BR112018008641B1

BR112018008641B1 - Liga de alumínio, método para produção de uma liga de alumínio, e, artigo

Info

Publication number: BR112018008641B1
Application number: BR112018008641-0A
Authority: BR
Inventors: Jyothi Kadali; Eider Alberto Simielli; Kevin Michael Gatenby
Original assignee: Novelis Inc
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2022-12-06
Also published as: ES2818603T3; US20170342536A1; CA3001504A1; CN108138273A; US10889882B2; JP6998865B2; MX2018004511A; KR102144203B1; EP3359701A1; KR20180056740A; AU2017269097A1; EP3359701B2; JP2018536088A; AU2017269097B2; ES2818603T5; CN115418533A; RU2711394C1; EP3359701B1; WO2017204877A1; BR112018008641A2

Abstract

LIGA DE ALUMÍNIO, COMPOSIÇÃO, MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE UMA LIGA DE ALUMÍNIO, E, ARTIGO. São fornecidos aqui materiais de liga de alumínio novos que são úteis na substituição de cobre em um permutador de calor. Os materiais de liga de alumínio também são úteis na fabricação de componentes de sistemas de aquecimento, ventilação, condicionamento de ar e refrigeração (HVAC&R) para unidades internas e externas. As ligas são bem adequadas para tubos em um permutador de calor. As ligas apresentam alta resistência e boa resistência à corrosão. Também são proporcionados aqui métodos para fazer os materiais de liga de alumínio.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório US 62/342.723, depositado em 27 de maio de 2016, que é incorporado aqui por referência em sua totalidade.

CAMPO

[002] Esta descrição refere-se aos campos da ciência dos materiais, química dos materiais, metalurgia, ligas de alumínio, fabricação de alumínio e campos relacionados. Mais especificamente, a descrição fornece novas ligas de alumínio que podem ser usadas em uma variedade de aplicações, incluindo, mas não se limitando a, componentes de fabricação de sistemas de aquecimento, ventilação, ar condicionado e refrigeração (HVAC&R) para unidades internas e externas.

FUNDAMENTOS

[003] Os componentes metálicos dos sistemas HVAC&R são propensos a exibir corrosão ao longo do tempo. Um exemplo específico é uma tubulação metálica. Durante quase um século, a tubulação metálica em sistemas HVAC&R foi feita de cobre, e o ataque de corrosão de tubos de cobre tem sido um problema importante com impacto substancial nos custos. A corrosão em tubos pode levar a um desempenho reduzido do sistema. Especificamente, a corrosão galvânica entre o tubo e a barbatana pode levar a vazamentos de tubos, o que faz com que o desempenho da unidade diminua.

[004] Métodos alternativos que aumentam o desempenho,eficiência energética e durabilidade dos componentes HVAC&R são desejáveis. A maioria dos projetos de equipamentos de refrigeração e HVAC&R são baseados em designs de aletas de tubo-placa redondas.Este design básico tem sido utilizado há quase 100 anos. O conceito foi aprimorado de várias maneiras para obter maior desempenho de transferência de calor. As soluções à base de alumínio, em particular, oferecem vantagens de design que oferecem muitos benefícios. Por exemplo, em permutadores de calor de alumínio, a corrosão do tubo ocorre muito mais devagar do que em um tubo de metal-cobre misturado e aletas de alumínio na unidade devido a um equilíbrio galvânico mais próximo entre a aleta e o tubo. No entanto, continua a haver uma demanda para um melhor desempenho.

[005] O desempenho desejado pode ser alcançado substituindo tubos de cobre por outros materiais. Substitutos atuais para tubulações de cobre HVAC&R incluem tubos recobertos de alumínio e tubos revestidos de zinco. No entanto, os tubos recobertos de alumínio requerem etapas de processamento adicionais devido à camada recoberta, o que aumenta o preço. Problemas semelhantes existem para tubos revestidos de zinco devido à etapa de economia adicional. Além disso, a vida de corrosão para tubos revestidos de zinco é esgotada uma vez que a camada zincada corrói durante o serviço.

SUMÁRIO

[006] As modalidades abrangidas da invenção são definidas pelas reivindicações, não neste sumário. Este sumário é uma visão geral de alto nível de vários aspectos da invenção e apresenta alguns dos conceitos que são ainda descritos na seção Descrição Detalhada abaixo. Este sumário não se destina a identificar características chaves ou essenciais da matéria reivindicada, nem se destina a ser utilizado isoladamente para determinar o escopo da matéria reivindicada. A matéria objeto deve ser compreendida por referência às porções apropriadas de todo o relatório descritivo, todo e qualquer desenho e cada reivindicação.

[007] São fornecidas aqui novas ligas de alumínio que são adequadas para substituir cobre em uma variedade de aplicações, incluindo aplicações de encanamento, aplicações HVAC&R, aplicações automotivas, aplicações industriais, aplicações de transporte, aplicações eletrônicas, aplicações aeroespaciais, aplicações ferroviárias, aplicações de embalagens e outros.

[008] As ligas de alumínio aqui descritas são substitutas adequadas para metais convencionalmente utilizados em unidades HVAC&R internas e externas. Por exemplo, as ligas de alumínio aqui descritas são substitutas adequadas para o cobre convencionalmente utilizado em componentes de sistemas HVAC&R, por exemplo tubulação de cobre. As ligas de alumínio aqui descritas proporcionam um melhor desempenho de corrosão e proporcionam economia de custos de materiais em comparação com o cobre. Como exemplos não limitativos, os tubos de liga de alumínio redondos ou de microcanais que contêm as ligas de alumínio aqui descritas podem substituir os tubos de cobre redondos nas unidades internas e externas HVAC&R.

[009] As ligas de alumínio aqui apresentadas apresentam alta resistência e resistência à corrosão. Em alguns exemplos, as ligas de alumínio aqui descritas compreendem os seguintes, todos em % em peso: Cu: cerca de 0,01% - cerca de 0,60%, Fe: cerca de 0,05% - cerca de 0,40%, Mg: cerca de 0,05% - cerca de 0,8%, Mn: cerca de 0,001% - cerca de 2,0%, Si: cerca de 0,05% - cerca de 0,25%, Ti: cerca de 0,001% - cerca de 0,20%, Zn: cerca de 0,001% - cerca de 0,20%, Cr: 0% - cerca de 0,05%, Pb: 0 % - cerca de 0,005%, Ca: 0% - cerca de 0,03%, Cd: 0% - cerca de 0,004%, Li: 0% - cerca de 0,0001% e Na: 0% - cerca de 0,0005%. Outros elementos podem estar presentes como impurezas a níveis de 0,03% individualmente, com as impurezas totais não superiores a 0,10%. O restante é alumínio. Em alguns exemplos, as ligas de alumínio aqui descritas compreendem os seguintes, todos em % em peso: Cu: cerca de 0,05% - cerca de 0,10%, Fe: cerca de 0,27% - cerca de 0,33%, Mg: cerca de 0,46% - cerca de 0,52%, Mn: cerca de 1,67% - cerca de 1,8%, Si: cerca de 0,17% - cerca de 0,23%, Ti: cerca de 0,12% - cerca de 0,17%, Zn: cerca de 0,12% - cerca de 0,17%, Cr: 0% - cerca de 0,01%, Pb: 0 % - cerca de 0,005%, Ca: 0% - cerca de 0,03%, Cd: 0% - cerca de 0,004%, Li: 0% - cerca de 0,0001%, Na: 0% - cerca de 0,0005%, outros elementos até 0,03% individualmente e até 0,10% no total, e o restante de Al. Em um caso, as ligas de alumínio contêm: Cu: cerca de 0,07%, Fe: cerca de 0,3%, Mg: cerca de 0,5%, Mn: cerca de 1,73%, Si: cerca de 0,2%, Ti: cerca de 0,15%, Zn: cerca de 0,15%, outros elementos 0,03% individualmente e 0,10% no total, e o restante de alumínio.

