ES2289009T3 - Metodo para fabricar un montaje de componentes de metal diferentes mediante soldadura fuerte. - Google Patents
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Abstract
Un método para fabricar un montaje de componentes unidos mediante soldadura fuerte que comprende las etapas de: (i) conformar dichos componentes, de los cuales al menos uno está hecho a partir de un producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte, comprendiendo el producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte, una lámina central (a) que tiene sobre al menos una superficie de dicha lámina central una capa (b) de chapado de aluminio, estando hecha la capa de chapado de aluminio de una aleación de aluminio que comprende silicio en una cantidad en el intervalo de 2 a 18% en peso, una capa (c) que comprende níquel sobre la superficie exterior de dicha capa de chapado de aluminio, y una capa (d) que comprende cinc o estaño como capa de unión entre dicha superficie exterior de dicha capa de chapado de aluminio y dicha capa que comprende níquel; (ii) conformar al menos otro componente de un metal diferente a la lámina central del producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte, y seleccionado del grupo consistente en titanio, titanio recubierto electrolíticamente, titanio revestido, bronce, latón, acero inoxidable, acero inoxidable recubierto electrolíticamente, acero inoxidable revestido, níquel, aleación de níquel, acero de bajo contenido en carbono, acero recubierto electrolíticamente de bajo contenido en carbono, acero revestido de bajo contenido en carbono, acero de alta resistencia, acero revestido de alta resistencia, y acero de alta resistencia recubierto electrolíticamente; (iii) montar los respectivos componentes en un montaje, de forma que la capa (c), que comprende níquel, de un producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte, que se enfrenta en parte o en su totalidad con al menos otro componente de un metal diferente al de la lámina central del producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte; (iv) soldar con soldadura fuerte el montaje a vacío o en una atmósfera inerte en ausencia de fundente para la soldadura fuerte, a elevada temperatura, durante un periodo lo suficientemente largo para fundir y extender la capa de chapado de aluminio y todas las capas exteriores a ella; (v) enfriar el montaje soldado con soldadura fuerte.
Description
Método para fabricar un montaje de componentes
de metal diferentes mediante soldadura fuerte.
La invención se refiere a un método para
fabricar un montaje de componentes unidos mediante soldadura fuerte,
que comprende las etapas de conformar dichos componentes, de los
cuales al menos dos componentes son diferentes uno del otro, montar
los componentes para obtener un montaje, efectuar una soldadura
fuerte en el montaje, y enfriar el montaje al que se le ha
efectuado la soldadura fuerte. En el documento
US-A-4028200 se describe un método
de la técnica anterior.
A efectos de esta invención, se entenderá un
producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte como
una aleación central acoplada a al menos una aleación de aluminio
chapada. Las aleaciones de aluminio chapadas típicas son las
aleaciones de la serie 4000 de la Aluminium Association (AA) y que
tienen un contenido de Si en el intervalo de 2 a 18% en peso, y más
preferiblemente de 5 a 14% en peso. Las aleaciones de aluminio
chapadas pueden estar acopladas a la aleación central de diversas
formas conocidas en la técnica, por ejemplo por medio de
co-laminación, chapado o colada continua o
semincontinua.
Las células energéticas electroquímicas
convierten un combustible y un oxidante en electricidad, agua y
calor. Las células energéticas de membrana cambiadora de protones
("PEMFC") (del inglés; Proton Exchange Membrane Fuel Cells)
generalmente emplean un montaje de electrodo de membrana
("MEA") (del inglés; Membrane Electrode Assembly), que
comprende una membrana cambiadora de iones o electrolito sólido
dispuesto entre dos electrodos formados de un material poroso en
forma de lámina eléctricamente conductora. Estos tipos de células
energéticas se están mostrando prometedoras para su uso en
aplicaciones en automoción así como en aplicaciones denominadas
estacionarias. Hay diversos requisitos para los metales usados en
una célula energética, tales como una buena resistencia a la
corrosión, alta resistencia y bajos costes de fabricación. Además,
hay un requisito de buena capacidad de conformación. Por ejemplo,
por medio de flexión, para tener en cuenta el diseño y la
fabricación de componentes con formas complejas. Se aplican
requisitos similares para los dispositivos cambiadores de calor.
Como resultado de estos requisitos, se pueden emplear diversos
metales diferentes en la fabricación de las células energéticas
electroquímicas. Estos metales o aleaciones metálicas diferentes
necesitan estar unidos a otros de forma que se obtenga una unión
fuerte y fiable. Un método adecuado de unir de metales, unos con
otros, puede ser los procedimientos de soldadura fuerte.
La soldadura fuerte, por definición, emplea un
metal de carga que tiene una temperatura de líquidus por
encima de 450ºC y por debajo de la temperatura de sólidus del
metal base. La soldadura fuerte se distingue del soldeo por el
punto de fusión del metal de carga: los metales de soldeo funden por
debajo de 450ºC.
La soldadura fuerte con atmósfera controlada
("CAB") (del inglés; Controlled Atmosphere Brazing) y la
soldadura fuerte a vacío ("VB") (del inglés; Vacuum Brazing)
son los dos procedimientos principales usados para la soldadura
fuerte a escala industrial. La VB es esencialmente un procedimiento
discontinuo y supone altas demandas de pureza del material. La CAB
tradicional requiere una etapa adicional del procedimiento anterior
a la soldadura fuerte, comparada con la VB, concretamente se tiene
que aplicar un fundente para soldadura fuerte. La CAB es,
esencialmente, un procedimiento continuo donde, si se está usando el
fundente de la soldadura fuerte apropiado, se pueden producir
grandes volúmenes de montajes soldados con soldadura fuerte. Para
obtener buenos resultados con la soldadura fuerte el fundente de la
soldadura fuerte se tiene que aplicar sobre la superficie total del
montaje. Esto puede originar dificultades con los fundentes
tradicionales húmedos o en polvo, como el fundente Nocolok (marca
comercial) para soldadura fuerte, y cierto tipo de montajes debidos
a su diseño. Durante el ciclo de soldadura fuerte, se generan humos
corrosivos tales como el HF. Esto supone una alta demanda de
resistencia a la corrosión de los materiales aplicados para el
horno.
