BR112018070865B1

BR112018070865B1 - Folha para brasagem, placa de revestimento e método de fabricação de uma folha de brasagem

Info

Publication number: BR112018070865B1
Application number: BR112018070865-8A
Authority: BR
Inventors: Stefan Nilsson; Roger Svensson; Richard Westergård; Torkel Stenqvist
Original assignee: Gränges Ab
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2022-08-30
Also published as: JP6937779B2; JP2019520982A; US20190168343A1; HUE047293T2; US20190120574A1; WO2017178181A1; JP2019513560A; PL3442740T3; CN109070543A; CN109070278A; KR20180129932A; ES2766898T3; RU2018139494A; US11014200B2; EP3442740B1; CN109070543B; KR102279203B1; ZA201806324B; RU2018139494A3; RU2731572C2

Abstract

A invenção refere-se a uma folha para brasagem compreendendo uma camada de núcleo (5) e um revestimento para brasagem, a referida camada de núcleo (5) sendo alumínio ou uma liga de alumínio, o referido revestimento para brasagem compreendendo (a) uma camada de compósito de fundente (2), camada de compósito de fundente esta compreendendo uma matriz de alumínio ou uma liga de alumínio, a referida matriz contendo partículas de fundente; (b) pelo menos uma camada de liga de enchimento (1) não contendo partículas de fundente; e, (c) uma camada de alumínio ou liga de alumínio (3) não contendo partículas de fundente, a referida camada formando a superfície mais externa de pelo menos um lado da folha para brasagem, em que a camada de compósito de fundente (a) está posicionada entre a referida camada de liga de enchimento (b) e a referida camada de alumínio ou liga de alumínio (c). A invenção diz respeito ainda a um método para a sua fabricação, uma placa de revestimento, uso da folha para brasagem e um trocador de calor brasado.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a uma folha para brasagem de liga de alumínio compreendendo um revestimento para brasagem que contém fundente e a um método para a sua fabricação. A invenção refere-se ainda a uma placa de revestimento útil como um produto intermediário na fabricação da folha para brasagem. Finalmente, a invenção refere-se ao uso da folha para brasagem para a fabricação de um trocador de calor brasado e um produto brasado, particularmente um trocador de calor brasado, feito a partir da folha para brasagem.

[0002] As folhas para brasagem de ligas de alumínio podem ser usadas para a fabricação de trocadores de calor brasados, tais como os radiadores, os condensadores, os evaporadores, etc., que são normalmente utilizados em sistemas de esfriamento ou de condicionamento de ar de motores de automóveis, bem como em sistemas industriais de troca de calor. Um tipo comum de trocador de calor inclui diversos tubos paralelos (soldados/dobrados/de múltiplas câmaras etc.), com cada tubo unido tipicamente em qualquer extremidade às tubulações principais e aletas onduladas separando quaisquer dois tubos adjacentes. Os outros tipos incluem os trocadores de calor de placas e os trocadores de calor de placas e barras.

[0003] As folhas para brasagem de ligas de alumínio compreendem normalmente um núcleo e um revestimento para brasagem feito de uma liga de alumínio tendo uma temperatura de fusão mais baixa do que o núcleo. A operação de brasagem é normalmente feita em vácuo ou em uma atmosfera inerte (normalmente nitrogênio seco), esta última também referida como brasagem em atmosfera controlada (brasagem CAB). Visto que o equipamento para a brasagem a vácuo é muito complicado e o processo de brasagem também é complicado e precisa ser controlado dentro de limites muito apertados, a brasagem CAB é agora a tecnologia dominante nas aplicações comerciais. No entanto, a operação prática da brasagem CAB requer a adição de fundente, mais comumente um fundente à base de Al-K-F, tal como o Nocoloc®, para remover os óxidos sobre a superfície das folhas de ligas de alumínio a serem brasadas. O uso de fundente requer etapas de processo extras extensas, tanto para a sua aplicação quanto, em alguns casos, para a remoção do fundente residual, bem como para a limpeza do equipamento.

[0004] Tentativas têm sido feitas de projetar folhas para brasagem que possam ser brasadas por CAB sem o uso de fundente, como descrito, por exemplo, em US6568584 B2, US6635360 B2, WO 2008/155067 A1, WO2011/034496 A2 e WO2013/180630 A1. No entanto, esta tecnologia requer um controle cuidadoso do processo de brasagem e é usado apenas até uma proporção muito limitada.

[0005] Outra abordagem é incorporar o fundente em uma liga de enchimento de alumínio, conforme divulgado, e.g., em WO2008/110808 A1, EP552567 A1 e FR2855085 A1. As folhas para brasagem que compreendem tal liga de enchimento mostram um desempenho muito bom de brasagem, porém as placas de revestimento de uma liga de enchimento com fundente incorporado são complicadas de produzir e foram verificadas também causar problemas na operação de laminação para produzir as folhas para brasagem. Além disso, o refugo obtido na produção das folhas para brasagem contém fundente e é complicado de reciclar.

[0006] Uma outra abordagem é incorporar mecanicamente o fundente em uma folha, como divulgado em EP1004390 A1 e JP2009-090330.

[0007] A EP2907615 A1 divulga uma folha para brasagem à base de alumínio compreendendo uma camada de núcleo, uma camada de liga de brasagem e uma camada de compósito de um pó de liga de brasagem e um pó de fundente formando a camada mais externa.

[0008] A JPH06-315791 divulga uma folha para brasagem de Al contendo fundente revestida com um material de revestimento, que é composta de um metal de enchimento para brasagem de liga de Al contendo fundente contendo uma composição de metal de enchimento para brasagem e uma composição de fundente, pelo menos sobre uma superfície de um material de núcleo consistindo em alumínio ou na sua liga. Sobre pelo menos uma superfície externa do material de revestimento, uma camada de revestimento é formada consistindo em alumínio ou na sua liga.

[0009] É um objetivo da invenção proporcionar uma folha para brasagem autofundente que seja comparativamente simples de produzir e mostre um bom desempenho de brasagem também com um teor relativamente baixo de fundente.