[0010] Opcionalmente, as ligas de alumínio aqui descritas têm uma condutividade elétrica acima de 40% com base no padrão internacional de cobre recozido (IACS) (por exemplo, cerca de 41% com base no IACS). As ligas de alumínio aqui descritas podem ter um potencial de corrosão de cerca de -735 mV. Opcionalmente, as ligas de alumínio aqui descritas têm uma resistência ao escoamento maior que cerca de 130 MPa e uma resistência à tração máxima maior que cerca de 185 MPa. As ligas de alumínio podem estar com uma têmpera H ou uma têmpera O.

[0011] São também proporcionados métodos de produção de umaliga de alumínio. Os métodos incluem as etapas de fundir uma liga de alumínio como aqui descrito para formar uma liga de alumínio fundido, homogeneizar a liga de alumínio fundido, laminar a quente a liga de alumínio fundido para produzir uma folha de calibração intermediária, laminar a folha de calibração intermediária para produzir uma folha de calibração final e, opcionalmente, recozer a folha de calibração final.

[0012] São adicionalmente proporcionados aqui artigos de alumínio que compreendem uma liga de alumínio como aqui descrito.Os artigos de alumínio podem compreender um componente de permuta de calor (por exemplo, pelo menos um de um radiador, um condensador, um evaporador, um refrigerador de óleo, um refrigerador inter, um refrigerador de ar de carga ou um núcleo de aquecedor). Opcionalmente, o componente do permutador de calor compreende um tubo. O artigo de alumínio pode incluir uma unidade HVAC&R interna ou uma unidade HVAC&R externa. O artigo de alumínio pode incluir estoque de calha, tubulação de irrigação ou um veículo marítimo.

[0013] Também são proporcionados aqui artigos que compreendem um tubo formado a partir de um artigo de alumínio como aqui descrito e uma aleta formada a partir de uma liga de alumínio da série 7xxx (por exemplo, AA7072) ou de uma liga de alumínio da série 1xxx (por exemplo, AA1100), em que a aleta é unida ao tubo por brasagem.

[0014] Outros aspectos, objetos e vantagens se tornarão evidentes após a consideração da descrição detalhada dos exemplos não limitativos que se seguem.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015] A Figura 1 é um gráfico que mostra a resistência ao escoamento (YS), a resistência à tração final (UTS) e o alongamento (EI) para Liga A exemplificativa e ligas de comparação.

[0016] A Figura 2 mostra imagens da Liga A exemplificativa e das ligas de comparação após a exposição ao Teste de Ácido Acético de Água do Mar (SWAAT) por uma semana.

[0017] A Figura 3 mostra imagens da Liga A exemplificativa e das ligas de comparação após a exposição SWAAT por uma semana.

[0018] A Figura 4 mostra imagens da Liga A exemplificativa e das ligas de comparação após exposição SWAAT por uma semana.

[0019] A Figura 5 mostra imagens da Liga A exemplificativa e das ligas de comparação após a exposição SWAAT por quatro semanas.

[0020] A Figura 6 mostra imagens da Liga A exemplificativa e das ligas de comparação após a exposição SWAAT por quatro semanas.

[0021] A Figura 7 mostra imagens da Liga A exemplificativa e das ligas de comparação após exposição SWAAT por quatro semanas.

[0022] A Figura 8 mostra imagens de cobre acoplado a uma aleta AA7072 (painel A) e cobre acoplado a uma aleta AA1100 (painel B) após a exposição das condições SWAAT por quatro semanas.

[0023] A Figura 9 mostra imagens da Liga A exemplificative acoplada a uma aleta AA7072 (painel A) e uma Liga A exemplificativa acoplada a uma aleta AA1100 (painel B) após a exposição das condições SWAAT durante quatro semanas.

[0024] A Figura 10 é uma imagem digital que mostra uma amostra sem qualquer fissura após um teste Wrap Bend.

[0025] A Figura 11 é uma imagem digital que mostra uma amostra contendo fissuras seguindo um teste Wrap Bend.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0026] São aqui descritas novas ligas de alumínio e métodos de utilização das ligas. As ligas descritas aqui apresentam propriedades tais que as ligas podem substituir cobre (Cu) em qualquer aplicação para a qual o cobre é adequado. Por exemplo, as ligas descritas aqui podem substituir os tubos de cobre tradicionalmente utilizados em sistemas HVAC&R, incluindo tubos em unidades de HVAC&R internas e externas. As ligas também podem ser usadas para substituir as ligas extrudadas existentes e também podem ser usadas para outras aplicações brasadas, tais como radiadores, condensadores, refrigeradores de óleo e núcleos de aquecedor (por exemplo, quando o teor de magnésio (Mg) é mantido a menos de 0,5 em peso. %). As ligas aqui descritas podem ser recobertas de um lado ou de ambos os lados e usadas nas aplicações acima mencionadas. As ligas têm vida mais longa e maior resistência do que os tubos de alumínio recobertos e revestidos de zinco atualmente disponíveis como substitutos para tubos de cobre. Além disso, as ligas descritas aqui podem ser usadas em aplicações industriais gerais, incluindo estoque de calha e tubulação de irrigação. Em alguns exemplos adicionais, as ligas aqui descritas podem ser usadas em aplicações de transporte, por exemplo, em veículos marítimos (por exemplo, veículos para embarcações de água), automóveis, veículos comerciais, aeronaves ou aplicações ferroviárias. Ainda em outros exemplos, a liga aqui descrita pode ser utilizada em aplicações eletrônicas, por exemplo em fontes de energia e dissipadores de calor, ou em qualquer outra aplicação desejada.

Definições e Descrições

[0027] Tal como aqui utilizado, os termos “invenção”, “a invenção”, “esta invenção” e “a presente invenção” se destinam a se referir amplamente a toda a matéria deste pedido de patente e as reivindicações abaixo. As declarações contendo estes termos devem ser entendidas não para limitar a matéria aqui descrita ou limitar o significado ou o escopo das reivindicações de patente abaixo.

[0028] Nesta descrição, pode ser feita referência às ligas identificadas por números de AA e outras designações relacionadas, como “série” ou “1xxx”. Para uma compreensão do sistema de designação de números mais comumente utilizado na nomeação e identificação de alumínio e suas ligas, consulte “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 pela The Aluminium Association.

[0029] Tal como aqui utilizado, o significado de “um”, “uma” e “o/a” inclui referências singulares e plurais a menos que o contexto dite claramente o contrário.

[0030] Tal como aqui utilizado, o significado de “externo” refere-se a uma colocação que não está totalmente contida em qualquer estrutura produzida por seres humanos e que está exposta a condições ambientais geológicas e meteorológicas, como ar, radiação solar, vento, chuva, aguaceiro, neve, chuva gelada, gelo, granizo, tempestades de poeira, umidade, aridez, fumaça (por exemplo, fumaça de tabaco, fumaça de incêndio industrial, fumaça de incinerador industrial e fumaça de fogo selvagem), poluição atmosférica, escape de combustível fóssil, escape de biocombustível, sais (por exemplo,, alto teor de sal em regiões próximas de um corpo de água salgada), radioatividade, ondas eletromagnéticas, gases corrosivos, líquidos corrosivos, metais galvânicos, ligas galvânicas, sólidos corrosivos, plasma, incêndio, descarga eletrostática (por exemplo, relâmpagos), materiais biológicos (por exemplo, resíduos animais, saliva, óleos excretados e vegetação), partículas de sopro de vento, mudança de pressão barométrica e mudança de temperatura diurna.

[0031] Tal como aqui utilizado, o significado de “interno” refere-se a uma colocação contida em qualquer estrutura produzida por humanos, opcionalmente com condições ambientais controladas.

[0032] Tal como aqui utilizado, o significado de “temperature ambiente” pode incluir uma temperatura de cerca de 15°C a cerca de 30°C, por exemplo cerca de 15°C, cerca de 16°C, cerca de 17°C, cerca de 18°C, cerca de 19°C, cerca de 20°C, cerca de 21°C, cerca de 22°C, cerca de 23°C, cerca de 24°C, cerca de 25°C, cerca de 26°C, cerca de 27°C, cerca de 28°C, cerca de 29°C, ou cerca de 30°C.

