ES2199830T3

ES2199830T3 - Producto de hoja para soldadura fuerte y metodo para su fabricacion.

Info

Publication number: ES2199830T3
Application number: ES00927224T
Authority: ES
Inventors: Joop Nicolaas Mooij; Adrianus Jacobus Wittebrood; Jacques Hubert Olga Joseph Wijenberg
Original assignee: Corus Aluminium Walzprodukte GmbH
Current assignee: Novelis Koblenz GmbH
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2004-03-01
Anticipated expiration: 2020-05-18
Also published as: JP2003500216A; DE60003432T2; KR100491220B1; DK1198625T3; HUP0201857A2; WO2000071784A3; HU224373B1; DE60003432D1; BR0010818B1; KR20010113049A; MXPA01011258A; EP1198625B1; AU4567100A; CA2374853A1; EP1198625A2; CN100387758C; ATE243268T1; WO2000071784A2; CA2374853C; AU757702B2

Abstract

Un método para fabricar un producto de hoja para soldadura fuerte, que comprende la etapa de depositar una capa que comprende níquel sobre una superficie de una hoja que comprende una hoja núcleo y una capa de plaqueado sobre la hoja núcleo, capa de plaqueado que está hecha de una aleación de aluminio que contiene silicio en una cantidad en el intervalo de 2 a 18% en peso, siendo la superficie mencionada una superficie de la capa de plaqueado, método que incluye un tratamiento previo de la mencionada superficie antes de la etapa de depósito, caracterizado porque el tratamiento previo comprende la etapa de aplicar sobre la mencionada superficie una capa de unión que comprende zinc o estaño.

Description

Producto de hoja para soldadura fuerte y método para su fabricación.

Campo de la invención

La invención se refiere a un método para fabricar un producto de hoja para soldadura fuerte en el que se reviste con una capa que comprende níquel una capa de plaqueado hecha de una aleación Al-Si que contiene Si en el intervalo de 2 a 18% en peso. La invención se refiere también a un producto de hoja para soldadura fuerte obtenida por ese método y a un montaje hecho por soldadura fuerte que comprende al menos un componente hecho del producto de hoja para soldadura fuerte.

Descripción de la técnica afín

A los fines de esta invención, una hoja para soldadura fuerte ha de entenderse como una hoja núcleo, por ejemplo de aluminio o una aleación de aluminio, que tiene sobre al menos una cara una aleación de aluminio soldable por soldadura fuerte. Las típicas aleaciones de aluminio soldables por soldadura fuerte, útiles como tal capa de plaqueado, son la de la serie de aleaciones 4xxx de la Aluminium Association (AA), que típicamente tienen un contenido de Si en el intervalo de 2 a 18% en peso. Las aleaciones de aluminio soldables por soldadura fuerte pueden acoplarse a la aleación núcleo de varias maneras conocidas en la técnica, por ejemplo mediante unión por laminación, plaqueado o colada semicontinua o continua.

La soldadura fuerte en atmósfera controlada (CAB) y la soldadura fuerte en vacío (VB) son los dos procedimientos principales usados para soldadura fuerte a escala industrial. La soldadura fuerte industrial en vacío se ha usado desde los años 50, si bien la CAB se hizo más popular al comienzo de la década de los 80 después de la introducción del fundente para soldadura fuerte Nocoloc (marca comercial). La soldadura fuerte en vacío es un procedimiento esencialmente discontínuo y tiene unas exigencias fuertes en cuanto a limpieza del material. El requebrajamiento de la capa de óxido presente está causado principalmente por la evaporación del magnesio de la aleación de plaqueado. Siempre está presente en el horno más magnesio que el necesario. El exceso de magnesio se condensa en las zonas frías del horno y ha de eliminarse frecuentemente. La inversión en capital para un equipamiento adecuado es relativamente alta.

La CAB requiere una etapa adicional de proceso antes de la soldadura fuerte en comparación con la VB, puesto que se ha de aplicar un fundente antes de la soldadura fuerte. La CAB es un procedimiento esencialmente continuo con el que, si está usando un fundente de soldadura fuerte adecuado, se pueden producir grandes volúmenes de montajes soldados por soldadura fuerte. El fundente de soldadura fuerte disuelve la capa de óxido a la temperatura de soldadura fuerte, lo que permite que la aleación de plaqueado fluya apropiadamente. Cuando se usa el fundente Nocoloc, es necesario limpiar a fondo la superficie antes de aplicar el fundente. Para obtener buenos resultados en la soldadura fuerte, el fundente de soldadura fuerte se ha de aplicar sobre la totalidad de la superficie del montaje soldado. Esto puede causar dificultades con ciertos tipos de montajes a causa de su diseño. Por ejemplo, a causa de que los intercambiadores de calor del tipo de evaporador tiene una gran superficie interior, pueden presentarse problemas en razón al mal acceso al interior. Para obtener buenos resultados en la soldadura fuerte, el fundente ha de adherirse a la superficie de aluminio antes de la soldadura fuerte.

Desafortunadamente, el fundente de soldadura fuerte puede desmoronarse después de secarse por efecto de pequeñas vibraciones mecánicas. Durante el ciclo de soldadura fuerte, se generan humos corrosivos tales como HF. Esto implica unas exigencias fuertes en cuanto a la resistencia a la corrosión de los materiales aplicados en el horno.

Idealmente, debería poder disponerse de un material que pueda usarse para la CAB pero que no tenga las exigencia y defectos de la aplicación del fundente de soldadura fuerte. Tal material podría suministrarse a un fabricante de montajes soldados, preparado para usarlo directamente después de la conformación de las piezas del montaje. No tendrían que realizarse operaciones adicionales de aplicación de fundente. Actualmente se usa sólo un procedimiento para soldadura fuerte sin fundente a escala industrial. El material para este procedimiento puede ser, por ejemplo, hoja estándar para soldadura fuerte hecha de una aleación núcleo de la serie AA3xxx plaqueada en ambas caras con una aleación de la serie AA4xxx. Antes de poder usar la hoja para soldadura fuerte, se ha de modificar la superficie de manera que la capa de óxido que se presenta naturalmente no interfiera durante el ciclo de soldadura fuerte. El método para lograr una buena soldadura fuerte es depositar una cantidad específica de níquel sobre la superficie de al aleación de plaqueado. Si se aplica apropiadamente, el níquel reacciona con el aluminio subyacente, presumiblemente exotérmicamente. El níquel se puede aplicar usando un inserto de níquel entre las dos partes a unir, o se puede depositar por electrodepósito. Cuando se usa el electrodepósito, la adherencia del níquel debe ser suficiente para resistir las típicas operaciones de conformación que se usan por ejemplo en la fabricación de intercambiadores de calor.