Idealmente, se deberá disponer de un material
que se pueda usar en la CAB pero que no tenga los requisitos y
defectos de la aplicación del fundente para soldadura fuerte. Se
puede suministrar un material semejante a un fabricante de montajes
soldados con soldadura fuerte, y esta preparado para usarlo
directamente después de conformar las partes del montaje. No se
tienen que llevar a cabo operaciones adicionales con el fundente
para soldadura fuerte. Actualmente, se usa solamente un
procedimiento para efectuar, a escala industrial, soldaduras
fuertes sin fundente. El material para este procedimiento puede ser,
por ejemplo, una lámina estándar para soldadura fuerte hecha de una
aleación central de la serie AA3000, chapada por ambos lados con un
chapado de una aleación de la serie AA4000. Antes de que pueda
usarse la lámina para soldadura fuerte, se tiene que modificar la
superficie, de forma que la capa de óxido que se produce
naturalmente no interfiera durante el ciclo de soldadura fuerte. El
método para conseguir una buena soldadura fuerte es depositar una
cantidad específica de níquel sobre la superficie de la aleación de
chapado. Si se aplica apropiadamente, el níquel reacciona,
presumiblemente exotérmicamente, con el aluminio subyacente. El
níquel se puede aplicar usando un diafragma de níquel entre las dos
partes que se van a unir o se puede depositar mediante recubrimiento
electrolítico. Cuando se usa el recubrimiento electrolítico, la
adherencia del níquel será suficiente para resistir las operaciones
típicas de conformado que se usan en, por ejemplo, la fabricación de
los cambiadores de
calor.
calor.
Los procedimientos para el recubrimiento
electrolítico con níquel, en una solución alcalina, de una lámina
de aluminio para soldadura fuerte se conocen a partir de cada uno de
los documentos US-3.970.237,
US-4.028.200, US-4.164.454, y el
boletín SAE número 880446 de B.E. Cheadle y K.F. Dockus. Según estos
documentos, se depositan níquel o cobalto, o combinaciones suyas,
muy preferiblemente en combinación con plomo. La adición de plomo
se usa para mejorar la mojabilidad de la aleación de chapado durante
el ciclo de soldadura fuerte. Una característica importante de
estos procedimientos del recubrimiento electrolítico es que el
níquel se deposita preferentemente sobre las partículas de silicio
de la aleación de chapado. Con el fin de obtener suficiente níquel
para la soldadura fuerte sobre la superficie, la aleación de
chapado deberá contener un número relativamente grande de
partículas de silicio para actuar como núcleos para el depósito del
níquel. Se cree que para obtener suficientes sitios de nucleación
deberá quitarse, mediante un previo tratamiento químico o mecánico
antes del decapado, una parte del aluminio en el que están
embebidas las partículas de silicio. Se cree una condición necesaria
obtener una cobertura suficiente de níquel que sirva como núcleos
para la acción del depósito de la aleación de chapado o de la
soldadura fuerte. A escala microscópica la superficie de chapado,
que contiene Si, de la lámina para soldadura fuerte está recubierta
con glóbulos de níquel.
Sin embargo, no es deseable el uso de plomo para
la fabricación de montajes con soldadura fuerte usados en diversas
áreas del mercado, y está previsto que en el próximo futuro pueda,
posiblemente, haber una prohibición de los productos que comprendan
plomo o productos fabricados mediante una o más etapas intermedias
del procedimiento que comprendan plomo o componentes basados en
plomo.
Un objeto de la invención es proporcionar un
método para la fabricación de un montaje de componentes metálicos
distintos unidos mediante soldadura fuerte, y que comprende las
etapas de conformar dichos componentes, de los cuales al menos dos
componentes son distintos uno del otro, y al menos uno de los cuales
es un producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte,
montar los componentes para obtener un montaje, efectuar la
soldadura fuerte del montaje, y enfriar el montaje al que se le ha
efectuado la soldadura fuerte.
Otro objeto más de la invención es proporcionar
un método para fabricar un montaje de componentes distintos unidos
mediante soldadura fuerte, y que comprende las etapas de conformar
dichos componentes, de los cuales al menos dos componentes son
distintos uno del otro, montar los componentes distintos para
obtener un montaje, efectuar la soldadura fuerte del montaje, y
enfriar el montaje al que se le ha efectuado la soldadura fuerte, y
en el que uno de los componentes es una lámina multicapas para
soldadura fuerte que tiene mejoradas sus características de
capacidad de conformación.
Un objeto más de la presente invención es
proporcionar un método para fabricar un montaje de componentes
distintos unidos mediante soldadura fuerte, donde los componentes
de al menos el producto en forma de lámina multicapas para
soldadura fuerte están exentos de plomo.
Según la invención, en un aspecto, se
proporciona un método para fabricar un montaje de componentes unidos
mediante soldadura fuerte, que comprende las etapas de:
(i) conformar dichos componentes, de los cuales
al menos uno está hecho a partir de un producto en forma de lámina
multicapas para soldadura fuerte, comprendiendo dicho producto en
forma de lámina multicapas para soldadura fuerte una lámina central
(a) que tiene sobre al menos una superficie de dicha lámina central
una capa (b) de chapado de aluminio, estando hecha la capa de
chapado de aluminio de una aleación de aluminio que comprende
silicio en una cantidad en el intervalo de 2 a 18% en peso,
preferiblemente en el intervalo de 5 a 14% en peso, una capa (c)
que comprende níquel sobre la superficie exterior de dicha capa de
chapado de aluminio, y una capa (d) que comprende cinc o estaño
como capa de unión entre dichas superficie exterior de dicha capa
de chapado de aluminio y dicha capa que comprende níquel;
(ii) conformar al menos otro componente de un
metal distinto a la lámina central del producto en forma de lámina
multicapas para soldadura fuerte, y seleccionado del grupo
consistente en titanio, titanio recubierto electrolíticamente,
titanio revestido, bronce, latón, acero inoxidable, acero inoxidable
recubierto electrolíticamente, acero inoxidable revestido, níquel,
aleación de níquel, acero de bajo contenido en carbono, acero
recubierto electrolíticamente de bajo contenido en carbono, acero
revestido de bajo contenido en carbono, acero de alta resistencia,
acero revestido de alta resistencia, y acero de alta resistencia
recubierto electrolíticamente;
(iii) montar los respectivos componentes en un
montaje, de forma que la capa (c) que comprende níquel, de un
producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte, que se
enfrenta en parte o en su totalidad con al menos otro componente de
un metal diferente al de la lámina central del producto en forma de
lámina multicapas para soldadura fuerte;
(iv) soldar el montaje con soldadura fuerte a
vacío o en una atmósfera inerte, en ausencia de fundente para la
soldadura fuerte, a elevada temperatura, durante un periodo lo
suficientemente largo para fundir y extender la capa de chapado de
aluminio y todas las capas exteriores a ella;
\newpage
(v) enfriar el montaje soldado con soldadura
fuerte. La velocidad de enfriamiento puede estar en el intervalo de
las velocidades de enfriamiento típicas de los hornos para soldadura
fuerte. Las velocidades típicas de enfriamiento son velocidades de
enfriamiento de al menos 10ºC/minuto o más, y preferiblemente de
40ºC/minuto o más.