[0033] É feita referência neste pedido a têmpera ou condição da liga. Para uma compreensão das descrições de têmpera de liga usadas mais comumente, ver “American National Standards (ANSI) H35 on Alloy and Temper Designation Systems.” Uma condição ou têmpera F refere-se a uma liga de alumínio como fabricada. Uma condição ou têmpera O refere-se a uma liga de alumínio após o recozimento. Uma condição ou têmpera Hxx, também referida aqui como uma têmpera H, se refere a uma liga de alumínio após laminação a frio com ou sem tratamento térmico (por exemplo, recozimento). As têmperas H adequadas incluem as têmperas HX1, HX2, HX3 HX4, HX5, HX6, HX7, HX8 ou HX9.

[0034] Todas as faixas aqui descritas devem ser entendidas como englobando todas e quaisquer subfaixas incluídas nas mesmas. Por exemplo, uma faixa declarada de “1 a 10” deve ser considerada para incluir todas e quaisquer subfaixas entre (e inclusive) o valor mínimo de 1 e o valor máximo de 10; ou seja, todas as subfaixas começando com um valor mínimo de 1 ou mais, por exemplo, 1 a 6,1, e terminando com um valor máximo de 10 ou menos, por exemplo, de 5,5 a 10.

Composições de liga

[0035] Descrevem-se aqui as ligas de alumínio que apresentam alta resistência à corrosão e alta resistência. As ligas de alumínio e seus componentes são descritos em termos de sua composição elementar em percentagem em peso (peso %). Em cada liga, o restante é alumínio, com um % em peso máxima de 0,1% para a soma de todas as impurezas.

[0036] Em alguns exemplos, as ligas aqui descritas contêm o seguinte, tudo em % em peso: cobre (Cu): cerca de 0,01% - cerca de 0,60% (por exemplo, cerca de 0,01% - cerca de 0,6%, cerca de 0,05% - cerca de 0,6%, cerca de 0,05 % - cerca de 0,55%, cerca de 0,05% - cerca de 0,50%, cerca de 0,05% - cerca de 0,40%, ou cerca de 0,05% - cerca de 0,30%); ferro (Fe): cerca de 0,05% - cerca de 0,40% (por exemplo, cerca de 0,1% - cerca de 0,4%, cerca de 0,2% - cerca de 0,4%, cerca de 0,05% - cerca de 0,33%, cerca de 0,2% - cerca de 0,33% ou cerca de 0,27% - cerca de 0,33%); magnésio (Mg): cerca de 0,05% - cerca de 0,8% (por exemplo, cerca de 0,1% - cerca de 0,8%, cerca de 0,3% - cerca de 0,8%, cerca de 0,3% - cerca de 0,6%, cerca de 0,3% - cerca de 0,52%, cerca de 0,46% - cerca de 0,52%, ou cerca de 0,46% - cerca de 0,8%); manganês (Mn): cerca de 0,001% - cerca de 2,0% (por exemplo, cerca de 0,1% - cerca de 2,0%, cerca de 0,5% - cerca de 2,0%, cerca de 1,0% - cerca de 2,0%, cerca de 1,5% - cerca de 2,0%, cerca de 0,5% - cerca de 1,8%, cerca de 1,0% - cerca de 1,8%, cerca de 1,5% - cerca de 1,8%, ou cerca de 1,67% - cerca de 1,8%); silício (Si): cerca de 0,05% - cerca de 0,25% (por exemplo, cerca de 0,10% - cerca de 0,30%, cerca de 0,10% - cerca de 0,23%, cerca de 0,17% - cerca de 0,30% ou cerca de 0,17% - cerca de 0,23%); titânio (Ti): cerca de 0,001% - cerca de 0,22% (por exemplo, cerca de 0,01% - cerca de 0,20%, cerca de 0,05% - cerca de 0,20%, cerca de 0,1% - cerca de 0,20%, cerca de 0,12% - cerca de 0,20%, cerca de 0,01% - cerca de 0,17%, cerca de 0,5% - cerca de 0,17%, cerca de 0,1% - cerca de 0,17%, ou cerca de 0,12% - cerca de 0,17%); zinco (Zn): cerca de 0,001% - cerca de 0,22% (por exemplo, cerca de 0,01% - cerca de 0,20%, cerca de 0,05% - cerca de 0,20%, cerca de 0,1% - cerca de 0,20%, cerca de 0,12% - cerca de 0,20%, cerca de 0,01% - cerca de 0,17%, cerca de 0,5% - cerca de 0,17%, cerca de 0,1% - cerca de 0,17%, ou cerca de 0,12% - cerca de 0,17%); cromo (Cr): 0% - cerca de 0,05% (por exemplo, 0% - cerca de 0,01%); chumbo (Pb): 0% - cerca de 0,01% (por exemplo, 0% - cerca de 0,005%); cálcio (Ca): 0% - cerca de 0,06% (por exemplo, 0% - cerca de 0,03%); cádmio (Cd): 0% - cerca de 0,01% (por exemplo, 0% - cerca de 0,004%, 0% - cerca de 0,006%, 0% - cerca de 0,008%, cerca de 0,001% - cerca de 0,004%, cerca de 0,001% - cerca de 0,006%, cerca de 0,001% - cerca de 0,008%, ou cerca de 0,001% - cerca de 0,01%); lítio (Li): 0% - cerca de 0,001% (por exemplo, 0% - cerca de 0,0001%, 0% - cerca de 0,0004%, 0% - cerca de 0,0008%, cerca de 0,00005% - cerca de 0,0001%, cerca de 0,00005% - cerca de 0,0004%, cerca de 0,00008% - cerca de 0,0001%, ou cerca de 0,00005% - cerca de 0,001%); e sódio (Na): 0% - cerca de 0,001% (por exemplo, 0% - cerca de 0,0005%, 0% - cerca de 0,0007%, ou cerca de 0,001% - cerca de 0,0005%, cerca de 0,001% - cerca de 0,007%). Outros elementos podem estar presentes como impurezas a níveis de 0,03% individualmente, com as impurezas totais não superiores a 0,10%. O restante é alumínio.

[0037] Em alguns casos, as ligas contêm o seguinte, todos em % em peso: Cu: cerca de 0,01% - cerca de 0,60%, Fe: cerca de 0,05% - cerca de 0,40%, Mg: cerca de 0,05% - cerca de 0,8%, Mn: cerca de 0,001% - cerca de 2,0%, Si: cerca de 0,05% - cerca de 0,25%, Ti: cerca de 0,001% - cerca de 0,20%, Zn: cerca de 0,001% - cerca de 0,20%, Cr: 0% - cerca de 0,05%, Pb: 0 % - cerca de 0,005%, Ca: 0% - cerca de 0,03%, Cd: 0% - cerca de 0,004%, Li: 0% - cerca de 0,0001% e Na: 0% - cerca de 0,0005%. Outros elementos podem estar presentes como impurezas a níveis de 0,03% individualmente, com as impurezas totais não superiores a 0,10%. O restante é alumínio.

[0038] Em alguns exemplos, as ligas contêm o seguinte, todos em % em peso: Cu: cerca de 0,05% - cerca de 0,30%, Fe: cerca de 0,27% - cerca de 0,33%, Mg: cerca de 0,46% - cerca de 0,52%, Mn: cerca de 1,67% - cerca de 1,8%, Si: cerca de 0,17% - cerca de 0,23%, Ti: cerca de 0,12% - cerca de 0,17%, Zn: cerca de 0,12% - cerca de 0,17%, Cr: 0% - cerca de 0,01%, Pb: 0% - cerca de 0,005%, Ca: 0% - cerca de 0,03%, Cd: 0% - cerca de 0,004%, Li: 0% - cerca de 0,0001% e Na: 0% - cerca de 0,0005%. Outros elementos podem estar presentes como impurezas a níveis de 0,03% individualmente, com as impurezas totais não superiores a 0,10%. O restante é alumínio.