Los procedimientos para el niquelado de hoja de aluminio para soldadura fuerte son conocidos por cada uno de los documentos US-A-3.970.237, US-A-4.028.200, US-A-4.164.454 y la publicación SAE nº. 860446, por B.E. Cheadle y K.F. Dockus. De acuerdo con estos documentos, el níquel se deposita preferiblemente en combinación con plomo. La adición de plomo se usa para mejorar la capacidad de mojado de la aleación de plaqueado durante el ciclo de soldadura fuerte. Una característica importante de estos procedimientos de depósito es que el níquel se deposita preferentemente sobre las partículas de silicio de la aleación de plaqueado. Para obtener sobre la superficie níquel suficiente para la soldadura fuerte, la aleación de plaqueado debe contener una cantidad relativamente grande de partículas de silicio que actúen como núcleos para el depósito de níquel. Se cree que para obtener suficientes sitios de nucleación, antes del decapado se debe eliminar una parte del aluminio en que están embebidas las partículas de silicio mediante un tratamiento previo químico y/o mecánico. Se cree que esto es necesario para obtener una cobertura de níquel suficiente para servir como núcleos para la acción de mojado de la aleación de soldadura fuerte o la aleación de plaqueado. A escala microscópica, la superficie del plaqueado que contiene Si de la hoja para soldadura fuerte está cubierta con glóbulos de níquel.

Seguidamente se mencionan algunas otras descripciones del niquelado encontradas en la bibliografía de la técnica anterior.

Libro de texto general, por Wernick y Piner, The Surface Treatment and Finishing of Aluminium and its Alloys, 5ª edición, vol. 2, págs. 1023-1071. Este libro de texto describe en general procedimientos de inmersión para depósito sobre aluminio.

Publicación por el Bureau of Mines Technology, Aluminium Soft-Soldering, 2301 N.T.I.S. Tech. Notes (manufacturing), enero de 1985, nº1G, Springfield, VA, USA, págs. 12-13. Esta publicación describe un método para fabricar aluminio para soldadura blanda en el que las superficies de aluminio se unen con un metal de aportación convencional de estaño-plomo para soldadura blanda. El método incluye limpiar primeramente la superficie de aluminio cuidadosamente antes de la aplicación de zinc. Seguidamente se deposita un revestimiento delgado de zinc y posteriormente se electrodeposita sobre él una aleación de níquel-cobre. Hecho esto, se puede realizar la soldadura blanda usando procedimientos normales.

El documento FR-A-2.617.868 describe un método de fabricación de un producto de aluminio con un revestimiento superficial de estaño o una aleación de estaño-bismuto soldable por soldadura, en el que el producto tiene una capa intermedia. Esta capa intermedia está compuesta por una primera capa de zinc y una segunda capa de níquel, níquel que se ha depositado por electrólisis de un electrolito neutro. En este caso, el aluminio o la aleación de aluminio subyacente no funde en el proceso de soldadura fuerte.

Sumario de la invención

Es un objetivo de la presente invención proporcionar un método de fabricación de un producto de hoja para soldadura fuerte niquelado, que comprende un núcleo provisto en al menos una cara de un plaqueado de una aleación Al-Si que comprende Si en una cantidad en el intervalo de 2 a 18% en peso, método mediante el que se obtiene una buena adherencia de la superficie de la capa de plaqueado al níquel.

Es también un objetivo de la invención proporcionar un producto de hoja para soldadura fuerte que tiene una hoja núcleo y un material de aportación que funde durante al soldadura fuerte, que comprende una capa de plaqueado de una aleación Al-Si y una capa de níquel sobre la capa de plaqueado, en el que hay una buena adherencia de la capa de níquel a la capa de plaqueado.

De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un método para fabricar un producto de hoja para soldadura fuerte, que comprende la etapa de depositar una capa que comprende níquel sobre una superficie de una hoja que comprende una hoja núcleo y una capa de plaqueado sobre la hoja núcleo, capa de plaqueado que está hecha de una aleación de aluminio que contiene silicio en una cantidad en el intervalo de 2 a 18% en peso, siendo la superficie mencionada una superficie de la capa de plaqueado, método que incluye un tratamiento previo de la mencionada superficie antes de la etapa de depósito. El método se caracteriza porque el tratamiento previo comprende la etapa de aplicar sobre la mencionada superficie una capa de unión que comprende zinc o estaño.

Mediante la etapa de tratamiento previo con zinc o estaño de la invención se forma una unión efectiva entre la capa de plaqueado de la aleación de aluminio y la capa que comprende zinc, unión que permanece efectiva durante la posterior deformación de la hoja para soldadura fuerte, por ejemplo por doblado. La cobertura por la capa de níquel ya no depende de las características de superficie de la capa de plaqueado no revestida. Además, el método puede realizarse en un proceso en régimen continuo. El producto obtenido por este método es adecuado para soldadura fuerte sin fundente en condiciones de atmósfera controlada.

La invención está basada en parte en la conjetura de que, para obtener una capa de níquel bien unida sobre la capa de plaqueado que contiene Si del producto de hoja para soldadura fuerte de manera que la unión permanezca efectiva bajo una deformación grande, es extremadamente importante un tratamiento previo de la capa de plaqueado. Los procedimientos de la técnica anterior aparentemente pretendían aplicar el níquel de forma distribuida principalmente sobre las partículas de silicio de la superficie de la capa de plaqueado, y no tratar de conseguir una capa de níquel uniforme. En la presente invención, la superficie de la capa de plaqueado que contiene Si se altera de manera que la cobertura de níquel sea independiente de las partículas de silicio de la superficie. El depósito de níquel no se realiza sobre las partículas de silicio, sino sobre la capa aplicada que comprende zinc o estaño. Puesto que el níquel se deposita así sobre la superficie total de la capa de plaqueado, la reacción necesaria antes de la soldadura fuerte puede tener lugar más fácilmente en comparación con los procedimientos de la técnica anterior. El zinc o estaño aplicado no interfiere en absoluto durante el proceso de soldadura fuerte y puede contener un componente para coadyuvar a la soldadura fuerte, como se describe más adelante. Puesto que el níquel se deposita regular y uniformemente sobre la superficie, se puede reducir o evitar el uso de plomo para promover el mojado durante la soldadura fuerte, o se pueden usar para este fin otros elementos tales como bismuto. Otra ventaja importante del níquel o níquel-plomo depositado regular y uniformemente sobre la superficie es que se puede reducir la cantidad total de níquel a aplicar con el fin conseguir una buena soldadura fuerte sin fundente. Otra ventaja más es que la cobertura de la superficie completa evita cualquier dificultad causada por el óxido de aluminio en la superficie de la capa de plaqueado.

Si bien es generalmente sabido que procede aplicar una capa de zinc antes del niquelado de artículos, se cree que esto no se ha hecho en un producto de hoja para soldadura fuerte con plaqueado niquelado de aleación de aluminio, en el que, como se ha discutido en lo que antecede, se ha creido necesario niquelar directamente la capa de plaqueado que contiene Si.

Se pueden obtener muy buenos resultados con un tratamiento de zincado por inmersión o un tratamiento de estañado por inmersión, frecuentemente denominados también depósito por desplazamiento. Otra ventaja es que este tratamiento conduce en sí a poder operar en régimen continuo.

Preferiblemente, la duración del tratamiento de zincado o estañado es de 1 a 300 segundos.

Preferiblemente, la temperatura del baño durante el tratmiento de zincado o el tratmiento de estañado está en el intervalo de 10 a 50ºC y, más preferiblemente, en el intervalo de 15 a 30ºC.