[0010] É um outro objetivo da invenção proporcionar uma placa de revestimento útil como um produto intermediário para a preparação da folha para brasagem.

[0011] Um aspecto da invenção diz respeito a uma folha para brasagem como definida na reivindicação 1. Mais especificamente, tal folha para brasagem compreende uma camada de núcleo e um revestimento para brasagem, a referida camada de núcleo sendo alumínio ou uma liga de alumínio, o referido revestimento para brasagem compreendendo (a) uma camada de compósito de fundente, camada de compósito de fundente esta compreendendo uma matriz de alumínio ou uma liga de alumínio, a referida matriz contendo partículas de fundente; (b) uma camada de liga de enchimento não contendo partículas de fundente; e, (c) uma camada de alumínio ou liga de alumínio não contendo partículas de fundente, a referida camada formando a superfície mais externa de pelo menos um lado da folha para brasagem, em que a camada de compósito de fundente (a) está posicionada entre a referida camada de liga de enchimento (b) e a referida camada de alumínio ou liga de alumínio (c). A camada de alumínio ou liga de alumínio (c) pode ser de alumínio, de uma liga de enchimento de um tipo igual ou diferente que na camada de liga de enchimento (b), ou de uma liga de alumínio sem enchimento. Similarmente, a matriz da camada de compósito pode ser de alumínio, de uma liga de enchimento de um tipo igual ou diferente que na camada de liga de enchimento (b), ou de uma liga de alumínio sem enchimento.

[0012] Para qualquer descrição de composições de ligas ou composições de ligas preferidas, todas as referências às porcentagens são em porcentagem em peso (% em peso), a menos que indicado de outro modo.

[0013] O termo "folha", como utilizado neste documento, também inclui um material laminado plano com espessuras que variam de folha fina até placa espessa.

[0014] O termo "camada de compósito de fundente", como utilizado neste documento, não é um fundente puro, mas sim uma camada de uma matriz de alumínio ou uma liga de alumínio que contém partículas de fundente.

[0015] O termo "fundente", como utilizado neste documento, refere-se a um fundente para brasagem, i.e., uma substância que, diretamente ou na forma de um produto de reação da mesma, durante a brasagem, contribui para a ruptura ou a dissolução de um filme de óxido sobre uma superfície a ser brasada.

[0016] O termo "liga de enchimento", como utilizado neste documento, refere-se a uma liga de alumínio tendo uma temperatura liquidus que é menor do que a temperatura solidus da camada de núcleo e a finalidade da referida liga de enchimento é fundir uma junta com uma superfície oposta.

[0017] A folha para brasagem da invenção pode compreender um revestimento para brasagem como descrito neste documento sobre apenas um lado ou sobre ambos os lados do núcleo, dependendo do uso pretendido.

[0018] Em qualquer lado sobre o qual a folha para brasagem compreende um revestimento para brasagem como descrito neste documento, uma camada de alumínio ou liga de alumínio não contendo partículas de fundente forma a superfície mais externa de pelo menos um lado da folha para brasagem. Tal camada pode ser uma camada de liga de enchimento ou uma camada de alumínio ou liga de alumínio sem enchimento. Isto foi surpreendentemente verificado melhorar a brasagem e ainda foi verificado facilitar a operação de laminação utilizada no processo de produção, por exemplo, reduzindo o risco de descamação, etc. da camada externa.

[0019] O revestimento para brasagem compreende pelo menos uma camada de liga de enchimento e preferivelmente pelo menos duas camadas de liga de enchimento. Pelo menos uma camada de liga de enchimento está posicionada no lado da camada de compósito de fundente faceando a camada de núcleo da folha para brasagem e pode ser ligada diretamente à camada de núcleo ou a uma camada intermediária entre elas. De preferência, a camada de compósito de fundente está posicionada entre duas camadas de liga de enchimento, em cujo caso uma camada de liga de enchimento forma a superfície mais externa de pelo menos um lado da folha para brasagem e a camada de alumínio ou liga de alumínio não contendo partículas de fundente formando uma superfície mais externa da folha para brasagem constitui preferivelmente uma das camadas de liga de enchimento. O arranjo acima capacita o fundente de ter uma distância relativamente curta para a superfície, sem diminuir a quantidade total de liga de enchimento. Alternativamente, a camada de compósito de fundente pode estar posicionada entre uma camada de liga de enchimento e uma camada de alumínio ou liga de alumínio sem enchimento não contendo partículas de fundente, em cujo caso a referida camada de uma outra liga de alumínio forma preferivelmente a superfície mais externa de pelo menos um lado da folha para brasagem. No caso de duas camadas de liga de enchimento, elas estão de preferência sobre cada lado da camada de compósito de fundente.

[0020] O revestimento para brasagem constitui preferivelmente de 1 a 25%, mais preferivelmente de 2 a 20%, particularmente de 5 a 18% da espessura da folha para brasagem. A camada de compósito de fundente constitui preferivelmente de 2 a 80%, mais preferivelmente de 5 a 50% da espessura do revestimento para brasagem. A camada que forma a superfície mais externa da folha para brasagem constitui preferivelmente de 2 a 20%, mais preferivelmente de 4 a 15% da espessura do revestimento para brasagem, enquanto a camada de compósito de fundente e a camada ou camadas de liga de enchimento interna constituem preferivelmente a parte restante. A medida total de toda a folha para brasagem depende do seu uso pretendido e pode, por exemplo, ser de 50 μm a 3 mm ou de 100 μm a 2 mm. Os valores exatos para a espessura das camadas individuais dependem da medida total, do teor de fundente na camada de compósito de fundente, bem como do uso pretendido da folha para brasagem.