[0039] Em um caso, as ligas contêm: Cu: cerca de 0,07%, Fe: cerca de 0,3%, Mg: cerca de 0,5%, Mn: cerca de 1,73%, Si: cerca de 0,2%, Ti: cerca de 0,15%, Zn: cerca de 0,15%, outros elementos 0,03% individualmente e 0,10% no total, sendo o restante alumínio.

[0040] Em alguns exemplos, as ligas descritas aqui incluem cobre (Cu) numa quantidade de 0,01% a 0,60%. Por exemplo, as ligas podem incluir cerca de 0,01%, cerca de 0,02%, cerca de 0,03%, cerca de 0,04%, cerca de 0,05%, cerca de 0,06%, cerca de 0,07%, cerca de 0,08%, cerca de 0,09%, cerca de 0,10%, cerca de 0,11%, cerca de 0,12%, cerca de 0,13%, cerca de 0,14%, cerca de 0,15%, cerca de 0,16%, cerca de 0,17%, cerca de 0,18%, cerca de 0,19%, cerca de 0,20%, cerca de 0,21%, cerca de 0,22%, cerca de 0,23%, cerca de 0,24%, cerca de 0,25%, cerca de 0,26%, cerca de 0,27%, cerca de 0,28%, cerca de 0,29%, cerca de 0,30%, cerca de 0,31%, cerca de 0,32%, cerca de 0,33%, cerca de 0,34%, cerca de 0,35%, cerca de 0,36%, cerca de 0,37%, cerca de 0,38%, cerca de 0,39%, cerca de 0,40%, cerca de 0,41%, cerca de 0,42%, cerca de 0,43%, cerca de 0,44%, cerca de 0,45%, cerca de 0,46%, cerca de 0,47%, cerca de 0,48%, cerca de 0,49%, cerca de 0,50%, cerca de 0,51%, cerca de 0,52%, cerca de 0,53%, cerca de 0,54%, cerca de 0,55%, cerca de 0,56%, cerca de 0,57%, cerca de 0,58%, cerca de 0,59% ou cerca de 0,60% de Cu. Em alguns exemplos, Cu, em solução sólida, pode aumentar a resistência das ligas de alumínio aqui descritas. Cu tipicamente não forma precipitados grosseiros em ligas de alumínio; no entanto, Cu pode precipitar a temperaturas de laminação a quente ou de recozimento (por exemplo, cerca de 300° - a cerca de 500 oC), dependendo da concentração de Cu presente. Em condições de equilíbrio e com um teor de Cu como aqui descrito (por exemplo, cerca de 0,6 % em peso), o Cu reduz a solubilidade sólida de Mn formando uma fase de AlMnCu intermetálica. O crescimento da partícula de AlMnCu ocorre durante a homogeneização de uma liga de alumínio fundido e antes da laminação a quente, nas condições descritas mais adiante.

[0041] Em alguns exemplos, as ligas aqui descritas incluem ferro (Fe) numa quantidade de cerca de 0,05% - cerca de 0,40%. Por exemplo, as ligas podem incluir cerca de 0,05%, cerca de 0,06%, cerca de 0,07%, cerca de 0,08%, cerca de 0,09%, cerca de 0,10%, cerca de 0,11%, cerca de 0,12%, cerca de 0,13%, cerca de 0,14%, cerca de 0,15%, cerca de 0,16%, cerca de 0,17%, cerca de 0,18%, cerca de 0,19%, cerca de 0,20%, cerca de 0,21%, cerca de 0,22%, cerca de 0,23%, cerca de 0,24%, cerca de 0,25%, cerca de 0,26%, cerca de 0,27%, cerca de 0,28%, cerca de 0,29%, cerca de 0,30%, cerca de 0,31%, cerca de 0,32%, cerca de 0,33%, cerca de 0,34%, cerca de 0,35%, cerca de 0,36%, cerca de 0,37%, cerca de 0,38%, cerca de 0,39% ou cerca de 0,40% de Fe. Em alguns exemplos, Fe pode ser uma parte dos constituintes intermetálicos que podem conter Mn, Si e outros elementos. A incorporação de Fe nas quantidades aqui descritas pode controlar a formação de constituintes intermetálicos grosseiros.

[0042] Em alguns exemplos, as ligas aqui descritas incluem magnésio (Mg) numa quantidade de cerca de 0,05% - cerca de 0,8%. Por exemplo, as ligas podem incluir cerca de 0,05%, cerca de 0,06%, cerca de 0,07%, cerca de 0,08%, cerca de 0,11%, cerca de 0,12%, cerca de 0,15%, cerca de 0,16%, cerca de 0,19%, cerca de 0,20%, cerca de 0,23%, cerca de 0,24%, cerca de 0,27%, cerca de 0,28%, cerca de 0,31%, cerca de 0,32%, cerca de 0,09%, cerca de 0,10%, cerca de 0,13%, cerca de 0,14%, cerca de 0,17%, cerca de 0,18%, cerca de 0,21%, cerca de 0,22%, cerca de 0,25%, cerca de 0,26%, cerca de 0,29%, cerca de 0,30%, cerca de 0,33%, cerca de 0,34%, cerca de 0,35%, cerca de 0,36%, cerca de 0,37%, cerca de 0,38%, cerca de 0,39%, cerca de 0,40%, cerca de 0,41%, cerca de 0,42%, cerca de 0,43%, cerca de 0,44%, cerca de 0,45%, cerca de 0,46%, cerca de 0,47%, cerca de 0,48%, cerca de 0,49%, cerca de 0,50%, cerca de 0,51%, cerca de 0,52%, cerca de 0,53%, cerca de 0,54%, cerca de 0,55%, cerca de 0,56%, cerca de 0,57%, cerca de 0,58%, cerca de 0,59%, cerca de 0,60%, cerca de 0,61%, cerca de 0,62%, cerca de 0,63%, cerca de 0,64%, cerca de 0,65%, cerca de 0,66%, cerca de 0,67%, cerca de 0,68%, cerca de 0,69%, cerca de 0,70%, cerca de 0,71%, cerca de 0,72%, cerca de 0,73% cerca de 0,74%, cerca de 0,75%, cerca de 0,76%, cerca de 0,77%, cerca de 0,78%, cerca de 0,79% ou cerca de 0,80% de Mg. Em alguns exemplos, o Mg pode aumentar a resistência da liga de alumínio através do fortalecimento da solução sólida. O Mg pode coordenar com Si e Cu presente nas ligas de alumínio aqui descritas, proporcionando uma liga durável em idade. Em alguns casos, grandes quantidades de Mg (por exemplo, acima das faixas aqui citadas) podem reduzir a resistência à corrosão de uma liga de alumínio e podem baixar a temperatura de fusão da liga de alumínio. Portanto, o Mg deve estar presente nas quantidades aqui descritas para aumentar a força sem diminuir a resistência à corrosão e sem baixar a temperatura de fusão da liga de alumínio.

[0043] Em alguns exemplos, as ligas aqui descritas incluem manganês (Mn) numa quantidade de cerca de 0,001% - cerca de 2,0%. Por exemplo, as ligas podem incluir cerca de 0,001%, cerca de 0,005%, cerca de 0,01%, cerca de 0,05%, cerca de 0,1%, cerca de 0,5%, cerca de 1,0%, cerca de 1,1%, cerca de 1,2%, cerca de 1,3%, cerca de 1,4%, cerca de 1,5%, cerca de 1,6%, cerca de 1,65%, cerca de 1,66%, cerca de 1,67%, cerca de 1,68%, cerca de 1,69%, cerca de 1,70%, cerca de 1,71%, cerca de 1,72%, cerca de 1,73%, cerca de 1,74%, cerca de 1,75%, cerca de 1,76%, cerca de 1,77%, cerca de 1,78%, cerca de 1,79%, cerca de 1,80%, cerca de 1,81%, cerca de 1,82%, cerca de 1,83%, cerca de 1,84%, cerca de 1,85%, cerca de 1,86%, cerca de 1,87%, cerca de 1,88%, cerca de 1,89%, cerca de 1,9%, cerca de 1,91%, cerca de 1,92%, cerca de 1,93%, cerca de 1,94%, cerca de 1,95%, cerca de 1,96%, cerca de 1,97%, cerca de 1,98%, cerca de 1,99% ou cerca de 2,0% de Mn. O Mn pode aumentar a resistência do alumínio através do fortalecimento da solução sólida. O Mn pode formar dispersões de compostos intermetálicos com alumínio. O teor de Mn superior, por exemplo, em combinação com quantidades de Fe como aqui descrito, pode levar à formação de constituintes intermetálicos Mn-Fe grosseiros.