Los tratamientos de zincado son conocidos en sí en la técnica para aplicar capas sobre aluminio, por ejemplo según la obra Oppervlaktebehandelingen van aluminum, de T. van der Klis y J.W. du Mortiere, publicada por la Vereiniging voor Oppervlaktetechnieken voor Materialen, Bilthoven, NL, 3ª edición 1992, págs. 406-409. Una composición básica simple para zincado con decapado comprende 40-50 g/l de ZnO y 400-500 g/l de NaOH. También pueden usarse otros baños de zincado disponibles en el comercio, por ejemplo ChemTec (nombre comercial) 024202, también conocido como procedimiento Bondal, y ChemTec (nombre comercial) 024195, también conocido como procedimiento Bondal exento de cianuro.

Los tratamientos de estañado son conocidos en la técnica para depositar una capa sobre el aluminio con el fin de facilitar la soldadura blanda, de mejorar la conductividad eléctrica y también para dar una superficie lubricada a pistones de aleciones de aluminio de motores de cobustión interna durante el período de funcionamiento. Las soluciones alcalinas típicas de estañado comprenden de 5 a 300 g/l de estannato sódico o potásico.

Preferiblemente, en el método de la invención, la capa aplicada que comprende zinc o estaño tiene un espesor de hasta 0,5 \mum, más preferiblemente de hasta 0,3 \mu (300 nm) y, muy preferiblemente, en el intervalo de 0,01 a 0,15 \mum (10-150 nm). En los mejores resultados obtenidos se ha usado un espesor de aproximadamente 30 nm. Un espesor de revestimiento de más de 0,5 \mum requiere un tiempo de tratamiento prolongado, por ejemplo para el depósito por desplazamiento, y se cree que no tiene más ventajas para mejorar la adherencia.

La capa de zinc o estaño aplicada en el método de la invención puede ser esencialmente una capa de zinc o estaño puro o puede ser principalmente zinc o estaño (por ejemplo, como mínimo 50% en peso). Puede estar presentes cantidades minoritarias de elementos impureza o añadidos deliberadamente, como se discute posteriormente más detalladamente. Típicamente, los elementos impureza están presentes en menos de 10% en peso, más usualmente en menos de 5% en peso en la capa de zinc o estaño. La capa de zinc o estaño puede contener menos de 1% en peso de otros elementos.

Después de haber aplicado la capa de unión de acuerdo con el método de la presente invención, la hoja de aluminio para soldadura fuerte típicamente se reviste con níquel, níquel-plomo o níquel-plomo-cobalto mediante electrodepósito en solución alcalina. Se pueden obtener buenos resultados cuando el procedimiento de electrodepósito de níquel o níquel-plomo comprende una o más de las condiciones siguientes:

(a) temperatura del baño, 20-70ºC, preferiblemente 20-30ºC;

(b) pH, 7,0-12,0, preferiblemente 10,0-12,0 y, más preferiblemente, aproximadamente 10,5;

(c) densidad de corriente, 0,1-10,0 A/dm^{2}, preferiblemente 0,5-4,0 A/dm^{2};

(d) tiempo de depósito, de 1 a 300 s, preferiblemente de 30 a 100 s;

(e) una composición del baño que comprende 3-200 g/l de sulfato de níquel, preferiblemente 50 g/l de sulfato de níquel, 10-100 g/l de cloruro de níquel, preferiblemente 50 g/l de cloruro de níquel, 60-300 g/l de citrato sódico, preferiblemente 100 g/l de citrato sódico, 0,05-10,0 g/l de acetato de plomo, preferiblemente 1,0 g/l de acetato de plomo, 5-150 ml/l de hidróxido amónico (del 30% en peso), preferiblemente 75 ml/l de hidróxido amónico. Como alternativa del citrato sódico, se pueden usar 60-300 g/l de gluconato sódico, preferiblemente 150 g/l de gluconato sódico; como alternativa del acetato de plomo se pueden usar 0,05-5 g/l de citrato de plomo o lactato de bismuto, preferiblemente 1,0 g/l de citrato de plomo o lactato de bismuto. En el caso de depósito de níquel-cobalto o níquel-plomo-cobalto, la composición del baño puede comprender además cloruro de cobalto en una cantidad en el intervalo de 10-100 g/l, preferiblemente 50 g/l.

Usando estos parámetros combinadamente con la capa de unión de acuerdo con la invención, se aplica una capa bien unida que esencialmente comprende níquel o níquel-plomo, unión que permanece efectiva bajo una fuerte deformación de la hoja niquelada para soldadura fuerte, y el depósito de la capa de revestimiento es independiente de las partículas de silicio de la superficie de la capa de plaqueado. Otra ventaja es que se posible realizar un proceso en régimen continuo.

Alternativamente, después de aplicar la capa de unión de acuerdo con el método de la invención, la hoja de aluminio para soldadura fuerte se reviste con níquel o níquel-plomo mediante electrodepósito en solución ácida. Se pueden obtener buenos resultados cuando en el procedimiento de electrodepósito de níquel o níquel-plomo los parámetros incluyen uno o varios de los siguientes:

(a) temperatura del baño, 20-70ºC, preferiblemente 40-60ºC;

(b) pH en el intervalo de 3 a 5, preferiblemente de 4 a 5;

(c) densidad de corriente de 0,1-10,0 A/dm^{2}, preferiblemente de 0,5 a 5,0 A/dm^{2};

(d) tiempo de depósito de 1 a 300 s, preferiblemente de 20 a 100 s;

(e) composición de baño que comprende 5-400 g/l de sulfato de níquel, preferiblemente 240-300 g/l de sulfato de níquel, 10-100 g/l de cloruro de níquel, preferiblemente 40-60 g/l de cloruro de níquel, 5-100 g/l de ácido bórico, preferiblemente 25-40 g/l de ácido bórico.

Frecuentemente, un procedimiento de electrodepósito de este tipo se denomina procedimiento de Watts. Usando estos parámetros en combinación con la capa de unión de acuerdo con la invención, se puede aplicar a la hoja de soldadura fuerte una capa bien unida que esencialmente comprende níquel o níquel-plomo, unión que permanece efectiva bajo una deformación grande de la hoja niquelada para soldadura fuerte, siendo el depósito de la capa de revestimiento independiente de las partículas de silicio de la superficie de la capa de plaqueado. Otra ventaja es que es posible realizar un proceso en régimen continuo.

Alternativamente, después de aplicar la capa de unión de acuerdo con el método de la invención, la hoja de aluminio para soldadura fuerte se reviste con níquel o níquel-plomo por electrodepósito en una solución ácida que comprende níquel o níquel-plomo usando electrolitos con ácidos alquilsulfónicos y, preferiblemente, ácido metano-sulfónico.

Alternativamente, después de aplicar la capa de unión de acuerdo con el método de la invención, la hoja de aluminio para soldadura fuerte se reviste con níquel o níquel-plomo por electrodepósito en una solución de sulfamato o en una solución de sulfamato de plomo. Típicamente la solución de sulfamato comprende 50-500 g/l de sulfamato de níquel, 0,05-30 g/l de sulfamato de plomo, 15-50 g/l de ácido bórico y opcionalmente agentes de mojado. Las temperaturas del baño están en el intervalo de 20 a 70ºC.