[0021] Uma camada de liga de enchimento é uma camada de uma liga de enchimento não contendo partículas de fundente. A liga de enchimento é uma liga de alumínio preferivelmente compreendendo Si, mais preferivelmente em uma quantidade de 2 a 15% em peso, particularmente de 4 a 15% em peso, tal como de 5 a 14% em peso ou de 6 a 13% em peso. Uma pequena quantidade de outros elementos pode opcionalmente estar presente, tal como o Bi para melhorar o umedecimento, e o Zn e o Cu para ajustar o potencial de corrosão, bem como pequenas quantidades de vários elementos presentes no refugo usados como matérias-primas e que são aceitáveis em certas quantidades. As ligas de enchimento úteis incluem as ligas AA4XXX, tais como AA4343, AA4045 e AA4047. Uma liga de enchimento típica pode, por exemplo, consistir em 4-15% em peso de Si, <0,5% em peso de Bi, <0,25% em peso de Cu, <0,1% em peso de Mn, <0,2% em peso de Ti, <0,8% em peso de Fe, <0,05% em peso de cada e <0,2% em peso no total de impurezas inevitáveis, e o balanço Al. A composição exata deve ser definida, assim a liga de enchimento funde dentro da faixa de temperaturas desejada, preferivelmente de 550 a 615°C. No caso de pelo menos duas camadas de liga de enchimento, elas podem ter composições idênticas ou diferentes e, consequentemente, também podem ter temperaturas de fusão ou faixas de temperaturas de fusão diferentes.

[0022] Uma camada de alumínio ou liga de alumínio sem enchimento é uma camada de alumínio ou uma liga de alumínio sem enchimento, uma liga tendo temperatura liquidus maior do que a temperatura solidus da liga ou das ligas de enchimento na folha para brasagem. Uma tal liga de alumínio sem enchimento contém preferivelmente <2% em peso de Si. Mais preferivelmente, uma liga de alumínio sem enchimento contém <1,65% em peso ou <1,0% em peso de Si, o que significa que qualquer Si presente está em solução de sólidos e não como partículas. O material para tal camada pode ser o alumínio essencialmente puro com apenas impurezas inevitáveis de outros elementos, tipicamente abaixo de 0,05% em peso de cada e abaixo de 0,15% em peso no total, ou uma liga de alumínio que, por exemplo, pode ser qualquer liga de alumínio AA1XXX, AA2XXX, AA3XXX AA4XXX, AA7XXXX ou AA8XXX. Para garantir uma brasagem ótima, prefere-se que a quantidade de Mg seja limitada, preferivelmente <0,4% em peso, mais preferivelmente <0,3% em peso, mais preferivelmente <0,2% em peso, particularmente <0,1% em peso ou <0,05% em peso. As ligas de alumínio possíveis incluem aquelas contendo pelo menos 99% em peso de Al, tais como a AA1050 (em % em peso, <0,25 de Si, <0,4 de Fe, <0,05 de Cu, <0,05 de Mn, <0,05 de Mg, <0,05 de Zn, <0,05 de Ti, <0,05 de cada e <0,15 no total de outros elementos, o balanço Al). As outras ligas possíveis incluem, e.g., a AA3003 (em % em peso, <0,6 de Si, <0,7 de Fe, 0,05-0,2 de Cu, 1-1,5 de Mn, <0,1 de Zn, <0,05 de cada e <0,15 no total de outros elementos, o balanço Al). O uso de uma camada de alumínio essencialmente puro ou uma camada de liga de alumínio sem enchimento permite adaptar a composição final da junta brasada, e.g., para obter um perfil de potencial de corrosão desejado. O uso de uma tal camada como uma camada mais externa reduz também o desgaste das ferramentas de conformação usadas para a produção da folha para brasagem.

[0023] A matriz da camada de compósito de fundente pode ser o alumínio essencialmente puro com apenas impurezas inevitáveis de outros elementos, tipicamente abaixo de 0,05% em peso de cada e abaixo de 0,15% em peso no total, ou uma liga de alumínio que, por exemplo, pode ser qualquer liga de alumínio AA1XXX, AA2XXX, AA3XXX, AA4XXX, AA7XXXX ou AA8XXX. Para garantir uma brasagem ótima, prefere-se que a quantidade de Mg na matriz da camada de compósito de fundente seja limitada, preferivelmente <0,3% em peso, mais preferivelmente <0,2% em peso, particularmente <0,1% em peso ou <0,05% em peso. Também é preferido se o teor de Mn na matriz seja <2% em peso, mais preferivelmente <1,5% em peso. Uma liga de alumínio possível é uma liga de enchimento como descrita acima, que pode ou não ser idêntica à liga em uma ou mais das camadas de liga de enchimento (e.g., uma liga AA4XXX, tal como AA4343, AA4045 ou AA4047). As outras ligas de alumínio possíveis incluem as ligas de alumínio sem enchimento como descritas acima. A utilização de alumínio essencialmente puro ou de uma liga de alumínio sem enchimento para a camada de compósito de fundente permite adaptar a composição final da junta brasada, e.g., para obter um perfil de potencial de corrosão desejado. Também proporciona uma oportunidade de adaptar e facilitar a ligação da camada de compósito de fundente às camadas adjacentes.

[0024] O fundente pode ser qualquer substância que, diretamente ou na forma de um seu produto de reação, durante a brasagem, contribua para romper um filme de óxido sobre uma superfície a ser brasada. O teor de fundente na camada de compósito de fundente é preferivelmente de 1 a 20% em peso, mais preferivelmente de 1 a 15% em peso, particularmente de 1 a 10% em peso. A quantidade de fundente no revestimento para brasagem é preferivelmente de 0,02 a 5 g/m2, mais preferivelmente de 0,1 a 2 g/m2 da superfície externa. O ponto de fusão do fundente é preferivelmente menor do que o ponto de fusão da matriz de alumínio ou liga de alumínio da camada de compósito de fundente. O fundente está preferivelmente presente como partículas na matriz de alumínio ou liga de alumínio, por exemplo, tendo um diâmetro equivalente de 1 nm até 10 μm ou até 5 μm. De preferência, o fundente é insolúvel na matriz de alumínio ou liga de alumínio. Um fundente adequado é pelo menos um sal inorgânico, preferivelmente contendo F e pelo menos um de Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Cs, Al, Zn ou Sn, particularmente pelo menos um de K, Li, Cs, Na ou Al. Os exemplos de tais sais incluem um ou mais de flúor aluminato de potássio, como os tetra-, penta- e hexa-fluoraluminatos de potássio (KalF4, K2AlF5^H2O, K3A1F6 etc.), e os sais antes mencionados que também podem conter espécies de hidroxiflúor- ou oxifluoralumínio (AlF2OH^H2O, A12F4O, AlF(OH)2, AlFO etc.). Os outros sais possíveis incluem um ou mais de fluoraluminatos de sódio (Na3 AlF6), fluoretos de césio e alumínio (CsAlF4, Cs2 AlF5 etc.), silicofluoretos de potássio (K2SiF6, K3SiF7 etc.), fluoretos de álcali e zinco (KZnF3 etc.) e sais de fluoreto de potássio e estanho (KSnF3, KSnF5, K2SnF6, K3SnF7 etc.). Os outros sais possíveis incluem AlF3, NaF, KF, LiF, K1-3AlF4-6, Cs1-3AlF4-6, Li3AlF6 e CsxAlyF2. Quaisquer dos sais acima mencionados podem ser usados sozinhos ou em misturas. Também os hidratos de todos os sais acima mencionados podem ser usados.