[0044] Em alguns exemplos, as ligas aqui descritas incluem silicone (Si) numa quantidade de cerca de 0,05% - cerca de 0,25%. Por exemplo, a liga pode incluir cerca de 0,05%, cerca de 0,06%, cerca de 0,07%, cerca de 0,08%, cerca de 0,09%, cerca de 0,10%, cerca de 0,11%, cerca de 0,12%, cerca de 0,13%, cerca de 0,14%, cerca de 0,15%, cerca de 0,16%, cerca de 0,17%, cerca de 0,18%, cerca de 0,19%, cerca de 0,20%, cerca de 0,21%, cerca de 0,22%, cerca de 0,23%, cerca de 0,24% ou cerca de 0,25% de Si. O teor de Si é cuidadosamente controlado, uma vez que o teor de Si pode diminuir a temperatura de fusão das ligas de alumínio como aqui descrito. Incluir Si em quantidades como aqui descrito pode levar à formação de dispersoides de AlMnSi, resultando em uma resistência melhorada das ligas de alumínio.

[0045] Em alguns exemplos, as ligas descritas aqui incluem titânio (Ti) numa quantidade de cerca de 0,001% - cerca de 0,20%. Por exemplo, as ligas podem incluir cerca de 0,001%, cerca de 0,005%, cerca de 0,010%, cerca de 0,05%, cerca de 0,10%, cerca de 0,11%, cerca de 0,12%, cerca de 0,13%, cerca de 0,14%, cerca de 0,15%, cerca de 0,16% cerca de 0,17%, cerca de 0,18%, cerca de 0,19% ou cerca de 0,20% de Ti. Quando incluído nas quantidades aqui descritas, o Ti melhora a resistência à corrosão das ligas de alumínio aqui descritas. Em alguns casos, o Ti é incorporado nas quantidades aqui descritas para manter a ductilidade das ligas de alumínio. Quando usado em quantidades superiores às aqui descritas, Ti pode prejudicar a ductilidade da liga formada, o que é necessário para a fabricação de certos produtos, como tubos.

[0046] Em alguns exemplos, as ligas descritas aqui incluem zinco (Zn) numa quantidade de cerca de 0,001% - cerca de 0,20%. Por exemplo, as ligas podem incluir cerca de 0,001%, cerca de 0,005%, cerca de 0,010%, cerca de 0,05%, cerca de 0,10%, cerca de 0,11%, cerca de 0,12%, cerca de 0,13%, cerca de 0,14%, cerca de 0,15%, cerca de 0,16% cerca de 0,17%, cerca de 0,18%, cerca de 0,19% ou cerca de 0,20% de Zn. Em alguns exemplos, o Zn incluído na liga a uma concentração como aqui descrito pode permanecer em solução sólida e aumentar a resistência à corrosão. Em alguns casos, o Zn incorporado a uma concentração superior a cerca de 0,20% pode aumentar a corrosão intergranular ou pode acelerar a corrosão, por exemplo, sob as condições de acoplamento galvânico.

[0047] Em alguns exemplos, as ligas descritas aqui incluem cromo (Cr) numa quantidade de 0% - cerca de 0,05%. Por exemplo, as ligas podem incluir cerca de 0,001%, cerca de 0,002%, cerca de 0,003%, cerca de 0,004%, cerca de 0,005%, cerca de 0,006%, cerca de 0,007%, cerca de 0,008%, cerca de 0,009%, cerca de 0,01%, cerca de 0,02%, cerca de 0,03%, cerca de 0,04%, ou cerca de 0,05% de Cr. Em alguns exemplos, Cr não está presente (ou seja, 0%).

[0048] Em alguns exemplos, as ligas descritas aqui incluem chumbo (Pb) numa quantidade de 0% - cerca de 0,005%. Por exemplo, as ligas podem incluir cerca de 0,001%, cerca de 0,002%, cerca de 0,003%, cerca de 0,004% ou cerca de 0,005% de Pb. Em alguns exemplos, Pb não está presente (ou seja, 0%).

[0049] Em alguns exemplos, as ligas descritas aqui incluem calico (Ca) numa quantidade de 0% - cerca de 0,03%. Por exemplo, as ligas podem incluir cerca de 0,01%, cerca de 0,02%, ou cerca de 0,03% de Ca. Em alguns exemplos, Ca não está presente (ou seja, 0%).

[0050] Em alguns exemplos, as ligas descritas aqui incluem o cádmio (Cd) numa quantidade de 0% - cerca de 0,004%. Por exemplo, as ligas podem incluir cerca de 0,001%, cerca de 0,002%, cerca de 0,003% ou cerca de 0,004% de Cd. Em alguns exemplos, Cd não está presente (ou seja, 0%).

[0051] Em alguns exemplos, as ligas descritas aqui incluem o lítio (Li) numa quantidade de 0% - cerca de 0,0001%. Por exemplo, as ligas podem incluir cerca de 0,00005% ou cerca de 0,0001% de Li. Em alguns exemplos, Li não está presente (ou seja, 0%).

[0052] Em alguns exemplos, as ligas descritas aqui incluem o sódio (Na) numa quantidade de 0% - cerca de 0,001%. Por exemplo, as ligas podem incluir cerca de 0,0001%, cerca de 0,0002%, cerca de 0,0003%, cerca de 0,0004%, cerca de 0,0005% ou cerca de 0,001% de Na. Em alguns exemplos, Na não está presente (ou seja, 0%).

Propriedades de liga

[0053] As ligas descritas aqui possuem uma alta taxa de endurecimento no trabalho. A resistência da liga em têmpera como laminada é significativamente maior, tornando a liga útil para aplicações que não requerem formabilidade. A liga pode ser usada com ou sem uma camada recoberta.

[0054] As ligas aqui descritas são adequadas para substituir cobre em uma variedade de aplicações, incluindo aplicações de encanamento, aplicações HVAC&R, aplicações automotivas, aplicações industriais, aplicações de transporte, aplicações eletrônicas, aplicações aeroespaciais, aplicações ferroviárias, aplicações de embalagens ou outros. As ligas aqui descritas podem ser usadas, por exemplo, em equipamentos HVAC&R, inclusive em permutadores de calor. Quando formados em tubos, os componentes tipicamente são montados mecanicamente com uma pequena área na extremidade, que é brasada por chama a uma curva de retorno. A brasagem por chama exige que o tubo tenha uma temperatura de solidus significativamente maior do que o material de enchimento para que o tubo não se funda com o material de enchimento utilizado na brasagem. A liga aqui descrita possui boas propriedades mecânicas e químicas, incluindo uma alta temperatura de solidus, tornando-a utilizável com diferentes tipos de enchimento de brasagem.

[0055] As ligas aqui descritas têm uma resistência à corrosão suficiente para passar em um teste de corrosão de Teste de Ácido Acético de Água do Mar (SWAAT)de 28 dias. Quando as ligas são formadas em tubos de permutador de calor, incluindo tubulação de microporta, produzem uma resistência à corrosão suficiente por si só, eliminando assim qualquer necessidade da etapa de pulverização de zinco convencional.