Alternativamente, después de aplicar la capa de unión de acuerdo con el método de la invención, la hoja de aluminio para soldadura fuerte se reviste con níquel o níquel-plomo por electrodepósito en una solución de fluoborato o de fluoborato de plomo (Pb(BF_{4})_{2}). Típicamente en la solución está presente fluoborato de níquel en una cantidad en el intervalo de 50-500 g/l, opcionalmente fluoborato de plomo en el intervalo de 0,05 a 30,0 g/l, opcionalmente ácido fluobórico en el intervalo de 1-50 g/l y ácido bórico entre 15 y 50 g/l, pudiendo contener la solución opcionalmente además un agente de mojado. Las temperaturas del baño están en el intervalo de 20-80ºC, preferiblemente de 40 a 70ºC. Una ventaja es que esta solución, como otras descritas aquí, no requiere el uso de hidróxido amónico.

Alternativamente, después de aplicar la capa de unión de acuerdo con el método de la invención, la hoja de aluminio para soldadura fuerte se reviste con níquel o níquel-plomo por electrodepósito en un baño que comprende 50-500 g/l de acetato de níquel, 0,05-30 g/l de acetato de plomo, 15-50 g/l de ácido bórico, hasta 200 ml/l de ácido glicólico (del 70%), 20-100 g/l de acetato sódico y, opcionalmente, agentes de mojado.

La invención proporciona además un montaje hecho por soldadura fuerte que comprende al menos un componente hecho con el producto de hoja para soldadura fuerte producido por el método de acuerdo con la invención descrita en lo que antecede.

En otro aspecto de la invención, se proporciona un producto de hoja para soldadura fuerte que tiene una hoja núcleo, una capa de plaqueado sobre la hoja núcleo hecha de una aleación de aluminio que contiene silicio en una cantidad en el intervalo de 2 a 18% en peso, y una capa que comprende níquel sobre la superficie exterior de la capa de plaqueado, caracterizado por una capa que comprende zinc o estaño como capa de unión entre la superficie exterior de la capa de plaqueado y la capa que comprende níquel.

La capa que comprende níquel preferiblemente es una capa obtenida por electrodepósito. La adherencia de la capa que comprende níquel aplicada sobre la capa que comprende zinc o estaño es excelente y puede resistir operaciones de conformación relativamente severas sin que se produzca deslaminación.

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Preferiblemente, en el producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con la invención, la capa que comprende zinc o estaño tiene un espesor de hasta 0,5 \mum, más preferiblemente de hasta 0,3 \mum y, muy preferiblemente en el intervalo de 0,01 a 0,15 \mum. Un espesor de revestimiento de más de 0,5 \mum requiere un tiempo de tratamiento prolongado para el electrodepósito.

Preferiblemente, en este producto de hoja para soldadura fuerte, la capa que comprende níquel tiene un espesor de hasta 2,0 \mum, preferiblemente de hasta 1,0 \mum, más preferiblemente de hasta 0,5 \mum. Un espesor de revestimiento de más de 2,0 \mum requiere un tiempo de tratamiento prolongado para el electrodepósito, puede dar por resultado un arrugamiento de la capa de níquel y se cree que no ofrece más ventajas durante la soldadura fuerte. Un espesor mínimo preferido para esta capa de contiene Ni es de 0,3 \mum.

Preferiblemente, en el producto de hoja para soldadura fuerte, el material que funde durante la soldadura fuerte, conocido como material de aportación, en particular la capa de níquel y/o la capa de zinc o estaño, comprende uno o más elementos para reducir la tensión superficial de la aleación para soldadura fuerte fundida durante la soldadura fuerte. Se ha encontrado en la invención sorprendentemente que, al contrario de lo que se propugna en la técnica anterior, no es necesario añadir plomo como elemento de aleación a la capa de Ni con el fin de promover la acción de mojado de la aleación para soldadura fuerte. Sin embargo, a la capa de níquel o la capa de zinc o estaño, o a ambas, se puede añadir plomo y otros elementos adecuados, entre los que el bismuto es el más preferido. Esto tiene varias ventajas para la hoja para soldadura fuerte desde el punto de vista de su fabricación.

En el conjunto del material de aportación, por tanto, puede estar presente, en % en peso, al menos uno de los elementos:

Bi, de 0,01 a 0,5, preferiblemente de 0,05 a 5,

Mg de 0,2 a 2,0,

Sb, de 0,01 a 0,5, preferiblemente de 0,05 a 5,

La capa de zinc o estaño en sí puede por tanto comprender uno o más elementos adicionales seleccionados entre el grupo consistente en bismuto, plomo, litio y aluminio. La cantidad de elemento o elementos adicionales puede ser en conjunto de hasta un máximo de 50%, pero preferiblemente es menor que 25%, por ejemplo, estar en el intervalo de 1 a 25%.

La capa de plaqueado puede comprender, en % en peso, Si en el intervalo de 2 a 18%, preferiblemente de 7 a 18%, y Mg en una cantidad de hasta 6% como máximo. Preferiblemente, el Mg está en el intervalo de 0,5 a 5%. Se pueden añadir otros elementos de aleación tales como Cu, Zn, Sr y Mn y otros, en unos contenidos adecuados. Se ha encontrado que, al usar la hoja para soldadura fuerte, la presencia de Mg en el plaqueado no tiene efectos perjudiciales durante la soldadura fuerte. Esto es una mejora importante comparativamente con las hojas para soldadura fuerte conocidas. Permite diseñar un plaqueado que puede contribuir a la resistencia del producto de hoja para soldadura en conjunto. Además, permite que la hoja para soldadura fuerte que contiene Mg pueda aplicarse en los dos procedimientos, de soldadura fuerte en vacío y de soldadura fuerte sin fundente en atmósfera controlada. La última posibilidad tiene muchas ventajas técnicas y económicas. La hoja para soldadura fuerte de acuerdo con la invención puede usarse fácilmente en las líneas industriales existentes de soldadura fuerte sin cambiar los parámetros de proceso importantes tales como la temperatura y el tiempo de procesamiento.

En otra realización, la capa de plaqueado comprende, en % en peso, Si en el intervalo de 2 a 18% y Zn en la cantidad de hasta 5% como máximo. Preferiblemente, el Zn está presente en el intervalo de 0,5 a 3%. Se pueden añadir otros elementos de aleación tales como Mg, Cu y Mn y otros, en unos contenidos adecuados. Se ha encontrado de acuerdo con la invención que, cuando esta hoja se usa en presencia de Zn en el plaqueado, no se producen efectos perjudiciales durante la soldadura fuerte. Esto es una mejora importante respecto a las hojas para soldadura fuerte conocidas. Permite diseñar un plaqueado que puede contribuir a la resistencia del producto de hoja para soldadura en conjunto. Además, el producto de hoja para soldadura fuerte en el que el plaqueado contiene Zn como elemento de aleación puede aplicarse en los dos procedimientos, de soldadura fuerte en vacío y soldadura fuerte sin fundente en atmósfera controlada, usándose ambos procedimientos a escala industrial.

Típicamente, en el producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con la invención, la hoja núcleo es una aleación de aluminio, pero la invención no está limitada a ésta y puede usarse cualquier material adecuado. Es necesario que la hoja núcleo tenga un punto de fusión superior al del material de aportación (esto es, todas las capas que funden durante la soldadura fuerte para generar la aleación de soldadura fuerte).