Usando el nuevo y mejorado producto en forma de
lámina multicapas para soldadura fuerte, se forma una unión eficaz
entre la capa de chapado de aluminio y la capa que comprende níquel,
unión que permanece de forma eficaz durante la posterior
deformación de la lámina multicapas para soldadura fuerte. El
componente puede hacerse en forma de lámina o tira mediante
troquelado u otras etapas del procedimiento típicamente usadas para
preparar o montar estructuras complejas tales como botes, botes
prismáticos, recipientes, células, u otras partes usadas
típicamente para diseñar y fabricar, por ejemplo, cambiadores de
calor o células energéticas. La capacidad mejorada de deformación
permite el diseño de montajes diseñados de formas más complejas,
unidos mediante soldadura fuerte. Además, la fabricación de un
producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte puede
llevarse a cabo en un procedimiento continuo. El producto está
idealmente indicado para la soldadura fuerte sin fundente bajo
condiciones de atmósfera controlada para producir montajes de
componentes metálicos diferentes.
El método permite el diseño y fabricación de
montajes soldados con soldadura fuerte en los que por ejemplo un
componente, que está hecho de titanio o de titanio recubierto
electrolíticamente o revestido, por ejemplo titanio recubierto
electrolíticamente con cobre, se une por medio de soldadura fuerte a
una cara del componente de la lámina multicapas para soldadura
fuerte que tiene por ambos lados una capa (d) que comprende níquel,
capa que se puede mantener esencialmente exenta de plomo, y por lo
que, por el otro lado de dicha lámina multicapas para soldadura
fuerte se une, por medio de soldadura fuerte, un componente que está
hecho de acero inoxidable recubierto electrolíticamente o
revestido, o de aluminio. La unión conseguida por medio de soldadura
fuerte es fiable y tiene suficiente resistencia.
La invención se basa, en parte, en la percepción
de que es extremadamente importante el tratamiento previo de la
capa de chapado para obtener una capa de níquel, bien unida sobre la
capa que contiene Si, del producto en forma de lámina para
soldadura fuerte, de forma que la unión permanece eficaz bajo una
gran deformación. Los procedimientos de la técnica anterior, según
parece, tenían como objetivo aplicar el níquel de una forma
distribuida, principalmente sobre las partículas de silicio en la
superficie de la capa de chapado, en vez de tratar de conseguir una
capa de níquel uniforme. En la presente invención, la superficie de
la aleación de chapado que contiene Si, está alterada de forma que
el recubrimiento de níquel es independiente de las partículas de
silicio en su superficie. El recubrimiento electrolítico con níquel
no tiene lugar sobre las partículas de silicio sino sobre la capa
aplicada que comprende cinc o estaño. Ya que el níquel se deposita,
por eso, sobre la superficie total de la capa de chapado, la
reacción necesaria antes de la soldadura fuerte puede tener lugar
mucho más fácilmente si se compara con el procedimiento de la
técnica anterior. El cinc o el estaño aplicado no interfieren en
absoluto durante el procedimiento de soldadura fuerte, y pueden
contener un componente que ayude a la soldadura fuerte, según se
describe más adelante. Ya que el níquel se deposita suave y
uniformemente sobre la superficie, se puede reducir o evitar el uso
del plomo para promover la mojabilidad durante la soldadura fuerte,
o se pueden usar para este fin, otros elementos tales como el
bismuto. Una ventaja importante adicional del níquel depositado
suave y uniformemente sobre la superficie, es que se puede reducir
la cantidad total de níquel que se va a aplicar con el fin de
conseguir una buena soldadura fuerte sin fundente. Otra ventaja es
que la cubierta de la superficie completa evita cualquier dificultad
originada por el óxido de aluminio en la superficie de la capa de
chapado.
Preferiblemente, dicha capa de chapado de
aluminio tiene partículas discretas ricas en silicio expuestas en
dicha superficie exterior suya, y dicha capa que comprende níquel se
une a dichas partículas ricas en silicio y a las áreas de dicha
capa exterior entre dichas partículas ricas en silicio, para formar
una capa continua sobre dicha superficie exterior.
En dependencia de la composición de la lámina
central, el procedimiento puede incluir además la etapa de
tratamiento de envejecimiento, a temperatura ambiente o elevada,
del montaje soldado con soldadura fuerte y enfriada con el fin de
optimizar las propiedades mecánicas, o de corrosión, del montaje
resultante.
Se pueden obtener muy buenos resultados con un
tratamiento de recubrimiento electrolítico directo con cinc. Como
alternativa, se pueden obtener muy buenos resultados con un
tratamiento de cincado por inmersión, un tratamiento de estañado
por inmersión, con frecuencia también denominado recubrimiento
electrolítico por desplazamiento. Una ventaja más es que este
tratamiento se presta a su aplicación en una operación de
procedimiento continuo. Preferiblemente, la duración del
tratamiento de cincado o del tratamiento de estañado está en el
intervalo de 1 a 300 segundos. Preferiblemente, la temperatura del
baño durante el tratamiento de cincado o durante el tratamiento de
estañado está en el intervalo de 10 a 50ºC, y más preferiblemente en
el intervalo de 15 a 30ºC.
En una realización del método según la invención
en la lámina multicapas para soldadura fuerte, la capa aplicada (d)
que comprende cinc o estaño tiene un espesor de hasta 0,5 \mum,
más preferiblemente hasta 0,3 \mum (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 del
revestimiento de más de 0,5 \mum requiere un tiempo de
tratamiento prolongado, por ejemplo, para el recubrimiento
electrolítico por desplazamiento, y se cree que no tiene más
ventajas para mejorar la adherencia.
\newpage
La capa de cinc o de estaño aplicada al producto
en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte, usada en el
método según esta invención, puede ser esencialmente una capa de
cinc o de estaño puros, o puede ser principalmente cinc o estaño
(por ejemplo, al menos 50% en peso). Puede haber presentes elementos
deliberadamente añadidos, tales como por ejemplo bismuto en un
intervalo de hasta el 10%, para mejorar la acción de la mojabilidad
durante las posteriores operaciones de soldadura fuerte. Los
elementos impurezas típicos están presentes en menos del 5% en peso
en la capa de cinc o de estaño.