[0056] Quando combinados com um material de aleta de uma série de 1xxx ou liga de alumínio da série 7xxx, as ligas descritas aqui apresentam uma melhor resistência à corrosão do que o cobre. O material da aleta é sacrificial para o tubo. As ligas descritas aqui superam o cobre no teste de corrosão SWAAT. Conforme mostrado nos Exemplos, as amostras da liga da invenção com uma aleta formada a partir de uma série de 1 xxx ou de uma liga de alumínio da série 7xxx têm uma corrosão limitada ou não para a liga da invenção. No entanto, as amostras de cobre com uma aleta formada por uma série de 1xxx ou liga de alumínio da série 7xxx resultam em corrosão significativa ao cobre após duas semanas de exposição.

Métodos de preparação e processamento Fundição

[0057] A liga aqui descrita pode ser moldada usando um método de fundição conhecido pelos versados na técnica. Por exemplo, o processo de fundição pode incluir um processo de fundição de resfriamento direto (DC). O processo de fundição de DC é realizado de acordo com os padrões comummente utilizados na indústria do alumínio, tal como é conhecido por um versado na técnica. Opcionalmente, o processo de fundição pode incluir um processo de fundição contínuo (CC). O processo de fundição pode opcionalmente incluir qualquer outro processo de fundição comercial usando fundição de rolos. Opcionalmente, a liga de alumínio fundido pode ser escalpada. A liga de alumínio fundido pode então ser submetida a etapas de processamento adicionais. Por exemplo, os métodos de processamento como aqui descritos podem incluir as etapas de homogeneização, laminação a quente, laminação a frio e/ou recozimento.

Homogeneização

[0058] A etapa de homogeneização pode incluir o aquecimento de uma liga de alumínio fundido como aqui descrito para atingir uma temperatura de homogeneização de cerca de, ou pelo menos cerca de, 480°C. Por exemplo, a liga de alumínio fundido pode ser aquecida a uma temperatura de pelo menos cerca de 480°C, pelo menos cerca de 490°C, pelo menos cerca de 500°C, pelo menos cerca de 510°C, pelo menos cerca de 520°C, a pelo menos cerca de 530°C, pelo menos cerca de 540°C, pelo menos cerca de 550°C ou em qualquer ponto no meio. Em alguns casos, a taxa de aquecimento para a temperatura de homogeneização pode ser de cerca de 100°C/hora ou menos, cerca de 75°C/ ora ou menos, cerca de 50°C/hora ou menos, cerca de 40°C/hora ou menos, cerca de 30°C/hora ou menos, cerca de 25°C/hora ou menos, cerca de 20°C/hora ou menos, cerca de 15°C/hora ou menos, ou cerca de 10°C/hora ou menos.

[0059] A liga de alumínio fundido é então deixada embeber (isto é, mantida à temperatura indicada) por um período de tempo. De acordo com um exemplo não limitativo, a liga de alumínio fundido é deixada embeber por até cerca de 10 horas (por exemplo, de cerca de 10 minutos a cerca de 10 horas, inclusive). Por exemplo, a liga de alumínio fundido pode ser embebida a uma temperatura de pelo menos 520°C durante 10 minutos, 20 minutos, 30 minutos, 1 hora, 2 horas, 3 horas, 4 horas, 5 horas, 6 horas, 7 horas, 8 horas, 9 horas, 10 horas ou qualquer outro local intermediário.

Laminação a quente

[0060] Após a etapa de homogeneização, uma etapa de laminação a quente pode ser realizada para produzir um produto de calibração intermediário (por exemplo, uma folha ou uma placa). Em certos casos, a liga de alumínio fundido pode ser laminada a quente para uma calibração de cerca de 2 mm a cerca de 15 mm de espessura (por exemplo, de cerca de 2,5 mm a cerca de 10 mm de espessura). Por exemplo, a liga de alumínio fundido pode ser laminada a quente para uma calibração de cerca de 2 mm de espessura, calibração de cerca de 2,5 mm de espessura, calibração de cerca de 3 mm de espessura, calibração de cerca de 3,5 mm de espessura, calibração de cerca de 4 mm de espessura, calibração de cerca de 5 mm de espessura, calibração de 6 mm de espessura, calibração de cerca de 7 mm de espessura, calibração de cerca de 8 mm de espessura, calibração de cerca de 9 mm de espessura, calibração de cerca de 10 mm de espessura, calibração de cerca de 11 mm de espessura, calibração de cerca de 12 mm de espessura, calibração de cerca de 13 mm de espessura, calibração de cerca de 14 mm de espessura, ou calibração de cerca de 15 mm de espessura.

Laminação a frio

[0061] Uma etapa de laminação a frio pode ser realizada seguindo a etapa de laminação a quente. Em certos aspectos, a folha de calibração intermediária da etapa de laminação a quente pode ser laminada a frio até uma folha de calibração final. Em certos aspectos, o produto laminado é laminado a frio até uma espessura de cerca de 0,2 mm a cerca de 2,0 mm, cerca de 0,3 mm a cerca de 1,5 mm, ou cerca de 0,4 mm a cerca de 0,8 mm. Em certos aspectos, a folha de calibração intermediária é laminada a frio até cerca de 2 mm ou menos, cerca de 1,5 mm ou menos, cerca de 1 mm ou menos, cerca de 0,5 mm ou menos, cerca de 0,4 mm ou menos, cerca de 0,3 mm ou menos, cerca de 0,2 mm ou menos, ou cerca de 0,1 mm ou menos. Por exemplo, o produto de calibração intermediário pode ser laminado a frio até cerca de 0,1 mm, cerca de 0,2 mm, cerca de 0,3 mm, cerca de 0,4 mm, cerca de 0,5 mm, cerca de 0,6 mm, cerca de 0,7 mm, cerca de 0,8 mm, cerca de 0,9 mm, cerca de 1,0 mm, cerca de 1,1 mm, cerca de 1,2 mm, cerca de 1,3 mm, cerca de 1,4 mm, cerca de 1,5 mm, cerca de 1,6 mm, cerca de 1,7 mm, cerca de 1,8 mm, cerca de 1,9 mm, ou cerca de 2,0 mm ou qualquer ponto no meio.

Recozimento

[0062] Dependendo dos requisitos de têmpera final, o método pode incluir uma etapa opcional de recozimento subsequente. A etapa de recozimento pode ser executada na folha de liga de alumínio de calibração final ou após uma passagem final em um laminador de laminação a frio. A etapa de recozimento pode incluir aquecer a folha da temperatura ambiente a uma temperatura de cerca de 230°C a cerca de 370°C (por exemplo, a partir de cerca de 240°C a cerca de 360°C, de cerca de 250°C a cerca de 350°C, de cerca de 265°C a cerca de 345°C ou de cerca de 270°C a cerca de 320°C). A folha pode embeber na temperatura por um período de tempo. Em certos aspectos, a folha é deixada embeber por até cerca de 6 horas (por exemplo, de cerca de 10 segundos a cerca de 6 horas, inclusive). Por exemplo, a folha pode ser embebida à temperatura de cerca de 230°C a cerca de 370°C durante cerca de 15 segundos, cerca de 30 segundos, cerca de 45 segundos, cerca de 1 minuto, cerca de 5 minutos, cerca de 10 minutos, cerca de 15 minutos, cerca de 20 minutos, cerca de 30 minutos, cerca de 1 hora, cerca de 2 horas, cerca de 3 horas, cerca de 4 horas, cerca de 5 horas, cerca de 6 horas ou em qualquer ponto no meio. Em alguns exemplos, a folha não é recozida.

Métodos de uso

[0063] As ligas e os métodos aqui descritos podem ser utilizados em aplicações industriais, incluindo peças sacrificiais, dissipação de calor, embalagens e materiais de construção. As ligas descritas aqui podem ser utilizadas como estoque de aletas industriais para permutadores de calor. O estoque de aletas industriais pode ser fornecido de modo que seja mais resistente à corrosão do que as ligas de aletas industriais atualmente empregadas (por exemplo, AA7072 e AA1100) e ainda irá corroer preferencialmente protegendo outras peças metálicas incorporadas em um permutador de calor. As ligas de alumínio aqui descritas são substitutas adequadas para metais convencionalmente utilizados em unidades HVAC&R internas e externas. As ligas de alumínio aqui descritas fornecem melhor desempenho de corrosão e maior resistência em comparação com as ligas atualmente empregadas.