En una realización preferente, la hoja núcleo es una aleación de aluminio que comprende Mg en un intervalo de hasta 8% como máximo. En una realización preferente, el Mg está en el intervalo de 0,5 a 5,0% en peso. Se pueden añadir otros elementos de aleación tales como Cu, Zn, Bi, V, Fe, Zr, Ag, Si, Ni, Co y Mn, relación que no es limitativa, en cantidades adecuadas. Se ha encontrado que, cuando se usa la hoja para soldadura fuerte de la invención, la presencia de Mg en la capa de plaqueado no es perjudicial durante la soldadura fuerte. Esto es una ventaja importante respecto a las hojas para soldadura fuerte conocidas. Se ha visto que la difusión de Mg desde el núcleo al plaqueado durante la fabricación del producto de hoja para soldadura en sí y su aplicación en un proceso posterior de soldadura fuerte, no tiene efectos perjudiciales sobre la soldabilidad de la hoja para soldadura fuerte de acuerdo con la invención. Esto permite el diseño de un producto de hoja para soldadura fuerte de alta resistencia que tiene Mg en el intervalo de contenidos dado como elemento que aumenta la resistencia. El producto puede aplicarse en los dos procedimientos, de soldadura fuerte en vacío y soldadura fuerte sin fundente en atmósfera controlada, usándose ambos procedimientos a escala industrial.

En el producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con la invención, la hoja núcleo puede acoplarse a la capa de plaqueado mediante una capa intermedia. Los beneficios de tener esta capa intermedia o intercapa se describen, por ejemplo, en el documento US-A-2.821.014, cuyo contenido se incorpora aquí por referencia.

En otro aspecto de la invención, se proporciona un método para fabricar un montaje soldado por soldadura fuerte usando el producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con la invención, que comprende las etapas de:

(a) conformar las piezas, de las que al menos una se hace del producto de hoja para soldadura fuerte de la invención según se ha descrito antes,

(b) montar las piezas para formar el montaje,

(c) soldar el montaje por soldadura fuerte, en vacío en atmósfera inerte sin fundente, a elevada temperatura durante un período suficientemente prolongado para fundir y extender la aleación de plaqueado,

(d) enfriar el montaje soldado por soldadura fuerte. La velocidad de enfriamiento puede estar en el intervalo de velocidades de enfriamiento típicas de los hornos de soldadura fuerte. Son velocidades de enfriamiento típicas, las de como mínimo 10ºC/min o más.

Dependiendo del material de la hoja núcleo, en particular una aleación de aluminio, el procedimiento puede incluir la etapa posterior de procesamiento (e), de envejecimiento del montaje soldado y enfriado con el fin de optimizar las propiedades mecánicas y de corrosión del montaje.

Breve introducción a los dibujos

La invención se ilustrará ahora con varios ejemplos no limitativos haciendo referencia a los dibujos, de los:

La Fig. 1 es una sección longitudinal esquemática que muestra la estructura del producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con el estado de la técnica;

la Fig. 2 es una sección longitudinal esquemática que muestra la estructura del producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con la invención;

la Fig. 3 es una sección longitudinal esquemática que muestra la estructura del producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con la invención;

las Figs. 4A y 4B son fotografías obtenidas con microscopio electrónico de barrido (SEM) de la superficie después de niquelado de acuerdo con la técnica anterior y de acuerdo con la presente invención, respectivamente.

Descripción de realizaciones preferentes

La Fig. 1 presenta esquemáticamente una hoja para soldadura fuerte de acuerdo con la técnica anterior como se obtendría por un procedimiento de acuerdo, por ejemplo, con el documento US-A-3.970.237. El producto de hoja para soldadura fuerte consiste en una hoja núcleo 1, con una capa de plaqueado 2 en una o ambas caras, que comprende una aleación Al-Si. Encima del plaqueado 2 se aplica por electrodepósito una capa delgada 3 de níquel, preferiblemente una capa de níquel-plomo.

La Fig. 2 muestra esquemáticamente una hoja para soldadura fuerte de acuerdo con la presente invención, en la que entre la capa de plaqueado 2 y la capa de níquel 3 se ha aplicado otra capa 4 de zinc o estaño, cuyas ventajas se han expuesto en lo que antecede. En la Fig. 2, las capas 4 y 3 se muestran sólo sobre un lado de la hoja para soldadura fuerte, pero el experto podrá apreciar inmediatamente que pueden aplicarse también sobre los dos lados del producto de hoja para soldadura fuerte. La composición de las varias capas y sus ventajas han sido expuestas antes.

La Fig. 3 muestra esquemáticamente otra hoja para soldadura fuerte de acuerdo con la presente invención, que tiene las capas de la Fig. 2 y otra capa intermedia 5 entre la hoja núcleo 1 y la capa de plaqueado 2 a ambos lados. En la Fig. 3, las capas 4 y 3 se han presentado sólo en un lado de la hoja para soldadura fuerte, pero un experto podrá apreciar inmediatamente que pueden aplicarse también sobre los dos lados del producto de hoja para soldadura fuerte. Además, la capa intermedia 5 puede aplicarse también en un lado de la hoja para soldadura fuerte, preferiblemente en el lado que comprende también las capas 4 y 3. La composición de las varias capas y sus ventajas han sido expuestas antes.

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La Fig. 4A es una fotografía de retrodispersión con SEM (aumentos: 1000x) de la superficie de una hoja de soldadura fuerte con un revestimiento de Ni de 0,5 \mum de acuerdo con la técnica anterior según se describe en el documento US-A-3.970.237. Se pueden observar glóbulos de Ni que están depositados preferentemente sobre las partículas de Si de la capa de plaqueado de la hoja para soldadura fuerte. La Fig. 4B representa una fotografía de retrodispersión con SEM (aumentos: 1000x) de la superficie de una hoja de soldadura fuerte con un revestimiento de Ni de 0,5 \mum de acuerdo con la invención, que tiene una capa de zinc bajo la capa de níquel, y en ella puede observarse que el Ni está depositado mucho más uniformemente y regularmente sobre la superficie total, lo que proporciona varias ventajas durante la soldadura fuerte, como se ha señalado en lo que antecede.

Ejemplos Ejemplo 1

Se realizó a escala de laboratorio un ensayo con una hoja de aluminio para soldadura fuerte fabricada de una aleación núcleo AA3003 plaqueada en ambos lados con un plaqueado de aleación de la serie AA4045, que tenía un espesor total de 0,5 mm, siendo el espesor de cada plaqueado el 10,9% del espesor total. La composición de estas aleaciones figura en la Tabla 1.

TABLA 1 % en peso

	AA 3003	AA 4045
Si	0,6 máx.	9,0-11,0
Fe	0,7 máx.	0,8 máx.
Cu	0,05-020	0,30 máx.
Mn	1,0-0,20	0,05 máx.
Mg	-	0,05 máx.
Zn	0,10 máx.	0,10 máx.
Ti	-	0,20 máx.
Impurezas	cada una 0,05 total 0,15	cada una 0,05 total 0,15
Resto	Aluminio	Aluminio

Cada muestra se trató según las siguientes etapas secuenciales de procedimiento (véase también la Tabla 2):

limpieza por inmersión durante 180 s en ChemTec 30014 (un baño disponible en el comercio),

enjuagadura,

ataque alcalino durante 20 s en ChemTec 30203 (un componente de baño disponible en el comercio);

enjuagadura,

opcional decapado durante 4 s en solución oxidante ácida, típicamente ácido nítrico al 25-50% en volumen, que contiene ChemTec 11093 (un activante de decapado disponible en el comercio), seguido de enjuagadura,

opcional zincado por inmersión usando ChemTec 024202 durante 12 s a temperatura ambiente, seguido de enjuagadura,

niquelado por electrodepósito y

enjuagadura.

