ES2601328T3 - Procedimiento mejorado de soldadura de aluminio a presión atmosférica - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de soldadura de aluminio llevado a cabo en un horno a presión atmosférica utilizando una aleación de aporte obtenida por mecano-síntesis que comprende aluminio, silicio, níquel y eventualmente magnesio u otros elementos de aleación tales como cobre, zinc, plata, cromo y titanio; y caracterizándose por que se inyecta en el horno una atmósfera gaseosa que comprende un gas inerte tal como el nitrógeno gaseoso y al menos un alcano inferior, introduciéndose el alcano inferior en el horno de forma continua o discontinua, pudiendo realizarse la inyección bien antes de la soldadura o bien durante el ciclo de soldadura propiamente dicho, y por el hecho de que el contenido de oxígeno en el horno sea inferior a una ppm y que el punto de rocío en el horno sea inferior a -30ºC, y preferentemente inferior a -40ºC y más preferentemente todavía inferior a - 45ºC.
Description
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DESCRIPCION
Procedimiento mejorado de soldadura de aluminio a presion atmosferica
La presente invencion se refiere a un procedimiento de soldadura de aluminio a presion atmosferica y sin flujo.
La soldadura de aluminio es una tecnica comunmente utilizada en la industria, en particular para la realizacion de intercambiadores de calor principalmente destinados a la industria del automovil, vease el documento WO-A- 2005/097389.
La soldadura de aluminio consiste en unir un soporte de aluminio o de aleacion de aluminio con otro elemento de aluminio o de aleacion de aluminio sin ninguna perdida de materia, por fusion de una aleacion de aporte.
La dificultad para conseguir ensamblajes satisfactorios reside en el hecho de que desde el momento en que el aluminio se encuentra en una atmosfera que contiene mfimas cantidades de oxidante, se oxida y la capa de alumina formada impide la realizacion de una union metalurgica entre los elementos que se van a ensamblar. Por lo tanto, esta capa se debe reducir. Para ello, de forma clasica, la soldadura se lleva a cabo despues de aplicar un flujo de decapado.
Dicho procedimiento utilizado clasicamente en la industria del automovil para hacer radiadores o condensadores de aluminio en grandes series es el procedimiento llamado "NOCOLOK". Este procedimiento se lleva a cabo a presion atmosferica en atmosfera de nitrogeno, y utilizando un flujo de decapado a base de fluoroaluminatos de potasio a razon de al menos aproximadamente 3 g/m2. Sin embargo, a menudo es necesario aumentar la cantidad de flujo de decapado a valores proximos o superiores a 5 g/m2 para obtener una soldadura satisfactoria. El consumo de flujo se ajusta en funcion del contenido de vapor de agua y de oxfgeno de la atmosfera.
La utilizacion de dicho flujo plantea problemas de orden economico, tecnologico y medioambiental.
Se han descrito procedimientos en los que se deposita mquel en la superficie de la soldadura, para reducir el consumo de flujo utilizado durante la soldadura. Sin embargo, estos procedimientos no permiten librarse completamente de la utilizacion de un flujo de decapado. En estos procedimientos, el deposito de mquel se realiza lo mas a menudo por via qmmica y necesita, por cuestiones medioambientales, un retratamiento de las disoluciones utilizadas. Los banos de tratamiento se deben adaptar a las dimensiones de las piezas que se van a revestir. Por lo tanto, los volumenes de disolucion qmmica (varios m3) pueden ser elevados cuando se trata de revestir una plancha chapada de grandes dimensiones o una bobina. Por lo tanto el procedimiento es costoso y consume mucho mquel. Tambien necesita operaciones de lavado y secado ademas de las que se realizan durante la soldadura.
Tambien se han utilizado tecnicas menos contaminantes (deposito P.V.D.), pero estas se limitan a piezas de pequenas dimensiones.
Por lo tanto, existe una necesidad real de un procedimiento de soldadura que permita por una parte reducir, incluso suprimir la utilizacion de flujo a la vez que se conserva una calidad de ensamblaje aceptable y por otra parte superar problemas ligados a la elaboracion de un revestimiento de mquel por via qmmica o ffsica.
De forma inesperada y sorprendente, los presentes inventores han encontrado que era posible responder a estas necesidades llevando a cabo un procedimiento de soldadura de aluminio a presion atmosferica segun la reivindicacion 1.
Por otra parte, el procedimiento segun la invencion podra adoptar una o varias de las caractensticas tecnicas siguientes:
- dicha aleacion de aporte obtenida por mecano-smtesis se obtiene mediante una mezcla de NiAl diluida en un polvo de Al-Si o de Al-Si-Mg ya sintetizada o constituida por una mezcla de aluminio y de silicio, o una mezcla de aluminio, silicio y magnesio, conteniendo la aleacion final de 0,05 a 10% en volumen de NiAl, de 5 a 12% de silicio y eventualmente de 0,5 a 2% de Mg.