[0064] As ligas descritas aqui podem substituir o cobre em qualquer aplicação para a qual o cobre é adequado. Por exemplo, as ligas descritas neste documento podem ser usadas como tubos de cobre redondos para substituir os tubos de cobre redondos, com ou sem uma camada recoberta. Uma abordagem alternativa é substituir os tubos de alumínio de extrusão de múltiplas portas (MPE), que também são conhecidos como tubos de microcanais, por tubos de cobre redondos. O tubo de microcanais também é referido como um permutador de calor de alumínio brasado.

[0065] Os exemplos seguintes servirão para ilustrar adicionalmente a presente invenção sem, no entanto, constituir qualquer limitação da mesma. Pelo contrário, deve entender-se claramente que é possível recorrer a diversas modalidades, modificações e equivalentes dos mesmos que, após a leitura da descrição aqui, podem sugerir-se aos versados na técnica sem se afastarem do espírito da invenção. Durante os estudos descritos nos exemplos a seguir, os procedimentos convencionais foram seguidos, salvo indicação em contrário. Alguns dos procedimentos estão descritos abaixo para fins ilustrativos.

Exemplos Materiais

[0066] As composições das cinco ligas utilizadas nas seguintes seções experimentais são apresentadas na Tabela 1, sendo o restante alumínio. A faixa de composição para a Liga A exemplificativa inventiva estava dentro da seguinte especificação: 1,7-1,8% de Mn, 0,46-0,52% de Mg, 0,05-0,07% de Cu, 0,27-0,33% de Fe, 0,17-0,23% de Si, 0,12-0,17% de Ti, 0,12-0,17% de Zn, impurezas inevitáveis, com o restante de Al.

[0067] O procedimento de fabricação a seguir foi utilizado para as ligas. Um lingote produzido por fundição DC foi escalpado e depois aquecido a 520°C em 12 horas. O lingote é embebido a 520°C durante 6 horas. O lingote foi laminado a quente para 2,5 mm de calibração. A folha laminada a quente foi subsequentemente laminada a frio até a espessura de calibração final requerida de 0,4 a 0,8 mm. Todas as amostras foram testadas em condições totalmente recozidas. As amostras comparadas estavam todas em têmpera O.Tabela 1

Exemplo 1: Propriedades mecânicas das ligas

[0068] As propriedades mecânicas foram determinadas para folhas de Liga A exemplificativa e várias ligas de comparação. O teste foi realizado com as ligas em têmpera O. As amostras foram fabricadas de acordo com os padrões ASTM B557. Foram testadas três amostras de cada variante de liga e os valores médios foram relatados. Para obter resultados consistentes, as amostras foram fabricadas com rugosidade na borda de 0,5 Ra. A Liga A exemplificativa teve uma resistência à tração máxima (UTS) de -175 MPa. Todas, exceto uma das ligas de comparação, apresentaram UTS inferior à da Liga A exemplificativa. A Figura 1 mostra UTS para a Liga A exemplificativa e as ligas de comparação. A Liga A exemplificativa tinha uma resistência ao escoamento (YS) de cerca de 75 MPa. Todas, exceto uma das ligas de comparação, tiveram YS menor que a dos resultados de teste da Liga A exemplificativa. YS também são mostrados na Figura 1. A Liga A exemplificativa teve um percentual de alongamento (EI) de cerca de 15%, como mostrado na Figura 1.

Exemplo 2: Propriedades de corrosão

[0069] Uma aleta de liga de alumínio AA7072 foi utilizada para avaliar os valores de corrosão para a Liga A exemplificativa e as ligas de comparação. Os valores de corrosão do potencial de circuito aberto (“potenciais de corrosão”) foram medidos usando ASTM G69. A Liga A exemplificativa tinha um potencial de corrosão de -735 mV, que era semelhante aos potenciais de corrosão das outras ligas testadas. A Tabela 2 mostra os resultados deste teste para todas as ligas. Espera- se que a diferença de potencial de corrosão entre a liga de tubo de alumínio e a liga de aletas seja inferior a 150 mV para que a aleta possa agir de forma sacrificial e proteger o tubo da corrosão.

[0070] A condutividade foi testada de acordo com o International Annealed Copper Standard (IACS). A Liga A exemplificativa tinha uma condutividade média de cerca de 43,4% com base no IACS, o que é suficiente para proporcionar uma boa transferência de calor na unidade. A Tabela 2 inclui dados IACS para todas as ligas testadas.

[0071] A calorimetria de varredura diferencial (DSC) foi usada para determinar as temperaturas de solidus e liquidus para a Liga A exemplificativa, bem como as ligas de comparação e um material de enchimento conhecido, 718 AlSi. Essas temperaturas, bem como a diferença entre a liga de solidus e o liquidus de enchimento de Alfa 718, são mostradas na Tabela 2. As temperaturas relatadas aqui são normalizadas contra uma liga de alumínio puro de 99,999%. Quanto maior a diferença entre uma liga de solidus e liquidus de enchimento, mais estável é um processo de união industrial envolvendo o material de enchimento. A temperatura de solidus mais alta da Liga A exemplificativa é necessária para que o tubo não funda durante a brasagem para outro componente da unidade do permutador de calor. O delta entre o solidus da Liga A exemplificativa e liquidus 718 AlSi é 65°C, o que é adequado para processos de união, como a brasagem por chama.Tabela 2

Exemplo 3: Teste de Corrosão de Ácido Acético da Água do Mar (SWAAT)

[0072] As ligas A exemplificativas e as ligas de comparação 3005M, 3104M, 5052M e 3003M foram formadas e testadas com AA7072 preso às ligas exemplificadas e comparativas formadas (usadas para criar uma aleta para avaliação dos desempenhos de corrosão das ligas sob o teste SWAAT). O SWAAT foi realizado de acordo com ASTM G85 Anexo 3. Foi utilizada água de mar sintética acidificada para 2,8 - 3,0 pH (42 g/L de sal marinho + 10 mL/L de ácido acético glacial). As amostras foram posteriormente limpas em ácido nítrico a 50% durante 1 hora e examinadas para corrosão em três locais diferentes.

[0073] As Figuras 2 a 7 mostram os resultados de um teste SWAAT para a liga A exemplificativa e as ligas de comparação após 1 semana (Figuras 2, 3 e 4) e 4 semanas (Figuras 5, 6 e 7) de exposição. Nas Figuras 2, 3, 5 e 6, apenas as superfícies superiores estavam em contato com a aleta. Somente áreas sob a aleta são consideradas para avaliação de corrosão. Após uma semana (Figuras 2, 3 e 4), poucas ligas exibiram atividade de corrosão, e a atividade foi mais intensa em áreas afastadas dos grampos. Após quatro semanas (Figuras 5, 6 e 7), as ligas mostraram alguma atividade de corrosão nas áreas sob a aleta e longe dos grampos. Conforme mostrado nas Figuras 2 a 7, a liga A exemplificativa exibiu muito menos corrosão por furo em comparação com as outras ligas testadas.

[0074] Uma escala qualitativa foi utilizada para avaliar a gravidade da corrosão depois que as amostras foram submetidas ao teste SWAAT. Os espécimes foram submetidos a testes de corrosão SWAAT (ASTM G85) para uma exposição de 4 semanas e foram examinados para caracterizar o comportamento de corrosão após 1 e 4 semanas. A gravidade da corrosão foi caracterizada em uma escala de zero a dez, com zero indicando alta corrosão e dez indicando baixa ou nenhuma corrosão. Os resultados de resistência à corrosão e resistência são apresentados na Tabela 3. As composições de liga testadas são mostradas na Tabela 1.Tabela 3

[0075] Com base nas propriedades mecânicas e no teste de corrosão, a liga A exemplificativa teve a melhor combinação global de resistência, resistência à corrosão, potencial químico e temperatura de solidus. A liga 3005 teve boa resistência à corrosão, mas baixas propriedades mecânicas. A liga 3104 teve boa resistência e formabilidade, mas apresentou baixa resistência à corrosão em áreas afastadas do contato com a aleta 7072. A liga 3104 também possui alto teorde Mg e baixa temperatura de solidus, o que pode ser um problema durante a brasagem. A liga 5052 teve uma excelente combinação de resistência e resistência à corrosão, mas solidus muito baixo e teor muito alto de Mg, tornando-o vulnerável à fusão durante a brasagem por chama. A liga 5052 também possui fraca soldabilidade. A liga 3003 teve boa resistência à corrosão, mas baixa resistência.