Para el electrodepósito de níquel se usaron dos soluciones de diferente tipo, un baño básico y un baño ácido; véase también la Tabla 2.

El baño ácido comprendía 270 g/l de sulfato de níquel, 50 g/l de cloruro de níquel, 30 g/l de ácido bórico. Las condiciones de depósito fueron tales que, después del proceso de electrodepósito usando una densidad de corriente de 5 A/dm^{2}, el espesor de la capa de níquel era de 2,0 \mum. Este baño ácido es conocido también como procedimiento de Watt.

El baño básico comprendía 50 g/l de sulfato de níquel, 50 g/l de cloruro de níquel, 100 g/l de citrato sódico, 1 g/l de acetato de plomo y 75 ml/l de hidróxido amónico (al 30%). Las condiciones de depósito a 26ºC fueron tales que un tiempo de depósito de 50 s dió por resultado una capa de depósito de níquel-plomo de un espesor de 0,5 \mum usando una densidad de corriente de 3 A/dm^{2}, y un tiempo de depósito de 200 s dió por resultado una capa de depósito de níquel-plomo de 2,0 \mum de espesor.

Las muestras niqueladas se han ensayado en cuanto a la adherencia usando el ensayo de copa Erichsen (5 mm) y el ensayo de doblado en T. Se da luego un valor estimativo a la adherencia según la siguiente escala: (-) = deficiente, (\pm) = aceptable y (+) = buena. La morfología de la capa de níquel aplicada se ha estudiado usando SEM/EDX, siendo: U = capa uniforme de níquel (aspecto brillante), y G = glóbulos de níquel depositados preferentemente sobre las partículas de silicio (aspecto desvaído). Además se estimó la soldabilidad en la soldadura fuerte. Los ensayos de soldabilidad se realizaron a escala de laboratorio en un horno pequeño de cuarzo. Se cortaron de las hojas niqueladas las muestras como piezas de 25 mm x 25 mm. Se dobló en el centro, en ángulo de 45º, una pequeña tira de aleación AA3003 que medía 30 mm x 7 mm x 1 mm y se puso sobre las piezas de muestra. Las tiras que descansaban sobre las piezas muestra se calentaron bajo corriente de nitrógeno, calentándose desde temperatura ambiente a 580ºC, con un tiempo de permanencia de 1 minutos a 580ºC, enfriándose luego dedes 580ºC a temperatura ambiente. El proceso de soldadura fuerte se juzgó atendiendo a la formación de arrugas, depresión capilar y formación de costura en ángulo. Se dió la siguiente estimación: (-) = soldabilidad deficiente, (-/\pm) = soldabilidad aceptable, (\pm) = buena soldabilidad y (+) = soldabilidad excelente. Los resultados obtenidos se resumen en la Tabla 2.

De los resultados de la Tabla 2 puede deducirse que, en el caso de una etapa de tratamiento previo de inmersión en zinc, se obtiene una capa uniforme de níquel o níquel-plomo que tiene un aspecto brillante. Además, puede verse que, con una baño básico, se requiere un tratamiento previo de inmersión para obtener una buena adherencia de la capa de níquel electrodepositada. Puede verse además que una capa de níquel-plomo de 0,5 \mum tiene unas características de soldabilidad mejores que una capa de 2,0 \mum de espesor; en este último caso se han observado arrugas. La soldabildad por soldadura fuerte del material obtenido por la vía de baño básico tiene unas mejores características de soldabilidad en la soldadura fuerte (pero todavía aceptables) que el material obtenido por la vía de baño ácido, posiblemente debido a la presencia de plomo en la capa electrodepositada.

TABLA 2 Condiciones experimentales y resultados

Baño de depósito	ácido	ácido	ácido	básico	básico	básico	básico
Decapado, s	4	4	-	4	-	4	-
Tiempo de inmersión en Zn, s	-	12	12	-	12	12	12
Tiempo de niquelado, s	120	120	120	200	200	50	50
Adherencia	-	+	+	-	+	+	+
Soldabilidad por soldadura fuerte	-/\pm	-/\pm	-/\pm	\pm	\pm	+	+
Morfología	G	U	U	G	U	U	U

Ejemplo 2

Se trataron a escala de ensayo de laboratorio, como se indica en la Tabla 4, hojas de aluminio para soldadura fuerte con núcleo de la aleación AA3003 con plaqueado, en una cara, de aleaciones para plaqueado de la serie AA4000 de seis diferentes composiciones (véase Tabla 3) y que tenían un espesor total de 0,5 mm, siendo el espesor del plaqueado de aproximadamente 50 \mum.

El tratamiento consistía en

enjuagadura,

ataque alcalino durante 20 s en ChemTec 30203 (un activante de decapado disponible en el comercio) a temperatura ambiente,

enjuagadura,

opcional decapado durante 4 s en baño oxidante ácido, típicamente ácido nítrico al 25-50% en volumen, que contiene ChemTec 11093 a temperatura ambiente, seguido de enjuagadura,

zincado opcional por inmersión usando ChemTec 024202 durante 12 s a temperatura ambiente, seguido de enjuagadura,

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niquelado por electrodepósito y

enjuagadura.

Para el electrodepósito de níquel se usaron dos soluciones de diferente tipo, un baño básico con plomo y un baño básico sin plomo.

El baño básico que contenía plomo comprendía 50 g/l de sulfato de níquel, 50 g/l de cloruro de níquel, 30 g/l de citrato sódico y 75 ml/l de hidróxido amónico (al 30%). Las condiciones de depósito a 26ºC fueron tales que un tiempo de depósito de 50 s dió por resultado una capa depositada de níquel-plomo de 0,50 \mum de espesor usando una densidad de corriente de 3 A/dm{2}. El procedimiento usando este baño se designa "L+" en la Tabla 4.

El baño básico exento de plomo comprendía 50 g/l de sulfato de níquel, 50 g/l de cloruro de níquel, 30 g/l de citrato sódico, 1 g/l de acetato de plomo y 75 ml/l de hidróxido amónico (al 30%). Las condiciones de depósito a 26ºC fueron tales que un tiempo de depósito de 50 s dió por resultado una capa de depósito de níquel-plomo de un espesor de 0,5 \mum usando una densidad de corriente de 3A/dm^{2}. El procedimiento usando este baño se designa "L-" en la Tabla 4.

Las muestras se ensayaron como en el Ejemplo 1, considerado antes. Los resultados se presentan en la Tabla 4. En esta Tabla, "n.e." significa no ensayado.

De los resultados de la Tabla 4 puede deducirse que un tratamiento de zincado de acuerdo con la invención tiene éxito para conseguir una buena adherencia de la capa de Ni depositada. Se puede conseguir una excelente soldabilidad en la soldadura fuerte usando varias composiciones de plaqueado. La presencia de Mg en la capa de plaqueado nº. 3 no tiene efecto perjudicial sobre la soldabilidad de la hoja para soldadura fuerte. La presencia de Zn en la capa de plaqueado nº. 5 no tiene efecto perjudicial sobre la soldabilidad de la hoja para soldadura fuerte.