[0025] A camada de núcleo da folha para brasagem pode ser qualquer liga de alumínio adequada, particularmente uma liga de alumínio AA3XXX ou AA6XXX, porém também as ligas AA2XXX, AA7XXX e AA8XXX podem entrar em questão. Os exemplos de ligas úteis incluem aquelas que consistem em, em % em peso, <2 de Si, <2 de Fe, <3 de Cu, <2 de Mn, <1 de Mg, <0,5 de cada de um ou mais de Ti, Zr, Cr, V e Sn, o balanço alumínio e <0,05 de cada e < 0,15 no total de impurezas inevitáveis.

[0026] Uma folha para brasagem da invenção compreende uma camada de núcleo e pelo menos um revestimento para brasagem como descrito neste documento, somente um tal revestimento para brasagem ou um tal revestimento para brasagem sobre cada lado da folha para brasagem. O pelo menos um revestimento para brasagem pode ser ligado diretamente à camada de núcleo ou a uma camada intermediária posicionada entre a camada de núcleo e o pelo menos um revestimento para brasagem. Uma folha para brasagem da invenção também pode ter um revestimento para brasagem como descrito neste documento em um lado da camada de núcleo e um ou mais revestimentos sobre o outro lado, tal como um revestimento de sacrifício de uma liga de alumínio menos nobre. Um tal revestimento de sacrifício protege o núcleo da corrosão e pode, por exemplo, ser destinado para facear o interior de um tubo formado a partir da folha para brasagem.

[0027] A dureza adequada na condição de saída depende do uso pretendido e pode, por exemplo, ser qualquer de dureza de O, F, H1X, tal como H12, H14, H16 ou H18, ou H2X, tal como H24 ou H26, ou uma dureza T4 ou T6 no caso de uma liga encruável por precipitação.

[0028] Na brasagem, a folha para brasagem é aquecida até uma temperatura suficiente para fundir a liga de enchimento, preferivelmente de 550 a 615°C. Se a matriz da camada de compósito de fundente for uma liga de enchimento tendo um ponto de fusão abaixo da temperatura de brasagem, ela também fundirá e liberará o fundente para cumprir o seu propósito de romper ou dissolver qualquer filme de óxido presente sobre a folha para brasagem. Se a matriz da camada de compósito de fundente for o alumínio ou uma liga de alumínio tendo uma temperatura de fusão mais elevada, o Si que migra da pelo menos uma camada de liga de enchimento diminuirá a temperatura de fusão suficientemente para a matriz fundir e o fundente liberar e, neste caso, também cumprir a sua finalidade.

[0029] Em comparação com as folhas para brasagem da técnica anterior contendo fundente, como descrito, e.g., no WO2013/180630 A1, verificou-se que a folha para brasagem da invenção realiza uma brasagem adequada, porém com uma quantidade total do fundente menor do que a esperada. O uso da folha para brasagem da invenção diminui, assim, o consumo de fundente e reduz também a quantidade de fundente residual que permanece após a brasagem, e.g., na parte interna de tubos que é difícil de limpar. Ademais, a quantidade de alumínio ou liga de alumínio contendo partículas de fundente necessária para produzir a folha para brasagem é também menor, o que é altamente vantajoso, uma vez que tal material é complicado de produzir. Finalmente, a quantidade menor de alumínio ou liga de alumínio contendo partículas de fundente reduz a quantidade de refugo de fundente contaminado obtido no processo de produção, refugo este que é complicado de reciclar.

[0030] A invenção também diz respeito a um método para a fabricação de uma folha para brasagem como descrita neste documento. O método compreende as etapas de unir uma camada de núcleo de uma liga de alumínio, uma camada de liga de enchimento não contendo partículas de fundente, uma camada de compósito de fundente de uma matriz de alumínio ou uma liga de alumínio, a dita matriz contendo partículas de fundente, e uma camada de alumínio ou liga de alumínio não contendo partículas de fundente formando a superfície mais externa de pelo menos um lado da folha para brasagem e a camada de compósito de fundente sendo posições entre a dita camada de liga de enchimento e a dita camada de alumínio ou liga de alumínio, seguida por laminar para obter uma folha para brasagem da medida desejada. Relativamente às composições e disposições preferidas das camadas, faz-se referência à descrição acima da folha para brasagem.

[0031] O material para a camada de compósito de fundente pode ser produzido por qualquer método adequado para obter uma matriz de alumínio ou uma liga de alumínio contendo partículas de fundente. Os métodos possíveis incluem a obtenção de um corpo do material por conformação por pulverização, como descrito no WO2008/110808 A1, ou a sujeição do pó de alumínio ou uma liga de alumínio e partículas de fundente a uma alta pressão, como descrito na EP552567 A1 ou na FR2855085 A1, particularmente a Prensagem Isostática a Quente (HIP). Os outros métodos possíveis são a pulverização térmica, tal como a pulverização por chama ou a pulverização de plasma, ou a tecnologia de fabricação aditiva, tal como a impressão de metal 3D. Dependendo do tamanho e da forma geométrica do corpo resultante, ele pode ser extrudado ou trabalhado em qualquer outro modo adequado para obter uma chapa ou placa que, se desejado, pode ser laminada a quente e/ou a frio até a espessura desejada.