Según la invención, en otro aspecto, se dispone
de un método para fabricar un montaje de componentes soldados con
soldadura fuerte, que comprende las etapas de:
(i) conformar dichos componentes, de los cuales
al menos uno está hecho a partir de un producto en forma de lámina
multicapas para soldadura fuerte, comprendiendo dicho producto en
forma de lámina multicapas para soldadura fuerte una lámina central
(a) que tiene sobre al menos una superficie de dicha lámina central
una capa (b) de chapado de aluminio, estando hecha la capa de
chapado de aluminio de una aleación de aluminio que comprende
silicio en una cantidad en el intervalo de 2 a 18% en peso,
preferiblemente en el intervalo de 5 a 14% en peso, y una capa (c)
sobre la superficie exterior de dicha capa de chapado de aluminio,
comprendiendo la capa (c) níquel y además al menos bismuto en un
intervalo de hasta el 5% en peso, y por lo que el producto en forma
de lámina multicapas para soldadura fuerte está desprovista de una
capa de unión de cinc o de estaño entre la capa de chapado de
aluminio y la capa que comprende níquel;
(ii) conformar al menos otro componente de un
metal diferente a la lámina central del producto en forma de lámina
multicapas para soldadura fuerte, y seleccionado a partir del grupo
consistente en titanio recubierto electrolíticamente, titanio
revestido, bronce, latón, acero inoxidable recubierto
electrolíticamente, acero inoxidable revestido, acero de bajo
contenido en carbono, acero recubierto electrolíticamente de bajo
contenido en carbono, acero revestido de bajo contenido en carbono,
acero de alta resistencia, acero revestido de alta resistencia, y
acero de alta resistencia recubierto electrolíticamente;
(iii) montar los respectivos componentes en un
montaje, de forma que la capa (c), que comprende níquel, de un
producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte, que se
enfrenta en parte o en su totalidad con al menos otro componente de
un metal diferente al de la lámina central del producto en forma de
lámina multicapas para soldadura fuerte;
(iv) soldar el montaje con soldadura fuerte a
vacío o en una atmósfera inerte en ausencia de fundente para la
soldadura fuerte, a elevada temperatura, durante un periodo lo
suficientemente largo para fundir y extender la capa de chapado de
aluminio y todas las capas exteriores a ella;
(v) enfriar el montaje soldado con soldadura
fuerte. La velocidad de enfriamiento puede estar en el intervalo de
las velocidades de enfriamiento típicas de los hornos para soldadura
fuerte. Las velocidades típicas de enfriamiento son velocidades de
enfriamiento de al menos 10ºC/minuto o más, y preferiblemente de
40ºC/minuto o más.
Según la invención, se ha descubierto
sorprendentemente que la capa de níquel no necesita, ella misma,
comprender nada de plomo como una obligación que permita la adición
con el fin de conseguir una buena capacidad de efectuar una
soldadura fuerte de estos componentes metálicos diferentes.
Sorprendentemente, se ha descubierto que se pueden obtener
resultados iguales e incluso mejores si se añade bismuto a la capa
de níquel, de forma que dicha capa de níquel se puede mantener
exenta de plomo. Si se aplica la capa de níquel mediante
recubrimiento electrolítico el baño para el recubrimiento
electrolítico también usado para el depósito de esta capa de
Ni-Bi se puede mantener exento de cualquier
componente que contenga plomo. Usando este baño acuoso para el
recubrimiento electrolítico, se ha superado la necesidad de la
adición de plomo, lo cual es una consecución significativa desde un
punto de vista medioambiental.
El método permite el diseño y fabricación de
montajes soldados con soldadura fuerte en los que, por ejemplo, un
componente que está hecho de titanio o de titanio recubierto
electrolíticamente o revestido, por ejemplo titanio recubierto
electrolíticamente con cobre, se une por medio de soldadura fuerte a
un lado del componente del producto en forma de lámina multicapas
para soldadura fuerte que comprende, por ambos lados, una capa (c)
que comprende níquel, capa que puede mantenerse esencialmente exenta
de plomo y, por lo que, por el otro lado de dicha lámina multicapas
para soldadura fuerte se une por medio de soldadura fuerte un
componente que está hecho de aluminio o de acero inoxidable
revestido o recubierto electrolíticamente. La unión conseguida por
medio de soldadura fuerte es fiable y tiene suficiente
resistencia.
En una realización de los métodos según la
invención, se caracteriza porque dicha capa (c) que comprende
níquel, comprende además al menos bismuto en un intervalo de hasta
el 3% en peso, preferiblemente hasta el 1% en peso, y más
preferiblemente en el intervalo de 0,01 a 0,05% en peso.
En una realización de los métodos según esta
invención, en el producto en forma de lámina multicapas para
soldadura fuerte, usado en el método según esta invención, la capa
que comprende níquel tiene un espesor de hasta 2,0 \mum,
preferiblemente hasta 1,0 \mum, y más preferiblemente hasta 0,5
\mum. Un espesor de revestimiento de más de 2,0 \mum requiere
un tiempo de tratamiento prolongado para el recubrimiento
electrolítico, y puede dar como resultado el corrugado del material
de la carga fundida durante la soldadura fuerte. Un espesor mínimo
preferido para esta capa que contiene Ni es 0,3 \mum. Sin embargo,
se pueden usar otras técnicas tales como el rociado térmico, el
rociado de plasma, el depósito químico de vapor ("CVD") (del
inglés; Chemical Vapour Deposition) y el depósito físico de vapor
("PVD") (del inglés; Physical Vapour Deposition) u otras
técnicas conocidas para depositar metales o aleaciones metálicas a
partir de una fase gas o vapor.
En una realización de los métodos según la
invención, del producto en forma de lámina multicapas para soldadura
fuerte, dicha capa (c) que comprende níquel, se deposita, mediante
recubrimiento electrolítico, tanto níquel como bismuto usando un
baño acuoso exento de plomo que comprende una concentración de ión
níquel en el intervalo de 10 a 100 g/l y una concentración de ión
bismuto en el intervalo de 0,01 a 10 g/l. Se ha descubierto que
tanto el níquel como el bismuto se pueden depositar simultáneamente
electrolíticamente a partir de un baño, permitiendo una producción
económica del producto en forma de lámina multicapas para soldadura
fuerte que puede resistir un alto grado de conformación.
En una realización más, los métodos según la
invención se caracterizan porque del producto en forma de lámina
multicapas para soldadura fuerte, dicha capa que comprende níquel se
está depositando, mediante recubrimiento electrolítico, tanto el
níquel como el bismuto usando un baño acuoso exento de plomo que
comprende una concentración de ión níquel en el intervalo de 20 a
70 g/l, y una concentración de ión bismuto en el intervalo de 0,02
a
5 g/l.
5 g/l.
Se puede añadir la concentración de ión níquel
al baño acuoso mediante la adición de cloruro de níquel, fluoborato
de níquel, sulfamato de níquel, acetato de níquel o sulfato de
níquel. Sin embargo, hay una preferencia a usar la adición de
sulfato de níquel (NiSO_{4}). Con un nivel demasiado alto de sal
de níquel en el baño acuoso existe el riesgo de la cristalización
de la sal en la solución, que podría dañar el procedimiento
continuo. Con niveles demasiado bajos, el baño resultante llega a
no ser económico debido a unos tiempos de recubrimiento
electrolítico demasiado largos y una densidad de corriente baja.
