paredes divisoras terminam acima da extremidade de saída do molde. Cada câmara de alimentação é adjacente a pelo menos uma outra câmara de alimentação. Para cada par de câmaras de alimentação adjacentes, uma corrente de uma primeira liga é alimentada a um dos pares de câmaras para formar um agrupamento de metal na primeira câmara. Uma corrente de uma segunda liga é alimentada através do segundo par de câmaras de alimentação para formar um agrupamento de metal na segunda câmara. O primeiro agrupamento de metal entra em contato com a parede divisora entre o par de câmaras para resfriar o primeiro agrupamento, de modo a formar uma superfície de autossustentação adjacente à parede visora. O segundo agrupamento de metal é, então, posto em contato com o primeiro agrupamento, de modo que o segundo agrupamento primeiro entra em contato com a superfície de autossustentação do primeiro agrupamento em um ponto em que a temperatura da superfície de autossustentação está abaixo da temperatura de solidus da primeira liga. Os dois agrupamentos de liga são unidos como duas camadas e resfriados para formar um compósito ou lingote de múltiplas camadas, que também podem ser chamadas como uma "embalagem". O lingote de múltiplas camadas obtido fundindo-se por fusão é incluído dentro do escopo das ligas de alumínio de revestimento descritas no presente documento.
[0067] Deve ser entendido que ligas de alumínio de múltiplas camadas podem ser produzidas pelos outros processos além de fundir por fusão. Por exemplo, a liga de revestimento pode ser fundida por fundição de resfriamento contínua (C.C.) ou direta (D.C.), laminada a quente para uma espessura exigida e, então, montada ou revestida em um ou ambos os lados de uma liga de núcleo ligando-se por laminação a quente. Desse modo, "banda laminada a quente" produzida pode ser laminada a frio para um laminado a frio ou recozido e calibre intermediário em diversas passagens para um calibre final.
[0068] A laminação a quente pode ser incorporada adequadamente aos processos de acordo com as modalidades da presente invenção. Por exemplo, as embalagens ou lingotes, produzidos pelo processo de resfriamento direto ou FUSION™, são aquecidos novamente a uma temperatura entre 450 °C e 550 °C e laminados a quente a um calibre intermediário de 2 a 10 mm. O reaquecimento pode ocorrer em uma fornalha propulsora durante um período de 5 a 10 horas ou em uma fornalha-poço durante um período de 15 a 24 horas. O processo de preaquecimento pode ser opcionalmente incorporado ao processo da presente invenção.
[0069] A laminação a frio também pode ser incorporada adequadamente aos processos de acordo com as modalidades da presente invenção. Dependendo do calibre final de laminação a quente, uma liga de alumínio de revestimento pode exigir mais ou poucos passes de laminação a frio. Por exemplo, laminar a frio pode envolver 1 a 6 passes de laminação a frio, dependendo do calibre de banda quente provido a partir da usinagem a quente. Esse número de passes frios não é limitado e pode ser ajustado de modo adequado dependendo, por exemplo, da espessura desejável da folha final. Uma espessura alcançada por laminação a frio pode estar entre 50 mícrons para 1 mm. Alguns exemplos de espessuras alcançadas por laminação a frio são 50 mícrons (tipicamente usados para materiais finos) e 200 mícrons e 1 mm para componentes de estoque de tubo.
[0070] O recozimento também pode ser incorporado aos processos de acordo com as modalidades da presente invenção. Por exemplo, uma liga de alumínio de folha de revestimento pode ser parcial ou completamente recozida para alcançar exigências de maleabilidade adequadas.
[0071] As ligas de alumínio de folha de revestimento são adequadas para aplicações de brasagem. Em conformidade, diversos processos de brasagem e etapas tecnológicas podem ser empregados adequadamente nas modalidades da presente invenção. A brasagem de partes de alumínio é geralmente descrita na Patente no U.S. 3.970.327. A brasagem inclui brasagem de sal, brasagem de CAB, brasagem a vácuo e brasagem banhada a Ni. A brasagem de uma liga de alumínio de folha de revestimento exige uma liga de revestimento que derrete a uma temperatura significativamente menor que a liga de núcleo. As ligas de revestimento de Al-Si de padrão comercial usadas para aplicações de brasagem geralmente começam a derreter em cerca de 575 °C a 577 °C e são completamente líquidas nas temperaturas entre 577 °C e 615 °C, dependendo do teor de Si. O núcleo tipicamente derrete a 645 °C e acima. As ligas de alumínio de revestimento da presente invenção se comportam de acordo com as exigências acima.