[0032] Os materiais para as camadas de liga de enchimento podem ser fundidos em qualquer maneira convencional, e.g., por fundição em DC, e laminados para obter placas de espessura desejada. Também, o material para a camada de núcleo pode ser fundido em qualquer maneira convencional, e.g., por fundição em coquilha direta (DC), para obter uma chapa de tamanho desejado.

[0033] No método da invenção, uma placa de um compósito de fundente (i.e., alumínio ou uma liga de alumínio contendo partículas de fundente), uma placa de uma liga de enchimento não contendo partículas de fundente, uma placa de uma camada de alumínio ou liga de alumínio não contendo partículas de fundente (que pode ou não ser uma liga de enchimento), e uma chapa de uma liga de alumínio para o núcleo podem ser unidas, seguido por laminação para obter uma folha para brasagem da medida desejada.

[0034] Um método particularmente preferido da invenção compreende unir uma camada de liga de enchimento não contendo partículas de fundente, uma camada de compósito de fundente, e uma camada de alumínio ou liga de alumínio não contendo partículas de fundente (que pode ou não ser uma camada de liga de enchimento), para obter uma placa de revestimento compreendendo a camada de compósito de fundente entre a referida camada de liga de enchimento e a referida camada de alumínio ou liga de alumínio, e unir a placa de revestimento a uma chapa de uma liga de alumínio para o núcleo, seguido por laminar para obter uma folha para brasagem da medida desejada.

[0035] A laminação na fabricação da folha para brasagem compreende preferivelmente a laminação a quente em uma temperatura preferida de 350 a 550°C e com uma redução de espessura preferida de 90 a 99,5%, seguida por laminação a frio com uma redução de espessura preferido de 25 a 99% ou de 50 a 99%.

[0036] Antes da laminação, a camada de compósito de fundente pode incluir seções laterais dispostas ao longo das bordas na direção da laminação em lados opostos do compósito de fundente que, então, forma uma seção de centro da camada. As seções laterais são de um material diferente do compósito de fundente real e, preferivelmente, não contém partículas de fundente. Cada seção lateral constitui preferivelmente de 1 a 20% ou de 2 a 20%, mais preferivelmente de 3 a 20% ou de 3 a 10% de toda a largura (transversalmente à direção de laminação) da camada de compósito de fundente. Em um ou diversos estágios durante e/ou após o processo de laminação, as bordas da folha para brasagem paralelas à direção de laminação são cortadas até o ponto em que as seções laterais serão incluídas no refugo inevitável das bordas e, portanto, não serão parte do produto final. As seções laterais podem ser feitas de alumínio ou qualquer liga de alumínio tendo propriedades mecânicas apropriadas, de modo que a laminação possa ser realizada sem problemas significativos. Os exemplos de ligas de alumínio possíveis incluem a AA4045 (em % em peso, 9,0-11,0 de Si, <0,8 de Fe, <0,30 de Cu, <0,05 de Mn, <0,05 de Mg, <0,10 de Zn, <0,2 de Ti, <0,05 de cada e <0,15 no total de outros elementos, balanço Al), a AA3003, a AA1050, bem como qualquer liga idêntica ou semelhante à liga utilizada para o núcleo da folha para brasagem ou utilizada para quaisquer das camadas no revestimento para brasagem.

[0037] A utilização de seções laterais evita que quantidades significativas de fundente sejam incluídas no refugo das bordas que cai, facilitando assim o reciclo do referido refugo. Para a mesma finalidade, também é possível utilizar seções do mesmo material ou de um material semelhante às seções laterais para a cabeça e a cauda da camada de compósito de fundente, seções que também serão removidas durante e/ou após o processo de laminação. Cada seção de cabeça e cauda pode, antes da laminação, constituir preferivelmente de 3 a 20%, mais preferivelmente de 4 a 10% do comprimento total (na direção da laminação) da camada de compósito de fundente.

[0038] O método de fabricação da folha para brasagem também pode incluir outras etapas convencionais comumente usadas na produção de folhas para brasagem à base de alumínio, tais como tratamentos térmicos, nivelamento por estiramento, fendimento etc.

[0039] Um outro aspecto da invenção diz respeito a uma placa de revestimento compreendendo uma camada de compósito de fundente como descrita neste documento, pelo menos uma camada de liga de enchimento não contendo partículas de fundente como descrita neste documento, e uma camada de alumínio ou liga de alumínio não contendo partículas de fundente como descrita neste documento, em que a camada de compósito de fundente está posicionada entre a referida camada de liga de enchimento e a referida camada de alumínio ou liga de alumínio. A placa de revestimento pode compreender ou consistir em uma camada de compósito de fundente e duas ou mais camadas não contendo partículas de fundente, tais como duas camadas de liga de enchimento (em cujo caso a camada de alumínio ou liga de alumínio é preferivelmente uma camada de liga de enchimento), ou uma camada de liga de enchimento e uma camada de liga sem enchimento. Por exemplo, a placa de revestimento pode compreender ou consistir em uma camada de liga de enchimento sobre cada lado da camada de compósito de fundente ou uma camada de liga de enchimento e uma camada de liga sem enchimento sobre cada lado da camada de compósito de fundente. A placa de revestimento pode ainda compreender uma camada de uma liga de alumínio destinada a formar uma camada intermediária na folha para brasagem final, por exemplo, para cumprir a finalidade de inibir a migração de Si para o núcleo durante a brasagem. Como descrito anteriormente, uma tal placa de revestimento é útil como um produto intermediário no método de fabricação da folha para brasagem da invenção.

[0040] A placa de revestimento pode compreender seções laterais e/ou seções de cabeça e cauda de um material diferente do compósito de fundente como descrito acima.