La capa de chapado de aluminio se puede acoplar
a la lámina central de la lámina multicapas para soldadura fuerte
por medio de procedimientos de co-laminación,
conformado por rociado, colada semicontinua o colada continua.
En una realización de los métodos según la
invención, la capa (c) de chapado de aluminio es una aleación de
aluminio de la serie AA4000 que comprende Si en un intervalo de 2 a
18% en peso, y preferiblemente de 5 a 14%, y además al menos Mg en
un intervalo de hasta el 8% en peso, y preferiblemente hasta el 5%
en peso, y más preferiblemente en el intervalo de 0,05 a 2,5% en
peso.
En una realización más de los métodos según esta
invención, la capa (c) de chapado de aluminio comprende, en tanto
por ciento en peso:
- Si
- 2 a 18, preferiblemente 5 a 14
- Mg
- hasta 8,0, preferiblemente hasta 5,0
- Zn
- hasta 5,0
- Cu
- hasta 5,0
- Mn
- hasta 0,50
- In
- hasta 0,30
- Fe
- hasta 0,8
- Sr
- hasta 0,20
\vskip1.000000\baselineskip
y al menos un elemento seleccionado del grupo
consistente en:
- Bi:
- 0,01 a 1,0
- Li
- 0,01 a 1,0
- Sb
- 0,01 a 1,0
impurezas, cada una hasta 0,05, total hasta
0,20
el resto, aluminio.
\vskip1.000000\baselineskip
Este aspecto de la invención se basa en la
percepción de que la capa de chapado de aluminio puede comprender
uno o más elementos seleccionados del grupo consistente en bismuto,
plomo, litio y antimonio, cada uno de ellos en el intervalo de 0,01
a 1,0%, y magnesio en un intervalo de 0,2 a 2,0%, y la combinación
de dos o más elementos, preferiblemente no excede del 2,5%. Según
la invención, se ha descubierto, sorprendentemente, que la propia
capa de níquel no necesita, ella misma, comprender nada de plomo
como una obligación de la adición aleante. Sorprendentemente, se ha
descubierto que se pueden obtener unos resultados iguales, e incluso
mejores, si se está añadiendo uno o más elementos del grupo Bi, Li,
Sb y Mg en los intervalos dados para la propia capa de chapado de
aluminio. La adición de plomo a la capa de chapado de aluminio es
muy eficaz, sin embargo se debe evitar su adición desde el punto de
vista medioambiental. Además, se pueden añadir elementos aleantes
para mejorar propiedades específicas de la capa de chapado de la
aleación de aluminio. En la capa de chapado puede haber presente
magnesio en un intervalo de hasta 8,0%, y preferiblemente en un
intervalo de 0,2 a 5,0%, y más preferiblemente de 0,5 a 2,5%, como
elemento aleante para aumentar, entre otras, la resistencia de la
capa de chapado de aluminio. Según la invención, se ha descubierto
también que el magnesio, en el intervalo de 0,2 a 2,0%, puede
actuar también de forma similar, como los elementos seleccionados
del grupo del bismuto, litio y antimonio. Preferiblemente, el nivel
de magnesio en la capa de chapado de aluminio no excede el 2,0%,
cuando está presente esencialmente solamente para promover la acción
de mojabilidad de la aleación del chapado de aluminio junto con la
capa de níquel exenta de plomo. En el caso del magnesio, en la capa
de chapado, está presente en una cantidad de más del 2,0%, está
preferiblemente acompañado de uno o más elementos seleccionados del
grupo consistente en bismuto, litio y antimonio en los intervalos
dados y, por ello, la combinación de dos o más elementos de este
grupo no exceden, preferiblemente, del 1,0%. Se ha descubierto
también que al usar una lámina multicapas para soldadura fuerte, la
presencia de magnesio en la capa de chapado de aluminio no tiene
efectos perjudiciales durante la soldadura fuerte. Esto es una
mejora muy importante sobre los productos en forma de lámina
multicapas para soldadura fuerte conocidos. Ello permite que los
productos en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte que
contienen Mg se puedan aplicar tanto en la VB como el la CAB sin
fundente. La última posibilidad tiene muchas ventajas técnicas y
económicas.
La lámina central puede estar acoplada a la capa
de chapado de aluminio a través de una o más capa o capas
intermedias, que puede ser otra aleación de aluminio, cobre o
aleación de cobre, cinc o aleación de cinc.
La lámina central del producto en forma de
lámina para soldadura fuerte, sobre la que se acoplan las múltiples
capas metálicas es, preferiblemente, de aleaciones de aluminio, por
ejemplo de la Asociación del Aluminio de las series
(AA)3000, (AA)6000 o (AA)5000, pero puede ser
también de titanio, bronce, latón, cobre, acero de alta
resistencia, acero de bajo contenido en carbono o acero inoxidable.
Las calidades de los aceros inoxidables con 0,01 a 0,35% de carbono
en peso y 11 a 27% de Cr en peso, como se define por los números
internacionales del acero como las calidades ferríticas, por
ejemplo ASTM 409, 410S, 430; calidades martensíticas, por ejemplo
ASTM 420; calidades dúplex, por ejemplo ASTM 329, S31803; calidades
austeníticas, por ejemplo ASTM 301, 304L, 321, 316L; calidades
resistentes al calor y a la termofluencia, por ejemplo ASTM 309S,
304H. El acero de alta resistencia que produce resistencias en el
intervalo de 550 a 1100 MPa, resistencias a la tracción en el
intervalo de 585 a 1170 MPa, y una elongación en el intervalo del 1
al 8%. Esta clarificación de materiales no alumínicos adecuados
requiere también la elección establecida en las reivindicaciones y
la descripción de al menos otro componente de un metal diferente a
la lámina central del producto en forma de lámina multicapas para
soldadura fuerte conocido.
La lámina central tiene un espesor, normalmente,
en el intervalo de hasta 5 mm, más preferiblemente en el intervalo
de 0,2 a 2 mm.
La invención proporciona además un montaje unido
mediante soldadura fuerte y fabricado según la invención descrita
anteriormente. En sus realizaciones preferidas el montaje soldado
con soldadura fuerte es un cambiador de calor, normalmente en
aplicaciones de automoción, o células energéticas, idealmente
células energéticas de membrana cambiadora de protones.
En un aspecto más de la invención, se
proporciona un método para el uso de la lámina multicapas para
soldadura fuerte expuesta anteriormente y explicada en las
reivindicaciones, en un método para fabricar un montaje unido
mediante soldadura fuerte, preferiblemente en procedimiento (CAB) de
soldadura fuerte en atmósfera inerte, en ausencia de material
fundente para soldadura fuerte.