[0072] Além disso, devido ao fato de que os elementos adicionais presentes na camada de revestimento, as ligas de alumínio de revestimento descritas no presente documento podem ter vantajosamente um ponto de derretimento inferior do revestimento que as ligas de alumínio de revestimento convencionais usadas para aplicações de brasagem. Por exemplo, as simulações de ThermoCalc mostraram que o revestimento incorporado às ligas de folha de revestimento da presente invenção pode derreter a uma temperatura significativamente inferior que ligas de alumínio convencionais do mesmo teor de Si.
[0073] Em um processo exemplificativo, as duas formas fabricadas a partir de uma liga de alumínio de folha de revestimento são montadas, presas, opcionalmente fluidas, se a brasagem for realizada em uma atmosfera inerte e, então, por brasagem. O processo de brasagem pode ser um processo de brasagem a vácuo se o núcleo e o revestimento da liga de alumínio de folha de revestimento contiverem níveis adequados de Mg, geralmente de 0,25% a 1,5% em peso de Mg. Por exemplo, a brasagem pode ser conduzida a uma temperatura de 600 °C a 605 °C. Usos e Aplicações [0074] Os usos e aplicações das ligas de alumínio de revestimento descritas no presente documento são incluídos dentro do escopo da presente invenção, como são objetos, formas, aparelhos e fatores similares fabricados com ou que compreendem as ligas de alumínio de revestimento descritas no presente documento. Os processos para fabricar, produzir ou fazer tais objetos, formas, aparelhos e fatores similares também são incluídos dentro do escopo da presente invenção. [0075] Um objeto exemplificativo é um trocador de calor. Os trocadores de calor são produzidos pela montagem de partes que compreendem tubos, placas, aletas, coletores e sustentações laterais para listar alguns. Por exemplo, um radiador é construído a partir de tubos, aletas, coletores e sustentações laterais. Exceto pelas aletas, que são tipicamente desencapadas, o que significa não revestidas com uma liga de Al-Si, todas as outras partes de um trocador de calor são tipicamente revestidas com um revestimento de brasagem em um ou dois lados. Uma vez montada, uma unidade de trocador de calor é presa por bandagem ou tal dispositivo para prender a unidade junta através de fluxo e brasagem. A brasagem é comumente efetuada passando-se a unidade através de uma fornalha de túnel. A brasagem também pode ser realizada por imersão em sal derretido ou em um processo em batelada semi-batelada. A unidade é aquecida a uma temperatura de brasagem entre 590 °C e 610 °C, embebida em uma temperatura apropriada até que as juntas sejam criadas por ação capilar e, então, resfriadas abaixo da solidus do metal de preenchimento. A taxa de aquecimento é dependente do tipo de fornalha e o tamanho do trocador de calor produzido.
[0076] Alguns outros objetos exemplificativos que podem ser produzidos a partir das ligas da presente invenção são descritos e mostrados na Patente no U.S. 8.349.470. Alguns exemplos de tais objetos são uma placa de evaporador, um evaporador, um radiador, um aquecedor, um núcleo de aquecedor, um condensador, tubos condensadores, diversos tubos e canos, uma tubagem e alguns recursos estruturais, como sustentações laterais. Os usos das ligas de alumínio de brasagem de revestimento de acordo com a presente invenção não são limitados aos processos que envolvem ligas de revestimento de brasagem em ligas de núcleo ou ligas entre camadas. Por exemplo, as ligas de alumínio de brasagem de revestimento podem ser produzidas por anéis de preenchimento produzidos a partir de fio trefilado. Em outro exemplo, uma liga de brasagem de alumínio de revestimento produzida na forma de folha pode ser usada como calço de preenchimento. O material de calço pode ter uma espessura entre alguns mícrons e um milímetro, dependendo da aplicação. Algumas das modalidades acima são ilustradas nas Figuras 6 a 11.