[0076] Os testes SWAAT também foram conduzidos (i) comparando uma aleta de AA7072 em liga A exemplificativa e em cobre e (ii) comparando uma aleta de AA1100 em liga A exemplificativa e em cobre. Os resultados são mostrados nas Figuras 8 e 9. Somente as áreas sob a aleta foram consideradas para análise de corrosão. A Figura 8 do painel A mostra a corrosão 810 de cobre com uma aleta AA7072. A Figura 8 do painel B mostra a corrosão 810 de cobre com uma aleta AA1100. O painel A da Figura 9 mostra a corrosão da liga A exemplificativa com uma aleta AA7072. O painel B da Figura 9 mostra a corrosão da liga A exemplificativa com uma aleta AA1100. As aletas 7072 e 1100 na liga A exemplificativa tiveram sobrevivência após 4 semanas de exposição em uma solução SWAAT. O cobre, juntamente com 7072 e 1100, apresentou atividade de corrosão severa após duas semanas de exposição na solução SWAAT e as aletas foram corroídas completamente, indicando a intensa atividade de corrosão galvânica entre o tubo de cobre e a aleta de alumínio.

Exemplo 4: Teste de flexibilidade de ligas

[0077] O teste de flexibilidade foi realizado utilizando o teste Wrap Bend e o teste Flat Hem. Os testes Wrap Bend foram realizados em um mandril de 0,002 polegada (raio mais agudo) para flexibilidade. O teste Flat Hem é usado para estabelecer a flexibilidade da liga com base em uma curvatura de 180o. As amostras são classificadas com base na aparência da superfície da curvatura e na aparência da superfície da bainha; sem rachaduras (ver Figura 10) ou com rachaduras 1100 (ver Figura 11). A liga A exemplificativa exibiu uma boa superfície sem qualquer fissura e o min R/T relatado é 0,089 para o teste Wrap Bend, em que R indica o raio do mandril em polegadas e T é a espessura da amostra em polegadas. Uma classificação de superfície de curvatura (BSR) em uma escala de um a cinco foi atribuída às amostras. Com base nestes resultados, a liga A exemplificativa apresentou desempenho de flexão superior em comparação com ligas de estoque de tubo comparativas.

[0078] O teste de formabilidade também foi realizado usando o teste de Erichsen. O teste Erichsen mede a formabilidade da liga sob carga tri-axial. Um golpe é forçado a uma folha de alumínio até que ocorram fissuras. Os resultados do teste de Erichsen são relatados em termos de deslocamento em material antes das fraturas.

[0079] As amostras recozidas foram submetidas a testes de Erichsen e os resultados são apresentados na Tabela 4 para a liga A exemplificativa e as ligas comparativas. Com base nestes resultados, a liga exemplificativa A funciona bem nas operações de curvatura. A linha de base para comparação com a liga A exemplificativa é a liga 5052M. 5052M tem uma boa combinação de resistência e resistência à corrosão, no entanto, devido ao seu alto teor de Mg, a brasagem é problemática. 5052M tem uma baixa diferença entre o solidus da liga e o liquidus de enchimento, o que causa problemas com a brasagem por chamas, ou seja, a liga vai fundir com o enchimento. Existe uma diferença maior entre o solidus da liga e o liquidus de enchimento para a liga A exemplificativa e os materiais de enchimento, então a liga A exemplificativa proporciona um processo industrial mais estável.Tabela 4

[0080] Todas as patentes, pedidos de patente, publicações e resumos citados acima são aqui incorporados por referência em suas totalidades. Várias modalidades da invenção foram descritas em cumprimento dos vários objetivos da invenção. Deve ser reconhecido que estas modalidades são meramente ilustrativas dos princípios da presente invenção. Numerosas modificações e adaptações das mesmas serão prontamente evidentes para os peritos na arte sem se afastar do espírito e do escopo da invenção como definido nas reivindicações seguintes.

Claims

1. Liga de alumínio, caracterizada pelo fato de que compreende a seguinte composição: Cu: 0,01% em peso - 0,3 % em peso, Fe: 0,05% em peso - 0,40 % em peso, Mg: 0,05% em peso - 0,8 % em peso, Mn: 1,5% em peso - 2,0 % em peso, Si: 0,05% em peso - 0,25 % em peso, Ti: 0,001% em peso - 0,20 % em peso, Zn: 0,001 % em peso - 0,20 % em peso, Cr: 0% em peso - 0,05 % em peso, Pb: 0% em peso - 0,005 % em peso, Ca: 0% em peso - 0,03 % em peso, Cd: 0% em peso - 0,004 % em peso, Li: 0% em peso - 0,0001 % em peso, Na: 0% em peso - 0,0005% em peso, outros elementos até 0,03% em peso individualmente e até 0,10% no total, e o restante de Al.

2. Liga de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende a seguinte composição: Cu: 0,05% em peso - 0,10 % em peso, Fe: 0,27% em peso - 0,33 % em peso, Mg: 0,46% em peso - 0,52 % em peso, Mn: 1,67% em peso - 1,8 % em peso, Si: 0,17% em peso - 0,23 % em peso, Ti: 0,12% em peso - 0,17 % em peso, Zn: 0,12% em peso - 0,17 % em peso, Cr: 0% em peso - 0,01 % em peso, Pb: 0% em peso - 0,005 % em peso, Ca: 0% em peso - 0,03 % em peso, Cd: 0% em peso - 0,004 % em peso, Li: 0% em peso - 0,0001 % em peso, Na: 0% em peso - 0,0005% em peso, outros elementos até 0,03% em peso individualmente e até 0,10% em peso no total, e o restante de Al.

3. Liga de alumínio de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que Cu está presente numa quantidade de 0,07%, Fe está presente numa quantidade de 0,3%, Mg está presente numa quantidade de 0,5%, Mn está presente numa quantidade de 1,73%, Si está presente numa quantidade de 0,2%, Ti está presente numa quantidade de 0,15%, e Zn está presente numa quantidade de 0,15%.

4. Liga de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a liga está em uma dentre uma têmpera H e uma têmpera O.

5. Método para produção de uma liga de alumínio, caracterizado pelo fato de que compreende: fundir uma liga de alumínio como definida na reivindicação 1 para formar uma liga de alumínio fundido; homogeneizar a liga de alumínio fundido; laminar a quente a liga de alumínio fundido para produzir uma folha de calibração intermediária; laminar a frio a folha de calibração intermediária para produzir uma folha de calibração final; e recozer a folha de calibração final.

6. Artigo de alumínio, caracterizado pelo fato de que compreende uma liga de alumínio como definida na reivindicação 1.

7. Artigo de alumínio de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o artigo de alumínio compreende um componente de permutador de calor.

8. Artigo de alumínio de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o componente de permutador de calor compreende pelo menos um de um radiador, um condensador, um evaporador, um refrigerador de óleo, um refrigerador inter, um refrigerador de ar de carga ou um núcleo de aquecedor ou em que o componente do permutador de calor compreende um tubo.

9. Artigo de alumínio de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o artigo de alumínio compreende uma unidade interna de aquecimento, ventilação, condicionamento de ar e refrigeração (HVAC&R) ou em que o artigo de alumínio compreende uma unidade HVAC&R externa.

10. Artigo de alumínio de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o artigo de alumínio compreende estoque de calha, tubulação de irrigação ou um veículo marítimo.