La invención se ilustrará ahora mediante varios
ejemplos no limitativos, y con referencia a los dibujos, en los
que:
La Figura 1 es un corte longitudinal esquemático
que muestra la estructura del producto en forma de lámina para
soldadura fuerte, según el estado de la técnica;
La Figura 2 es un corte longitudinal esquemático
que muestra la estructura del producto de aluminio en forma de
lámina para soldadura fuerte, según la invención.
La Figura 1 muestra esquemáticamente un producto
en forma de lámina para soldadura fuerte según la técnica anterior
como se obtendría por el procedimiento según el ejemplo del
documento US-3.970.237. El producto en forma de
lámina para soldadura fuerte consiste en una lámina central (a) con
una capa de chapado de aluminio (b) sobre una o ambos lados, que
comprende una aleación de Al-Si. Sobre la parte
superior de la capa de chapado se aplica una delgada capa (c) de
níquel-plomo mediante la formación de un
recubrimiento electrolítico.
La Figura 2 muestra esquemáticamente un producto
en forma de lámina para soldadura fuerte, usado según la invención,
para fabricar un montaje de componentes unidos mediante soldadura
fuerte, por lo que al menos dos componentes son diferentes uno del
otro. El producto en forma de lámina para soldadura fuerte comprende
una lámina central (a) con una capa (b) de chapado de aleación de
aluminio sobre uno o ambos lados, que comprende silicio en una
cantidad de 2 a 18% en peso, y normalmente una aleación de aluminio
de la serie AA4000, una capa (c) que comprende níquel o
níquel-bismuto sobre la superficie exterior de la
capa (b) de chapado de aluminio, y una capa de unión (d) que
comprende cinc o estaño entre las capas (b) y (c). En la Figura 2,
las capas (c) y (d) están mostradas únicamente por un lado del
producto en forma de lámina para soldadura fuerte, pero será
inmediatamente evidente para las personas expertas que se puede
aplicar a ambos lados del producto en forma de lámina para
soldadura fuerte. Además, será inmediatamente evidente para las
personas expertas, que sobre la parte superior de la capa (c) que
comprende níquel o níquel-bismuto se pueden aplicar
capas metálicas adicionales para aumentar, entre otras
características del producto en forma de lámina para soldadura
fuerte, como tal, pero sin limitarse a eso, las mejoras de las
características de corrosión. La composición y el espesor de las
diversas capas y sus ventajas se han expuesto anteriormente.
Se han llevado a cabo ensayos a escala de
laboratorio sobre el producto en forma de lámina para soldadura
fuerte fabricado a partir de una aleación central de aluminio de la
serie AA3003, co-laminada por ambos lados con una
aleación de chapado de aluminio de la serie AA4045. El producto
tenía un espesor total de 0,5 mm, y siendo el espesor de cada
chapado el 10,9% del espesor total. La composición, en tanto por
ciento en peso, de estas aleaciones se da en la Tabla 1.
Cada ejemplo se trató mediante las siguientes
etapas secuenciales del procedimiento (véase también la Tabla
2).
- limpiar por inmersión durante 180 segundos en
ChemTec (nombre comercial) 30014 (un desengrasante alcalino
comercial (solución)), y enjuagar,
- hacer un ataque químico alcalino, durante 20
segundos, en ChemTec (nombre comercial) 30203 (un limpiador en
forma de solución alcalina que se puede conseguir comercialmente), y
enjuagar,
- opcionalmente quitar la materia depositada,
durante 4 segundos, a temperatura ambiente, con una solución
oxidante ácida, normalmente ácido nítrico al 25-50%
en volumen, que comprende ChemTec (nombre comercial) 11093 (un
activador del baño ácido desoxidante que se puede conseguir
comercialmente), seguido de enjuague,
- opcionalmente, una inmersión en cincato usando
ChemTec (nombre comercial) 024202 durante 12 segundos a temperatura
ambiente, seguido de enjuague,
- un recubrimiento electrolítico con níquel, y
enjuague
Para el recubrimiento electrolítico con níquel
se usaron dos tipos diferentes de soluciones, 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 del recubrimiento electrolítico a 50ºC fueron tales que
había presente una capa de níquel de 2 \mum después del
procedimiento de recubrimiento electrolítico usando una densidad de
corriente de 5 A/dm^{2}. Este baño ácido es también conocido 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 de sodio, 1
g/l de acetato de plomo, y 75 ml/l de hidróxido de amonio (30%). Las
condiciones del recubrimiento electrolítico a 26ºC fueron tales que
un tiempo de recubrimiento electrolítico de 50 segundos dio como
resultado una capa de recubrimiento electrolítico de
níquel-plomo de 0,5 \mum de espesor usando una
densidad de corriente de 3 A/dm^{2}, y un tiempo de recubrimiento
electrolítico de 200 segundos dio como resultado una capa de
recubrimiento de níquel-plomo de 2,0 \mum de
espesor.
Se sometieron a ensayo muestras de láminas
multicapas para soldadura fuerte para comprobar la adherencia,
usando el ensayo de la bóveda de Erichsen (5 mm), y el ensayo de
plegado en T. Luego se da una tasación del valor a la adherencia
donde: (-) = pobre, (\pm) = aceptable, y (+) = buena. Se ha
investigado la morfología de la capa de níquel aplicada usando
SEM/EDX, donde U = capa de níquel uniforme (aspecto brillante), y
(G) = glóbulos de níquel preferentemente depositados sobre
partículas de silicio (aspecto sin brillo).
Además, se ha tasado la capacidad efectuar la
soldadura fuerte. Se llevaron a cabo, a escala de laboratorio de
ensayos, los ensayos de soldadura fuerte en un pequeño horno de
cuarzo. De las láminas multicapas para soldadura fuerte se cortaron
pequeñas probetas de 25 \times 25 mm. Se dobló una pequeña tira de
una aleación AA3003 que medía 30 \times 7 \times 1 mm por el
centro en un ángulo de 45º, y se colocó sobre las probetas. Se
calentaron las tiras sobre las muestras probetas bajo nitrógeno
fluyente, calentando desde temperatura ambiente hasta 580ºC, tiempo
de reposo a 580ºC durante 1 minuto, enfriamiento de 580ºC a
temperatura ambiente. Se juzgó el procedimiento de soldadura fuerte
respecto a la posible formación de pliegues, formación de cordón y
depresión capilar. Se dio una tasación global donde: (-) = pobre
capacidad de efectuar una soldadura fuerte, (-/\pm) = aceptable
capacidad de efectuar una soldadura fuerte, (\pm) buena capacidad
de efectuar una soldadura fuerte, y (+) excelente capacidad de
efectuar una soldadura fuerte. Los resultados obtenidos se resumen
en la Tabla 2.