[0077] Os exemplos a seguir servirão para ilustrar adicionalmente a presente invenção sem, ao mesmo tempo, no entanto, constituir qualquer limitação da mesma. Pelo contrário, deve ser claramente entendido que a estância pode ter tido diversas modalidades, modificações e equivalentes da mesma que, após a leitura da descrição no presente documento, podem se sugerir àqueles versados na técnica sem se afastar do espírito da invenção. Durante os estudos descritos nos exemplos a seguir, procedimentos convencionais foram seguidos, a menos que atestado ao contrário. Alguns dos procedimentos são descritos abaixo para propósitos de ilustração.
Tabela 4. Composição Das Ligas De Revestimento (% Em Peso) Exemplo 1 [0078] Essas variantes de uma liga de fundição similar a A356 foram produzidas e revestidas nos núcleos X902 ou X912. X902 é uma liga que contém nominal 1,4 a 1,6 de Mn, 0,5 a 0,65 de Cu, <0,15 de Si, <0,02 de Mg, <0,015 de Ti, todos em % em peso. X912 é uma liga que tem base X902 com 0,1% em peso de adição de Ti. Quatros ligas de revestimento convencionais de séries 4343 revestidas em núcleo X902 e X912 foram usadas como controles. As ligas de folha de revestimento foram processadas a 0,3 e 0,25 mm e, então, expostas a um ciclo de brasagem para se confirmar as ligas de revestimento derreteriam e fluiriam. A análise por ThermoCalc foi realizada para verificar faixa de revestimento e tipos de constituintes. As ligas testadas são caracterizadas nas Tabelas 3 e 4.
Exemplo 2 Comportamento Da Liga De Alumínio De Folha De Revestimento Mediante Condições De Brasagem [0079] Uma investigação do comportamento da liga de alumínio de folha de revestimento mediante condições de brasagem foi conduzida. A liga de revestimento de "Variante 2" (Tabela 4) foi testada. Uma liga de alumínio convencional AA4343 + 1 Zn modificada com Sr e revestimento em uma liga de núcleo X902 foi usada como um controle. A Figura 12 mostra as microestruturas das ligas "como revestimento" que são testadas. Notavelmente, a liga de "variante 2" não continha Sr, que é usado para modificar as partículas de Si no lingote conforme revestido de formato de agulha para formato esférico fino. Conforme visto no painel B, a liga "variante 2" "conforme revestido" continha partículas de Si maiores devido à ausência de Sr. A inclusão de Sr não é uma exigência para uma liga de revestimento a ser adequada para aplicações de brasagem. No entanto, o teste adicional de a fundição de tamanho comercial de lingotes é previsto para verificar se adições de Sr ou Na são desejáveis para fundição comercial.
[0080] Uma comparação das folhas de brasagem produzidas a partir de cada liga de revestimento é mostrada na Figura 13. O Painel A da Figura 13 mostra uma seção longitudinal de uma liga de folha de revestimento de controle. O Painel B de Figura 13 mostra uma seção longitudinal de liga de fundição variante 2. Os micrográficos mostrados na Figura 13 sustentam uma conclusão de que a liga de fundição variante exibe uma microestrutura similar àquela de uma liga de revestimento padrão. Embora a liga "variante 2" não contenha Sr para modificar as partículas de Si, a microestrutura resultante ainda era relativamente satisfatória e bem dispersa. Os lingotes usados no experimento foram fundidos direto em coquilha em um lingote pequeno de 9,53 x 22,86 x 60,96 centímetros (3,75 x 9 x 24 polegadas). A taxa de solidificação foi maior que aquela tipicamente observada em um lingote comercial, que pode ser 182,88 cm (6 pés) de largura por 60,96 cm (24 polegadas) de espessura por 609,6 cm (20 pés) de comprimento. No entanto, é previsto que as ligas de revestimento de acordo com as modalidades da presente invenção produzirão uma microestrutura adequada para aplicações de brasagem quando fundida em lingotes comerciais.