[0041] A placa de revestimento tem preferivelmente uma espessura de 5 a 250 mm, mais preferivelmente de 10 a 150 mm. A camada de compósito de fundente constitui preferivelmente de 2 a 80%, mais preferivelmente de 5 a 50% ou de 10 a 50% da espessura total da placa de revestimento. A camada ou as camadas de liga de enchimento constituem preferivelmente a parte restante. A camada destinada a formar a superfície mais externa da folha para brasagem final constitui preferivelmente de 2 a 20%, mais preferivelmente de 4 a 15%, tal como de 5 a 15% ou de 10 a 15% da espessura da placa de revestimento.

[0042] Em relação aos materiais e às composições adequados e preferidos das camadas, faz-se referência à descrição acima da folha para brasagem.

[0043] A invenção diz respeito ainda ao uso de uma folha para brasagem da invenção para a fabricação de um produto brasado, tal como um trocador de calor.

[0044] A invenção diz respeito finalmente a um produto brasado, particularmente um trocador de calor brasado, feito por formação de uma folha para brasagem da invenção em partes de forma desejada, montagem das referidas partes e partes adicionais opcionais requeridas, seguida por brasagem para unir as partes e obter o trocador de calor. De preferência, a brasagem é realizada sem qualquer fundente além do fundente já incluído na folha para brasagem.

[0045] A Fig. 1 mostra esquematicamente uma modalidade de uma placa de revestimento de acordo com a invenção, enquanto a Fig. 2 mostra esquematicamente uma modalidade de uma folha para brasagem de acordo com a invenção.

[0046] Com referência à Fig. 1, é mostrada uma seção transversal na direção de laminação de uma placa de revestimento. A placa de revestimento compreende duas camadas de liga de enchimento 1, 3 dispostas sobre cada lado de uma camada de compósito de fundente 2. Alternativamente, uma das camadas 1, 3, preferivelmente a camada mais fina 3, pode ser uma camada de alumínio ou liga de alumínio sem enchimento. Ao longo das bordas da camada de compósito de fundente estão dispostas seções laterais 4 ao longo da direção de laminação pretendida. A camada de liga de enchimento 1 destina-se a facear o núcleo de uma folha para brasagem, enquanto que a camada de liga de enchimento mais fina (ou camada de alumínio ou liga de alumínio sem enchimento) 3 destina-se a constituir a superfície mais externa de pelo menos um lado de uma folha para brasagem.

[0047] Com referência à Fig. 2, a folha para brasagem compreende um núcleo 5 com um revestimento para brasagem tendo duas camadas de liga de enchimento 1, 3 dispostas sobre cada lado de uma camada de compósito de fundente 2. Alternativamente, a camada mais externa 3 pode ser uma camada de alumínio ou liga de alumínio sem enchimento. A folha para brasagem pode ser produzida por união de uma placa de revestimento, como mostrado na Fig. 1, seguida por laminação e corte dos suportes laterais.

EXEMPLOS

[0048] A invenção é adicionalmente descrita em relação aos Exemplos que se seguem, os quais, no entanto, não se destinam a limitar o escopo da invenção.

Materiais

[0049] Em todos os exemplos, um material de núcleo de AA3003 sem Mg foi amostrado a partir de uma placa não homogeneizada tendo a composição: 0,14% em peso de Si, 0,50% em peso de Fe, 1,09% em peso de Mn, 0,12% em peso de Cu, balanço Al e impurezas inevitáveis. O material de núcleo foi pré-aquecido com 80°C/h até 400°C, 20°C/h até 480°C e embebido durante 2 h antes de esfriar livremente ao ar.

[0050] As ligas de enchimento utilizadas para as camadas de ligas de enchimento foram a AA4045 (Al com 10% em peso de Si amostrado a partir de uma placa laminada de desbaste a quente) ou a AA4343 (Al com 7,8% em peso de Si amostrado a partir de uma placa laminada de desbaste a quente).

[0051] Nos Exemplos 1 e 2, o material para a camada de compósito de fundente foi amostrado a partir de um corpo preparado através de formação por pulverização de acordo com o WO2008/110808, seguida por extrusão e laminação a frio de laboratório. A liga de alumínio para a matriz da camada de compósito de fundente foi a AA4045 e o fundente foi o AlKF4.

[0052] Nos Exemplos 3 e 4, os materiais para a camada de compósito de fundente foram amostrados de corpos preparados por Prensagem Isostática a Quente (HIP) de misturas de pó de metal e Nocolok® 100, um pó de fundente à base de fluoraluminato de potássio. Tanto a composição química do metal quanto a quantidade de fundente foram variadas. Os pós de metal foram produzidos através de atomização de gás usando argônio, dando um diâmetro médio de partícula de pó de cerca de 100 μm. Os pós de liga e de fundente foram cuidadosamente misturados para proporcionar misturas homogêneas enchidas em latas de alumínio cilíndricas que foram hermeticamente vedadas sob vácuo. A prensagem isostática a quente foi feita em uma temperatura de 500°C, em uma pressão de 1 x 105 kPa (1000 Bar), durante 6 horas. Após a HIP, as latas foram removidas e o material denso extrudado e laminado a frio em laboratório pelo mesmo procedimento que o material formado por pulverização nos Exemplos 1 e 2.

[0053] Uma folha de revestimento de espessura de 0,5 mm, consistindo em material de núcleo de AA3003 sem Mg revestido com AA4045 normal com 10% de razão de revestimento, foi testada como um material de referência na brasagem usando o teste de cantoneira sobre a chapa. No teste de mini-HEX (ver os Testes de brasagem), uma aleta de liga de Al ondulada não revestida de 7 0 μm contendo, em % em peso, 0,8 de Si, 0,23 de Fe, 1,62 de Mn, 1,5 de Zn e 0,12 de Zr.

Produção de pacote revestido

[0054] Os materiais do núcleo foram laminados a frio em laboratório até uma medida adequada para a laminação de pacote, i.e., aplicação de camadas adicionais de liga de metal para proporcionar uma folha metálica laminada. Em seguida, os núcleos foram tratados termicamente em uma temperatura de 250°C.