A partir de los resultados de la Tabla 2, se
puede ver que en caso de una etapa de tratamiento previo de
inmersión en cinc, se obtiene una capa uniforme de níquel o de
níquel-plomo que tiene un aspecto brillante. Además,
se puede ver que se requiere un tratamiento previo de inmersión en
cinc para obtener una buena adherencia de la capa de níquel, de
recubrimiento electrolítico, que permite preparar o montar
estructuras complejas tales como botes, botes prismáticos,
recipientes, células u otras partes usadas normalmente para diseñar
y fabricar, por ejemplo cambiadores de calor o células energéticas.
Además, se puede ver que una capa de níquel-plomo
de 0,5 \mum tiene mejores características de capacidad de efectuar
una soldadura fuerte que una capa de 2,0 \mum de espesor; en el
último caso se han observado pliegues. La capacidad de efectuar una
soldadura fuerte del material obtenido a través de la vía del baño
básico tiene mejores características de capacidad de efectuar una
soldadura fuerte (pero todavía aceptables) que el material obtenido
a través de la vía del baño ácido, posiblemente debido a la
presencia de plomo en la capa depositada mediante recubrimiento
electrolítico.
Además, se ha evaluado la capacidad para
efectuar una soldadura fuerte poniendo en contacto los productos en
forma de lámina multicapas para soldadura fuerte con tiras de los
siguientes metales diferentes: acero inoxidable recubierto
electrolíticamente con cobre (calidad AA304), acero de bajo
contenido en carbono recubierto electrolíticamente con cobre
(máximo de 0,15% en peso de C, y máximo de 1,65% en peso de Mn),
latón (70% de cobre, 30% de cinc), lámina de cobre 100% y titanio
5.4 1. Se llevaron a cabo, a escala de laboratorio de ensayos, los
ensayos de soldadura fuerte en un pequeño horno de cuarzo. Se
cortaron pequeñas probetas de 25 \times 25 mm del producto en
forma de láminas multicapas para soldadura fuerte obtenido a través
de un procedimiento que comprende el tratamiento de cincado por
inmersión, anteriormente expuesto, y la capa de níquel obtenida
mediante el baño básico comprendía 50 g/l de sulfato de níquel, 50
g/l de cloruro de níquel, 100 g/l de citrato de sodio, 1 g/l de
acetato de plomo, y 75 ml/l de hidróxido de amonio (30%), y las
condiciones del recubrimiento electrolítico a 26ºC fueron tales que
un tiempo de recubrimiento electrolítico de 50 segundos dio como
resultado una capa de recubrimiento electrolítico de
níquel-plomo de 0,5 \mum de espesor usando una
densidad de corriente de 3 A/dm^{2}. Se dobló una pequeña tira de
una lámina de metal diferente que medía 30 \times 7 \times 1 mm
por el centro, en un ángulo de 45º, y se colocó sobre las probetas.
No se usó ninguna fuerza externa. La tira de metal diferente sobre
las muestras probetas se calentaron bajo nitrógeno fluyente,
calentando desde temperatura ambiente hasta 580ºC, tiempo de reposo
a 580ºC durante 1 minuto, enfriamiento de 580ºC a temperatura
ambiente. Se consideró que la unión había tenido lugar cuando se
formó un cordón entre la aleación de aluminio y el metal diferente
que se iba a unir. En la totalidad de los ejemplos descritos se
formó un cordón que indicaba una acción de mojabilidad positiva de
la aleación de chapado de aluminio fundido y el níquel que
comprendía la capa durante el ciclo de soldadura fuerte.
Como comparación, se pusieron en contacto
láminas multicapas para soldadura fuerte que no tenían una capa que
contuviera níquel con tiras de los siguientes metales diferentes:
acero inoxidable recubierto electrolíticamente con cobre (calidad
AA304), acero de bajo contenido en carbono recubierto
electrolíticamente con cobre (máximo de 0,15% en peso de C, y
máximo de 1,65% en peso de Mn), latón (70% de cobre, 30% de cinc),
lámina de cobre 100% y titanio 5.4 1., y se sometieron al mismo
ciclo de soldadura fuerte que se expuso anteriormente. Las muestras
soldadas con soldadura fuerte mostraron poca o ninguna mojabilidad
con los metales a los que se iban a unir mediante soldadura
fuerte.
Análogamente al Ejemplo 1, se habían preparado
productos en forma de láminas multicapas para soldadura fuerte y
posteriormente se soldaron con soldadura fuerte a: acero inoxidable
recubierto electrolíticamente con cobre (calidad AA304), acero de
bajo contenido en carbono recubierto electrolíticamente con cobre
(máximo de 0,15% en peso de C, y máximo de 1,65% en peso de Mn),
latón (70% de cobre, 30% de cinc), lámina de cobre 100% y titanio
5.4 1. Sin embargo, la capa que comprende níquel ha sido aplicada
usando una diferente manera, es decir usando un baño de
recubrimiento electrolítico con níquel que tenía una composición
como la expuesta en la Tabla 3 y que tenía un pH de 5,5. La
concentración de ión Bi se ha añadido al baño de recubrimiento
electrolítico usando un concentrado de ión Bi de 160 g/l de
hidróxido de sodio, 300 g/l de gluconato de sodio y 111 g/l de
óxido de bismuto. El óxido de bismuto podría haber sido reemplazado
también por carbonato de bismuto. El recubrimiento electrolítico
con una capa de Ni-Bi se realizó a 57ºC usando una
densidad de corriente de 6 A/dm^{2} y un tiempo de recubrimiento
electrolítico de 25 segundos. Se depositaron aproximadamente 10
g/m^{2} de níquel y aproximadamente 0,5 g/m^{2} de bismuto, que
es la suma de las capas aplicadas a ambos lados del producto en
forma de lámina para soldadura fuerte. El contenido de bismuto de la
capa de aleación depositada se puede variar fácilmente, por ejemplo
disminuyendo la concentración de bismuto en el baño para el
recubrimiento electrolítico, para dar un contenido inferior de
Bi.
También en este experimento, se formó un cordón
en todos los ejemplos que indicaban una acción de mojabilidad
positiva de la aleación de chapado de aluminio fundido y todas las
capas exteriores a ella durante el ciclo de soldadura fuerte.
Además, este ejemplo muestra cómo se puede aplicar una capa de
níquel que contiene bismuto pero que no comprende plomo, depositada
mediante recubrimiento electrolítico, dando como resultado un
producto que tiene una buena adherencia de la capa de níquel y una
excelente capacidad de efectuar una soldadura fuerte con los
diferentes componentes metálicos.
Este baño de recubrimiento electrolítico exento
de plomo tiene muchas ventajas comparado con los baños estándar
conocidos que contiene plomo: no hay humos de amoníaco, temperaturas
de operación más prácticas, normalmente de 40 a 70ºC, alta densidad
de corriente, se puede reponer fácilmente el bismuto en el baño de
recubrimiento electrolítico, y además, se pueden emplear productos
químicos estándar.