[0081] A Figura 14 é um micrográfico que mostra uma comparação após brasagem das amostras mostradas na Figura 13. As amostras fotografadas para a Figura 14 foram obtidas expondo-se os cupons das ligas de revestimento de amostra mostrados na Figura 13 a 602 °C a 606 °C embebendo, então, os mesmos por 3 minutos, o que significa que a temperatura foi "presa" entre 602 e 606 °C seguida por resfriamento a 570 °C antes de extrair as amostras da fornalha e resfriar a temperatura ambiente. Os cupons foram produzidos no laboratório e expostos a um ciclo de brasagem enquanto em uma orientação vertical. O Painel A mostra um micrográfico de uma seção longitudinal de revestimento convencional de AA4343 + 1 Zn. O Painel B mostra um micrográfico de uma seção longitudinal de revestimento de liga de revestimento variante 2 na liga de núcleo X902. Uma seção longitudinal significa que o plane de o polimento é paralelo à direção laminar e a vista mostrada na Figura é a espessura atravessante da folha.
[0082] A examinação dos micrográficos mostrados na Figura 14 revelou que em ambas as amostras, o revestimento fluiu de modo similar e um nível similar de metal de preenchimento residual estava presente na superfície após brasagem. Em ambos os casos, uma fita de precipitação densa se formou no núcleo adjacente à camada de superfície residual. Em conformidade, tanto a liga experimental quanto a liga de controle exibiram fluxo e derretimento apropriado no fundo de um cupom quando expostas em uma orientação vertical. Os resultados do teste sustentam uma conclusão de que as ligas da presente invenção podem preencher ou unir dois componentes por ação capilar durante um ciclo de brasagem.
Exemplo 3 Comportamento Da Liga De Alumínio De Folha De Revestimento No Teste De "Ângulo No Cupom" [0083] Um teste comumente chamado de um teste de "Ângulo no Cupom" é conduzido nas ligas descritas no exemplo anterior. Um cupom de cerca de 0,03 metros (1.25") quadrados é produzido a partir de cada liga de alumínio de folha de revestimento. Uma peça pequena de inclinação AA1100 é colocada em cada cupom. O cupom e o ângulo são fluidos por imersão em uma pasta fluida de 16% NOCOLOK™ (Solvay, Houston, US) de fluxo em água que contém um tensoativo ou, alternativamente, o fluxo é misturado em 100% de álcool isopropílico. Ambos os métodos de fluxo depositam cerca de 2 a 6 g/m2 de fluxo nas superfícies dos ângulos e dos cupons. Os ângulos e os cupons podem ser erguidos em uma extremidade ou na outra por um fio pequeno, conforme ilustrado na Figura 15 formando, desse modo, uma lacuna que pode ser preenchida pela liga de revestimento durante a brasagem. O teste é usado para detectar a habilidade das ligas de alumínio de folha de revestimento que são testadas para preencher uma lacuna de tamanho variante. O comprimento do filete resultante é avaliado após a brasagem. É observado que o metal de preenchimento preenche as lacunas completamente até o fio. Essa habilidade do metal de preenchimento mostra que o metal de preenchimento tem a fluidez apropriada para ser "puxado" pela ação capilar que se desenvolve entre as duas superfícies.
Exemplo 4 Teste De Corrosão De Ligas De Folha De Revestimento Experimentais [0084] Todas as ligas mostradas na Tabela 4 foram produzidas em ligas de folha de revestimento e testadas para resistência à corrosão. O teste de corrosão de ligas de folha de revestimento experimentais foi conduzido e mostrou que as variante 1, variante 2 e variante 3 de ligas de revestimento deixaram mais liga de preenchimento ressolidificado residual na superfície dos cupons, quando comparadas com revestimento de ligas padrão no mesmo núcleo. Esse resultado indicou que as variante 1, variante 2 e variante 3 ligas de revestimento experimentais foram menos anódicas à liga de núcleo que as ligas de revestimento padrão. Em conformidade, uma liga de folha de revestimento que compreende um revestimento experimental, que exemplifica modalidades da presente invenção, pode resistir à corrosão em juntas de brasagem melhor que a liga convencional. Os objetos de brasagem fabricados a partir de uma liga experimental podem durar mais tempo antes de falhar nas juntas de brasagem devido à corrosão, em comparação aos objetos fabricados a partir de ligas de folha de revestimento convencionais.