[0055] As camadas de liga de enchimento foram preparadas a partir de peças de AA4343 e AA4045 que foram laminadas a frio até medidas apropriadas para a laminação de pacote revestido e, em seguida, tratadas termicamente em uma temperatura de 380°C. O material para a camada de compósito de fundente foi laminado a frio até medidas adequadas para a laminação de pacote revestido e, em seguida, tratado termicamente em uma temperatura de 380°C. As placas de revestimento foram preparadas por combinação da camada de compósito de fundente com uma ou várias camadas de liga de enchimento utilizando a laminação em laboratório de revestimento a frio até uma espessura adequada para a laminação de pacote e, em seguida, tratadas termicamente em uma temperatura de 380°C.

[0056] As placas de revestimento e os núcleos foram então unidos uns aos outros usando laminação de revestimento a frio e laminadas até as medidas finais. Finalmente, as amostras de revestimento foram parcialmente recozidas em uma temperatura de 250°C, até uma dureza de H24 temperado.

[0057] As composições químicas e a espessura dos revestimentos foram determinadas usando espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente (GDOES) e microscopia óptica de luz. A quantidade de fundente é expressa como a quantidade de AlKF4 e com base na medição do teor de K.

Testes de brasagem

[0058] Dependendo da espessura total do material, dois testes de brasagem diferentes foram usados com base em duas geometrias de teste diferentes. Um modelo de trocador de calor em miniatura (mini-HEX) foi preparado e testado na brasagem ou um assim chamado teste de cantoneira sobre a chapa (AOC) foi usado na brasagem. Nenhum fundente adicional foi aplicado sobre qualquer amostra.

[0059] No teste de cantoneira sobre a chapa, o material revestido de acordo com a invenção foi usado como uma chapa plana, sobre a qual foi unida uma cantoneira dobrada a 90° não revestida, feita a partir da AA3003 sem Mg. Estes testes foram feitos em um forno de brasagem de vidro. A taxa de aquecimento desde a temperatura ambiente até a temperatura de brasagem de 600°C foi uns 60°C/min lineares, seguida por 1 min de imersão na temperatura e finalizada por esfriamento ao ar. A vazão de gás nitrogênio foi ajustada para 11 litros/minuto padrão (SLM).

[0060] Por razões práticas de manuseamento das amostras e para simular uma situação real com melhor contato entre as superfícies do que na brasagem da cantoneira sobre a chapa, utilizaram-se folhas para brasagem de cada uma das amostras 7-12 preparadas no Exemplo 1 (i.e., as amostras mais finas) como matéria-prima de tubo para preparar um mini-HEX. O mini-HEX foi preparado a partir de duas folhas de matéria-prima de tubo paralelas de acordo com a invenção, com 16 mm de largura e 200 mm de comprimento, e uma aleta ondulada disposta entre as placas. O pacote foi mantido unido utilizando uma fixação adequada. A brasagem foi efetuada em um forno de CAB em batelada, com uma atmosfera que tinha <50 ppm de O2 e um ponto de condensação de <-40°C. O ciclo de aquecimento compreendia o aquecimento desde a temperatura ambiente até 600°C em 15 min e a imersão durante 3 min nessa temperatura antes de esfriar novamente até a temperatura ambiente.

[0061] Foram feitas quatro peças de todas as amostras. Todas as juntas brasadas foram inspecionadas quanto a pontos e outros tipos de defeitos e os resultados da brasagem foram classificados em uma escala 1-5. A melhor marca é 1, que significa umedecimento imediato após a fusão do enchimento e excelentes juntas sem defeitos, 2 significa umedecimento e formação da juntas um pouco mais lentos, porém ainda juntas sem defeitos, 3 significa mais tempo para umedecimento, porém juntas aceitáveis com poucos defeitos que são de caráter estético, 4 significa uma ou mais peças tinham juntas com defeitos e 5 significa que a união estava ausente.

EXEMPLO 1 (INVENÇÃO)

[0062] As placas de revestimento com três camadas foram feitas usando uma liga de enchimento AA4045 como uma camada de cobertura (camada de liga de enchimento constituindo a superfície mais externa da folha para brasagem final) e uma camada de base (camada de liga de enchimento faceando o núcleo na folha para brasagem) e um camada de compósito de fundente com a AA4045 como matriz posicionada entre as camadas de cobertura e de base. As placas de revestimento de três camadas resultantes foram unidas aos núcleos como indicado acima. A matriz da amostra é vista na Tabela 1 e varia a medida do produto, a medida do revestimento, a relação de revestimento da camada de compósito de fundente e, com isso, a medida da camada de compósito de fundente, a carga de fundente e a quantidade total de liga de enchimento. Isso cria uma variação na quantidade de fundente disponível e na carga de fundente, bem como uma distância de difusão até a interface óxido/metal.

[0063] A amostra de referência não proporcionou juntas brasadas, ao passo que todas as amostras de acordo com a invenção, com uma carga de fundente tão baixa quanto 0,05 g/m2 a ser comparada com 2-5 g/m2 em geral recomendados na produção comercial, proporcionaram juntas que foram pelo menos consideradas aceitáveis e mais frequentemente consideradas serem muito boas. Tabela 1

EXEMPLO 2 (COMPARATIVO)

[0064] Foram preparadas placas de revestimento de duas camadas, consistindo em uma camada de compósito de fundente como no Exemplo 1, combinada com uma camada de liga de enchimento de AA4343 para formar um revestimento de duas camadas sobre um núcleo. As folhas para brasagem foram feitas com diferentes proporções do revestimento para brasagem formado pela camada de compósito de fundente. Também foram feitas comparações entre as folhas para brasagem com a camada de compósito de fundente do revestimento faceando a superfície do núcleo (designada como "núcleo") e as folhas para brasagem com a camada de compósito de fundente constituindo a superfície mais externa (designada como "ar").