TABLA 3 Composición de la aleación de plaqueado.

Aleación	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Zn	Ti	Bi	Sr
1	10,0	0,3	<0,01	<0,02	<0,02	<0,02	0,003	-	-
2	10,0	0,3	<0,01	<0,02	<0,02	<0,02	0,003	-	-
3	9,6	0,25	<0,01	<0,02	1,32	<0,02	0,003	-	-
4	7,6	0,3	<0,01	<0,02	<0,02	<0,02	0,003	-	0,02
5	7,6	0,35	<0,01	<0,02	<0,02	1,02	0,003	-	-
6	12,4	0,2	<0,01	0,06	<0,02	<0,02	0,003	-	-
Resto hasta el total, Al e impurezas inevitables.

TABLA 4 Tratamiento previo aplicado y resultados del ensayo

Aleación	Limpieza	Ataque	Decapado	Zincado	Niquelado	Adherencia	Soldabilidad
plaqueado nº.
1	si	si	si	si	L-	+	-
1	si	si	no	si	L-	+	-
2	si	si	si	si	L+	+	+
2	si	si	si	no	L+	-	n.e.
3	si	si	si	si	L+	+	+
3	si	si	si	no	L+	-	+
4	si	si	si	si	L+	+	+
4	si	si	si	no	L+	-	n.e.
5	si	si	si	si	L+	+	+
5	si	si	si	si	L+	-	+
6	si	si	si	si	L+	+	+
6	si	si	si	no	L+	-	n.e.

Ejemplo 3

En este ejemplo se incluyó bismuto en la capa de unión de zinc con el fin de reducir la tensión superficial de la aleación de soldadura fuerte formada por la capa de plaqueado y las capas por encima de ella durante la soldadura fuerte. El producto de hoja sobre el que se aplicó la capa de unión constaba de un núcleo de aleación AA3003 (78,2% en peso) y dos capas de plaqueado de la aleación AA4045 (10,9% en peso cada una), siendo el espesor total de 0,5 mm.

Los baños de depósito por desplazamiento usados en varias pruebas se presentan en la Tabla 5, que también recoge los resultados obtenidos en el ensayo de adherencia y los de soldabilidad por soldadura fuerte realizados como en el Ejemplo 1. Las etapas del procedimiento fueron las siguientes:

(a) limpieza de la superficie del plaqueado usando un baño de 35 g/l de ChemTec 30014 a 50ºC, 180 s;

(b) enjuagadura a fondo;

(c) ataque alcalino usando un baño de 30 g/l de ChemTec 30203 a 50ºC, 20 s;

(d) enjuagadura a fondo;

(e) decapado usando HNO^{3} al 50% a temperatura ambiente, 60 s;

(f) enjuagadura a fondo;

(g) inmersión en baño de zincado, véase Tabla 5, para aplicar una capa de Zn-Bi de aproximadamente 35 \mum (aproximadamente 0,25 g/m^{2});

(h) niquelado por depósito usando el baño básico sin plomo descrito antes en el Ejemplo 2, a 26ºC y 3 A/dm^{2}, 50 s, que corresponde a un espesor de la capa de níquel de 0,5 \mum (4,5 g/m^{2}).

TABLA 5

Baño de Zn-Bi	1	2	3	4
Hidróxido sódico, g/l	120	120	120	120
Óxido de zinc, g/l	20	20	20	20
Tartrato sodopotásico, g/l	50	50	50	50
Nitrato sódico, g/l	1	1	1	1
Óxido de bismuto (III), g/l	0	10	2	1
Tiempo de depósito	12	12	12	12
Aspecto de la capa "de unión"	metálico, de plata	pulverulento negro	gris	metálico, de plata
Composición de la capa de ZnBi		Bi: 0,7		Bi: 0.05
a partir de los datos de ICP, g/m^{2}		Zn: 0,35		Zn: 0,25
Niquelado	50 s	50 s	50 s	50 s
Ensayo de adherencia	Excelente	Muy deficiente	Deficiente	Excelente
Ensayo de soldabilidad en la
soldadura fuerte	-	+	+	+

La composición de la capa obtenida del baño 3 no se midió. ICP significa plasma inducido acoplado.

Los resultados demuestran que la inclusión en la delgada capa de unión de incluso una cantidad pequeña de Bi como ejemplo de un elemento que reduce la tensión superficial de la aleación de soldadura fuerte fundida, tiene un efecto significativo sobre el comportamiento en la soldadura fuerte. Sin embargo, la presencia de Bi en la capa de unión reduce el efecto alcanzado sobre la adherencia, si bien permite la soldadura fuerte. El peso de Zn en la capa preferiblemente debe ser como mínimo de 50%, más preferiblemente de como mínimo 75%. Es claro que la cantidad que se logra añadir de un elemento tal como Bi en la delgada capa de unión es pequeña, pero el efecto es significativo y se obtuvo un producto exento de plomo. La no inclusión de plomo tiene beneficios ambientales.

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Ejemplo 4

Este ejemplo demuestra que, después de aplicar como en los Ejemplos 1 y 2 una capa de unión de Zn, se puede aplicar por electrodepósito una capa de níquel que contiene Bi, pero no Pb, de lo que resulta un producto que tiene una buena adherencia de la capa de níquel y una buena soldabilidad para la soldadura fuerte. El bismuto no se mantiene fácilmente en una solución estable de niquelado sin que se forme lodo.

El baño de niquelado utilizado tiene la composición de la Tabla 6.

\hskip2cm Compuesto	g/l .
\hskip2cm
\hskip2cm Sulfato de níquel	142
\hskip2cm Sulfato amónico	34
\hskip2cm Cloruro de níquel	30
\hskip2cm Citrato sódico	140
\hskip2cm Gluconato sódico	30
\hskip2cm Iones bismuto	1

Siguiendo el procedimiento de los Ejemplos 1 y 2, usando un producto que tenía un plaqueado de aleación AA4045, con una capa de unión de Zn, el electrodepósito de una capa de Ni-Bi se realizó a 57ºC de conformidad con lo indicado en la Tabla 7:

TABLA 7

Densidad de corriente	Tiempo, s	Ni, g/m^{2}, ICP	Bi, g/m^{2}, ICP	Adherencia	Soldabilidad
A/dm^{2}
3	50	9,1	0,66	+	+
6	25	10,4	0,50	+	+
10	15	9,5	0,46	+	+

La eficiencia de la corriente al depositar Ni es de 100%.

Las muestras revestidas a 3 A/dm^{2} presentaban algunas manchas negras, pero las muestras revestidas a densidades de corriente más altas tenían un aspecto excelente. Se depositaron aproximadamente 0,5 g/m^{2} de bismuto. Se puede hacer variar fácilmente el contenido de bismuto de la capa de aleación depositada, por ejemplo disminuyendo la concentración de bismuto en el baño de depósito para que resulte un contenido de Bi más bajo.

Este baño de depósito tiene muchas ventajas en comparación con los baños estándar que contienen Pb:

no hay humos de amoniaco,

temperaturas de trabajo más prácticas, típicamente de 40 a 70ºC,

alta densidad de corriente,

el bismuto se puede reincorporar fácilmente al baño de depósito.

Además, se emplearon productos químicos estándar.