[0085] Todas as patentes, publicações e resumos citados acima são incorporados ao presente documento a título de referência em sua totalidade. As disposições e combinações diferentes dos elementos e dos recursos descritos no presente documento são possíveis. De modo similar, alguns recursos e subcombinações são úteis e podem ser empregados sem referência a outros recursos e subcombinações. Diversas modalidades da invenção foram descritas no cumprimento dos diversos objetivos da invenção. Deve-se reconhecer que essas modalidades são meramente ilustrativas dos princípios da presente invenção. Inúmeras modificações e adaptações das mesmas serão rapidamente aparentes àqueles versados na técnica, sem que se desvie do caráter e âmbito da presente invenção.
REIVINDICAÇÕES

Claims (14)

1. Material de alumínio, caracterizado pelo fato de que compreende um núcleo de liga de alumínio que compreende 0,005 a 0,7% em peso de Cu, 0,3 a 1,5% em peso de Mn e 0,001 a 0,2% em peso de Ti, Al restante, e um revestimento de liga de alumínio, em que o revestimento de liga de alumínio compreende 0,1 a 1,0% em peso de Cu, 0,1 a 0,5% em peso de Fe, 0,1 a 1,0% em peso de Mn, 3 a 15% em peso de Si, 0,005 a 0,15% em peso de Ti e 0,1 a 7% em peso de Zn, Al restante.
2. Material de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento de liga de alumínio compreende 0,1 a 1,0% em peso de Cu, 0,1 a 0,5% em peso de Fe, 0,1 a 1,0% em peso de Mn, 3 a 15% em peso de Si, 0,005 a 0,15% em peso de Ti e >3 a <7% em peso de Zn, Al restante.
3. Material de alumínio de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o revestimento de liga de alumínio compreende adicionalmente 0,005 a 0,05% em peso de pelo menos um dentre Sr, Na ou Ca, Al restante.
4. Material de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o revestimento de liga de alumínio compreende 0,15 a 0,6% em peso de Cu, 0,1 a 0,4% em peso de Fe, 0,2 a 0,7% em peso de Mn, 5 a 12% em peso de Si e 0,01 a 0,15% em peso de Ti, Al restante.
5. Material de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o revestimento de liga de alumínio compreende 0,15 a 0,3% em peso de Cu, 0,2 a 0,4% em peso de Fe, 0,3 a 0,5% em peso de Mn, 7 a 10% em peso de Si e 0,005 a 0,13% em peso de Ti, Al restante.
6. Material de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o revestimento de liga de alumínio compreende adicionalmente um ou mais de 0,001 a 0,3% em peso de Mg ou 0,001 a 0,01% em peso de Ni, Al restante.
7. Material de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o material está em uma forma de uma folha que compreende o núcleo de liga de alumínio e que tem o revestimento de liga de alumínio em um lado da folha ou em ambos os lados da folha.
8. Processo para preparar o material de alumínio como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende: fundir o revestimento de liga de alumínio; laminar o revestimento de liga de alumínio a uma espessura exigida produzindo, desse modo, revestimento de liga de alumínio laminado; montar o revestimento de liga de alumínio laminado em pelo menos um lado do núcleo de liga de alumínio laminado; e, ligar por laminação a quente o revestimento de liga de alumínio laminado no núcleo de liga de alumínio laminado.
9. Processo para preparar o material de alumínio como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende fundir por fusão o núcleo de liga de alumínio e o revestimento de liga de alumínio.
10 . Processo de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente preparar, antes da fundição, o revestimento de liga de alumínio de sucata de alumínio com adição de Si ou de uma combinação de sucata de alumínio e alumínio para fundição.
11 . Processo, caracterizado pelo fato de que compreende unir por brasagem pelo menos uma primeira forma de liga de alumínio fabricada a partir do material de alumínio como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, com uma segunda forma de liga de alumínio.
12 . Processo para unir duas ou mais formas de alumínio por brasagem, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das duas ou mais formas de alumínio é fabricada a partir do material de alumínio como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, que compreende: montar e prender as duas ou mais formas de alumínio em conjunto; aquecer as duas ou mais formas de alumínio até uma temperatura de brasagem até que juntas sejam criadas entre as duas ou mais formas de alumínio por ação capilar; e, resfriar as duas ou mais formas de alumínio abaixo da solidus do revestimento de liga de alumínio.
13 . Processo de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que a temperatura de brasagem está entre 590 °C e 610 °C.
14 . Uso do material de alumínio como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que serve para brasagem.
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