[0065] A designação e a constituição da amostra, bem como os resultados de brasagem são mostrados na Tabela 2. Ao comparar os resultados das Tabelas 1 e 2, parece que para as amostras com carga de fundente semelhante, os revestimentos para brasagem de três camadas no Exemplo 1 deram melhores resultados da brasagem do que os revestimentos para brasagem de duas camadas deste Exemplo 1. Também parece que foram obtidos resultados da brasagem ligeiramente melhores quando a camada de compósito de fundente não formou a superfície mais externa da folha para brasagem. Tabela 2

EXEMPLO 3 (INVENÇÃO)

[0066] As placas de revestimento foram preparadas e unidas aos núcleos de AA3003 na mesma maneira que no Exemplo 1, com a excepção para os materiais para a camada de compósito de fundente que foi preparada por HIP de várias quantidades de pó de fundente e pó de metal de várias ligas de alumínio. Cada placa de revestimento consistia em 10% de camada de cobertura AA4045, 10% de material de compósito de fundente, e 80% de camada de base AA4045. A medida total das folhas para brasagem resultantes era 0,3 mm, com um revestimento para brasagem consistindo em cerca de 3 μm de liga de enchimento de cobertura, 3 μm de compósito de fundente e 24 μm de liga de enchimento de base, sobre um núcleo de AA3003 de 270 μm. Os testes de brasagem de AOC foram feitos como no Exemplo 1. A composição da liga em % em peso para os compósitos de fundentes usados e os resultados da brasagem aparecem na Tabela 3 abaixo: Tabela 3

[0067] Além dos elementos indicados na Tabela, o balanço era alumínio e <0,05 de cada e <0,15% no total de impurezas inevitáveis.

EXEMPLO 4 (INVENÇÃO)

[0068] Uma placa de revestimento foi preparada e unida aos núcleos de AA3003 na mesma maneira como no Exemplo 3, com a excepção para a liga de cobertura que era a AA1050 (0,19% em peso de Si, 0,22% em peso de Fe, balanço Al e impurezas inevitáveis). A camada de base era a AA4045 como no Exemplo 1 e o material para o compósito de fundente era o mesmo que no No. 1 na Tabela 3. A carga de fundente era 0,4 g/m2 e o resultado do mesmo teste de brasagem como no Exemplo 3 foi classificado como 2.

Claims

1. Folha para brasagem compreendendo uma camada de núcleo e um revestimento para brasagem, a referida camada de núcleo sendo alumínio ou uma liga de alumínio, caracterizada pelo fato de que o referido revestimento para brasagem compreende (a) uma camada de compósito de fundente, camada de compósito de fundente esta compreendendo uma matriz de alumínio ou uma liga de alumínio, a referida matriz contendo partículas de fundente; (b) uma camada de liga de enchimento não contendo partículas de fundente; e, (c) uma camada de alumínio ou liga de alumínio não contendo partículas de fundente, a referida camada formando a superfície mais externa de pelo menos um lado da folha para brasagem, em que a camada de compósito de fundente (a) está posicionada entre a referida camada de liga de enchimento (b) e a referida camada de alumínio ou liga de alumínio (c).

2. Folha para brasagem como reivindicada na reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a camada de alumínio ou liga alumínio (c) formando a superfície mais externa de pelo menos um lado da folha para brasagem é uma camada de liga de enchimento.

3. Folha para brasagem como reivindicada na reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a camada de alumínio ou liga alumínio (c) formando a superfície mais externa de pelo menos um lado da folha para brasagem é uma camada de alumínio ou liga de alumínio sem enchimento.

4. Folha para brasagem como reivindicada em qualquer uma das reivindicações 1-3, caracterizada pelo fato de que a pelo menos uma camada de liga de enchimento é uma liga de alumínio compreendendo de 2 a 15% em peso de Si.

5. Folha para brasagem como reivindicada em qualquer uma das reivindicações 1-4, caracterizada pelo fato de que a matriz na camada de compósito de fundente é o alumínio ou um alumínio AA1XXX, AA2XXX, AA3XXX, AA4XXXX, AA7XXXX ou AA8XXX.

6. Folha para brasagem como reivindicada na reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a matriz na camada de compósito de fundente é uma liga de enchimento.

7. Folha para brasagem como reivindicada na reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a matriz na camada de compósito de fundente é o alumínio ou uma liga de alumínio sem enchimento.

8. Folha para brasagem como reivindicada em qualquer uma das reivindicações 1-7, caracterizada pelo fato de que a quantidade de Mg na matriz da camada de compósito de fundente é <0,3% em peso.

9. Folha para brasagem como reivindicada em qualquer uma das reivindicações 1-8, caracterizada pelo fato de que o fundente é pelo menos um sal inorgânico compreendendo F e pelo menos um de Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Al, Zn ou Sn.

10. Folha para brasagem como reivindicada em qualquer uma das reivindicações 1-9, caracterizada pelo fato de que o teor de fundente na camada de compósito de fundente é de 1 a 20% em peso.

11. Um método para a fabricação de uma folha para brasagem de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-10, caracterizado pelo fato de que o método compreende as etapas de união de uma camada de núcleo de uma liga de alumínio, uma camada de liga de enchimento não contendo partículas de fundente, uma camada de compósito de fundente de uma matriz de alumínio ou uma liga de alumínio, a referida matriz contendo partículas de fundente, e uma camada de alumínio ou liga de alumínio não contendo partículas de fundente formando a superfície mais externa de pelo menos um lado da folha para brasagem e a camada de compósito de fundente estando posicionada entre a referida camada de liga de enchimento e a referida camada de alumínio ou liga de alumínio, seguida por laminação para obter uma folha para brasagem da medida desejada.

12. Placa de revestimento útil como um produto intermediário na fabricação de uma folha para brasagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a referida placa de revestimento compreende uma camada de compósito de fundente como definida em qualquer uma das reivindicações 1 ou 5-10, pelo menos uma camada de liga de enchimento como definida em qualquer uma das reivindicações 1 ou 4, e uma camada de alumínio ou liga de alumínio não contendo partículas de fundente como definida em qualquer uma das reivindicações 1-4, em que a camada de compósito de fundente está posicionada entre a referida camada de liga de enchimento e a referida camada de alumínio ou liga de alumínio.

13. Placa de revestimento como reivindicada na reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a camada de compósito de fundente inclui seções laterais dispostas ao longo das bordas na direção de laminação pretendida em lados opostos do composto de fundente de um material diferente do composto de fundente.