Habiéndose descrito totalmente la invención, un experto corriente en la técnica apreciará que se pueden hacer muchos cambios y modificaciones sin desviarse del ámbito de la invención según ha sido descrita en esta memoria.

Claims

1. Un método para fabricar un producto de hoja para soldadura fuerte, que comprende la etapa de depositar una capa que comprende níquel sobre una superficie de una hoja que comprende una hoja núcleo y una capa de plaqueado sobre la hoja núcleo, capa de plaqueado que está hecha de una aleación de aluminio que contiene silicio en una cantidad en el intervalo de 2 a 18% en peso, siendo la superficie mencionada una superficie de la capa de plaqueado, método que incluye un tratamiento previo de la mencionada superficie antes de la etapa de depósito, caracterizado porque el tratamiento previo comprende la etapa de aplicar sobre la mencionada superficie una capa de unión que comprende zinc o estaño.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la mencionada capa de unión se aplica mediante un tratamiento de zincado o un tratamiento de estañado.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la mencionada capa de unión se aplica mediante un tratamiento de zincado por inmersión o un tratamiento de estañado por inmersión.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, en el que la duración del tratamiento de zincado o estañado está en el intervalo de 1 a 300 s.

5. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que la temperatura del tratamiento de zincado o estañado está en el intervalo de 10 a 50ºC.

6. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la mencionada capa de unión tiene un espesor de no más de 1 \mum, preferiblemente de no más de 0,3 \mum.

7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la mencionada capa de unión tiene un espesor en el intervalo de 10 a 150 nm.

8. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la mencionada capa que comprende níquel se aplica por electrodepósito.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el mencionado electrodepósito se realiza en una solución de sulfamato.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la mencionada solución de sulfamato contiene plomo, por lo que la mencionada capa de níquel contiene plomo.

11.Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que la mencionada capa que comprende níquel se aplica por electrodepósito, en el que uno o más parámetros de proceso se seleccionan entre:

(a) temperatura del baño, 20-70ºC, preferiblemente 20-30ºC;

(b) pH del baño de electrodepósito, 7,0-12,0, preferiblemente 10,0-12,0 y, más preferiblemente, aproximadamente 10,5;

(c) densidad de corriente de 0,1-10,0 A/dm^{2}, preferiblemente 0,5-4,0 A/dm^{2};

(d) tiempo de depósito de 1 a 300 s, preferiblemente de 30 a 100 s;

(e) una composición del baño que comprende 3-200 g/l de sulfato de níquel, 10-100 g/l de cloruro de níquel, 60-300 g/l de citrato sódico, preferiblemente 100 g/l de citrato sódico, 0,05-10,0 g/l de acetato de plomo y 5-150 ml/l de hidróxido amónico (calculado como solución de hidróxido amónico al 30%).

12. Un método de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la mencionada capa que contiene níquel se aplica por electrodepósito en el que uno o más parámetros de proceso se seleccionan entre:

(a) temperatura del baño de electrodepósito, 20-70ºC, preferiblemente 20-30ºC;

(b) pH del baño de electrodepósito en el intervalo de 3 a 5, preferiblemente de 3 a 4 y, más preferiblemente, aproximadamente 3;

(d) tiempo de depósito de 1 a 300 s, preferiblemente de 20 a 100 s;

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(e) una composición del baño que comprende 5-400 g/l de sulfato de níquel, preferiblemente 240-300 g/l de sulfato de níquel, 10-100 g/l de cloruro de níquel, preferiblemente 40-60 g/l de cloruro de níquel, 5-100 g/l de ácido bórico, preferiblemente 25-40 g/l de ácido bórico.

13. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la cantidad de silicio en la mencionada capa de plaqueado está en el intervalo de 7 a 18% en peso.

14. Un producto de hoja para soldadura fuerte que tiene una hoja núcleo (1), una capa de plaqueado (2) sobre la mencionada hoja núcleo (1) hecha de una aleación de aluminio que contiene silicio en una cantidad en el intervalo de 2 a 18% en peso, y una capa (3) que comprende níquel en la superficie exterior de la mencionada capa de plaqueado, caracterizado por una capa (4) que comprende zinc o estaño como capa de unión entre la mencionada superficie exterior de la mencionada capa de plaqueado y la mencionada capa que comprende níquel.

15. Producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la mencionada capa de plaqueado (2) tiene partículas discretas ricas en silicio expuestas en la mencionada superficie exterior, y la mencionada capa (3) que comprende níquel está unida a las mencionadas partículas ricas en silicio y a zonas de la mencionada superficie exterior entre las mencionadas partículas ricas en silicio, de manera que se forma una capa continua sobre la mencionada superficie exterior.

16. Producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con la reivindicación 14 o 15, en el que la mencionada capa de unión (4) es una capa electrodepositada.

17. Producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, en el que la mencionada capa de unión (4) tiene un espesor de no más de 0,5 \mum, preferiblemente de no más de 0,3 \mum.

18. Producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con la reivindicación 17, en el que la mencionada capa de unión (4) tiene un espesor en el intervalo de 20 a 150 nm.

19. Producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, en el que la mencionada capa (3) que comprende níquel tiene un espesor de no más de 2,0 \mum, preferiblemente de no más de 1,0 \mum.

20. Producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19, en el que consideradas conjuntamente la mencionada capa de plaqueado y todas las capas exteriores a ella, tienen una composición que contiene al menos uno de los elementos siguientes:

Bi en el intervalo de 0,01 a 0,5% en peso, preferiblemente de 0,05 a 5%,

Mg en el intervalo de 0,2 a 2,0% en peso,

Sb en el intervalo de 0,01 a 0,5% en peso, preferiblemente de 0,05 a 0,5%.

21. Producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 20, en el que la mencionada capa de unión (4) contiene en peso una cantidad de no más de 50% y, preferiblemente, de no más de 25% en peso en total, de uno o más elementos seleccionados entre bismuto, plomo, litio y antimonio.

22. Producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 21, en el que la mencionada capa de plaqueado (2) contiene Mg en una cantidad en peso de hasta 8%, preferiblemente en el intervalo de 0,5 a 5%.

23. Producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 22, en el que la mencionada capa de plaqueado (2) contiene Zn en una cantidad en peso de hasta 5%, preferiblemente en el intervalo de 0,5 a 3% en peso.

24. Producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 23, en el que la mencionada hoja núcleo (1) es una aleación de aluminio.

25. Producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con la reivindicación 24, en el que la mencionada hoja núcleo (1) es una aleación de aluminio que comprende Mg en una cantidad hasta como máximo 8%.

26. Producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 25, en el que la mencionada hoja núcleo (1) está acoplada a la mencionada capa de plaqueado (2) mediante una capa intermedia (5).

27. Un montaje de componentes unidos por soldadura fuerte, en el que al menos uno de los mencionados componentes es un producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 26.

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28. Método para fabricar un montaje de componentes soldados por soldadura fuerte, que comprende las etapas de:

(a) conformar los mencionados componentes, de los que al menos uno se hace del producto de hoja para soldadura fuerte de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 27;

(b) montar las piezas para formar el montaje;

(c)soldar el montaje por soldadura fuerte, en vacío o en atmósfera inerte sin fúndente para soldadura fuerte, a elevada temperatura durante un período suficientemente prolongado para fundir y extender la aleación de plaqueado;

(d) enfriar el montaje soldado por soldadura fuerte.