Habiendo descrito ahora la invención, será
evidente para un experto ordinario en la técnica que se pueden
hacer muchos cambios y modificaciones sin salirse del alcance de la
invención como se define mediante las reivindicaciones.
Claims (16)
1. Un método para fabricar un montaje de
componentes unidos mediante soldadura fuerte que comprende las
etapas de:
- (i)
- conformar dichos componentes, de los cuales al menos uno está hecho a partir de un producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte, comprendiendo el producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte, una lámina central (a) que tiene sobre al menos una superficie de dicha lámina central una capa (b) de chapado de aluminio, estando hecha la capa de chapado de aluminio de una aleación de aluminio que comprende silicio en una cantidad en el intervalo de 2 a 18% en peso, una capa (c) que comprende níquel sobre la superficie exterior de dicha capa de chapado de aluminio, y una capa (d) que comprende cinc o estaño como capa de unión entre dicha superficie exterior de dicha capa de chapado de aluminio y dicha capa que comprende níquel;
- (ii)
- conformar al menos otro componente de un metal diferente a la lámina central del producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte, y seleccionado del grupo consistente en titanio, titanio recubierto electrolíticamente, titanio revestido, bronce, latón, acero inoxidable, acero inoxidable recubierto electrolíticamente, acero inoxidable revestido, níquel, aleación de níquel, acero de bajo contenido en carbono, acero recubierto electrolíticamente de bajo contenido en carbono, acero revestido de bajo contenido en carbono, acero de alta resistencia, acero revestido de alta resistencia, y acero de alta resistencia recubierto electrolíticamente;
- (iii)
- montar los respectivos componentes en un montaje, de forma que la capa (c), que comprende níquel, de un producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte, que se enfrenta en parte o en su totalidad con al menos otro componente de un metal diferente al de la lámina central del producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte;
- (iv)
- soldar con soldadura fuerte el montaje a vacío o en una atmósfera inerte en ausencia de fundente para la soldadura fuerte, a elevada temperatura, durante un periodo lo suficientemente largo para fundir y extender la capa de chapado de aluminio y todas las capas exteriores a ella;
- (v)
- enfriar el montaje soldado con soldadura fuerte.
2. Un método según la reivindicación 1, en el
que dicha capa (b) de chapado de aluminio tiene partículas discretas
ricas en silicio en dicha superficie exterior a ella, y dicha capa
que comprende níquel está unida a dichas partículas ricas en
silicio y a las áreas de dicha superficie exterior entre dichas
partículas ricas en silicio, para formar una capa continua sobre
dicha superficie exterior.
3. Un método según la reivindicación 1 ó 2, en
el que dicha capa de unión (d) se aplica mediante un tratamiento un
tratamiento de recubrimiento electrolítico directo con cinc o un
tratamiento de cincado o un tratamiento de estañado.
4. Un método según la reivindicación 3, en el
que dicha capa de unión (d) se aplica mediante un tratamiento de
cincado por inmersión.
5. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha capa de unión (d) tiene un
espesor de no más de 0,5 \mum, preferiblemente no más de 0,3
\mum.
6. Un método según la reivindicación 3, en el
que dicha capa de unión (d) tiene un espesor en el intervalo de de
20 a 150 nm.
7. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que la capa (c) que comprende níquel,
comprende además bismuto en el intervalo de hasta el 5% en peso.
8. Un método para fabricar un montaje de
componentes unidos mediante soldadura fuerte, que comprende las
etapas de:
- (i)
- conformar dichos componentes, de los cuales al menos uno está hecho a partir de un producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte, comprendiendo dicho producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte una lámina central (a) que tiene sobre al menos una superficie de dicha lámina central una capa (b) de chapado de aluminio, estando hecha la capa de chapado de aluminio de una aleación de aluminio que comprende silicio en una cantidad en el intervalo del 2 al 18% en peso, y una capa (c) sobre la superficie exterior de dicha capa de chapado de aluminio, comprendiendo la capa (c) níquel y además al menos bismuto en un intervalo de hasta el 5% en peso;
- (ii)
- conformar al menos otro componente de un metal diferente a la lámina central del producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte, y seleccionado del grupo consistente en titanio recubierto electrolíticamente, titanio revestido, bronce, latón, acero inoxidable recubierto electrolíticamente, acero inoxidable revestido, acero de bajo contenido en carbono, acero recubierto electrolíticamente de bajo contenido en carbono, acero revestido de bajo contenido en carbono, acero de alta resistencia, acero revestido de alta resistencia, y acero de alta resistencia recubierto electrolíticamente;
- (iii)
- montar los respectivos componentes en un montaje de forma que la capa (c), que comprende níquel, de un producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte, se enfrenta en parte o en su totalidad con al menos otro componente de un metal diferente al de la lámina central del producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte;
- (iv)
- soldar con soldadura fuerte el montaje a vacío o en una atmósfera inerte en ausencia de fundente para la soldadura fuerte, a elevada temperatura, durante un periodo lo suficientemente largo para fundir y extender la capa de chapado de aluminio y todas las capas exteriores a ella;
- (v)
- enfriar el montaje soldado con soldadura fuerte.
9. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en el que dicha capa (c) que comprende
níquel y, preferiblemente níquel y bismuto, se aplica mediante
recubrimiento electrolítico.
10. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en el que dicha capa (c) que comprende
níquel y, preferiblemente níquel y bismuto, se aplica mediante
depósito físico de vapor o mediante rociado térmico.
11. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, en el que dicha capa (c) que comprende
níquel, comprende además bismuto en el intervalo de hasta el 3% en
peso, preferiblemente hasta el 1% en peso, y más preferiblemente en
el intervalo de 0,01 a 0,05% en peso.
12. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que dicha capa (c) que comprende
níquel tiene un espesor de no más de 2,0 \mum, preferiblemente no
más de 1,0 \mum.
13. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12, en el que dicha capa (c) que comprende
níquel es depositada mediante un recubrimiento electrolítico, tanto
de níquel como de bismuto, usando un baño acuoso que comprende una
concentración de ión níquel en el intervalo de 10 a 100 g/l, y una
concentración de ión bismuto en el intervalo de 0,01 a 10 g/l.
14. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 13, en el que la capa (c) que comprende níquel
está esencialmente exenta de plomo.
15. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14, en el que la lámina central (a) del
producto en forma de lámina multicapas para soldadura fuerte es de
una aleación de aluminio.
16. Un método según la reivindicación 15, en el
que la lámina central (a) del producto en forma de lámina
multicapas para soldadura fuerte es de una aleación de aluminio
seleccionada del grupo consistente en aleaciones de aluminio de las
series AA3000, AA5000, y AA6000.
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