Tambien se consideran adiciones de otros elementos de aleacion tales como el cobre, zinc, plata, cromo y titanio que permiten modificar las propiedades ffsico-qmmicas de la aleacion de aporte o mejorar las caractensticas mecanicas o la resistencia a la corrosion.
- el hecho de que la temperatura del horno durante el ciclo de soldadura se situa en el intervalo de 420 a 620°C, y preferentemente se aproxima a 600°C.
- la soldadura se lleva a cabo a presion atmosferica y sin flujo de decapado.
- el alcano inferior se elige en el grupo que comprende los alcanos de C1-C4 solos o en mezcla, preferentemente el metano y/o el propano, de forma mas preferida el metano.
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- el alcano inferior se inyecta en el horno a razon de 0,01 a 10%, preferentemente de 0,01 a 8% y mas preferentemente todavfa de 0,01 a 2% en volumen del volumen total de la atmosfera gaseosa inyectada.
- el procedimiento se lleva a cabo en atmosfera de nitrogeno y la soldadura se lleva a cabo en presencia de 0,1 a 10 g/m2, preferentemente de 0,1 a 5 g/m2, mas preferentemente todavfa de 0,1 a 3 g/m2 y de forma todavfa mas preferente de 0,1 a 2 g/m2 de un flujo de decapado, y segun uno de los modos de realizacion, se anade entonces un adyuvante de al menos un alcano inferior a dicha atmosfera como se hizo anteriormente.
Los presentes inventores han encontrado que se pueden utilizar nuevas aleaciones obtenidas por mecano- smtesis como aleaciones de aporte en un procedimiento de soldadura de aluminio a presion atmosferica en atmosfera de nitrogeno de bajo contenido de oxfgeno y vapor de agua sin adicion de flujo.
Dichas aleaciones son a base de Al, Si y Ni a las que se puede anadir Mg y se obtienen por ejemplo triturando una mezcla de AlNi o de NiAl que a continuacion se diluye con un polvo de AlSi o de AlSiMg ya sintetizado o con una mezcla de Al-Si o de Al-Si-Mg previamente triturada. Las tasas de dilucion se eligen ventajosamente entre 0,05 y 10% en volumen de AlNi o de NiAl, preferentemente entre 0,05 y 5% y todavfa mas preferentemente entre 0,05 y 3% en volumen.
La smtesis se realiza por ejemplo en un molino planetario. La trituracion se caracteriza por la velocidad, el tiempo de trituracion y el tiempo de reposo entre las secuencias de trituracion.
Sin pretender estar ligados a una teona, los presentes inventores piensan que estas aleaciones espedficas, obtenidas por mecano-smtesis, permiten durante la subida de temperatura y mas particularmente justo antes de la fusion de la aleacion de aporte destruir la capa de alumina AhO3 mediante una reaccion exotermica acompanada por una dilatacion relativa a la formacion de los compuestos intermetalicos entre el mquel y el aluminio.
Estas aleaciones permiten por lo tanto cumplir una doble funcion: la de aleacion de aporte y la de decapante.
Por otra parte, los presentes inventores han demostrado que la utilizacion de una atmosfera extremadamente depurada segun la invencion permite tambien mejorar la soldabilidad cuando la aleacion de aporte es una aleacion de soldadura convencional de la serie de los "4000". Ventajosamente se utilizara una aleacion de Al-Si en la que se incorpora Mg, preferentemente entre 0,4 y 1,5%.
No obstante, cuando la aleacion de aporte utilizada es una aleacion convencional constituida por Al y Si, es preferible llevar a cabo la soldadura utilizando un flujo de decapado a razon de 0,1 a 10 g/m2, preferentemente de 0,1 a 5 g/m2, mas preferentemente todavfa de 0,3 a 3 g/m2 y de forma todavfa mas preferida de 0,5 a 2 g/m2,
Los inventores han demostrado por lo tanto que las aleaciones de soldadura convencionales cargadas de magnesio (Al-Si-Mg, por ejemplo comprendiendo de 5 a 12% de Silicio y de 0 a 2% de magnesio) podfan ser utilizadas tambien en un procedimiento de soldadura de aluminio a presion atmosferica sin flujo si la atmosfera del horno presenta un contenido de oxfgeno inferior a varios ppm, y de forma preferente inferior a un ppm y que el punto de rodo en el horno es inferior a -30°C, preferentemente inferior a -40°C y mas preferentemente todavfa a -45°C.
El contenido de magnesio de la aleacion de aporte Al-Si(x)-Mg(V) se elegira preferentemente entre 0,2 y 2% de forma mas ventajosa entre 0,5 y 1,5%.
Los presentes inventores han descubierto que tambien era posible, en una instalacion industrial de tratamiento termico, disminuir el contenido de oxfgeno de la atmosfera hasta valores inferiores a un ppm (varias centenas de ppb) a una temperatura que no sobrepasa los 620°C.
Esto se realiza inyectando directamente en la atmosfera (N2) del horno de 0,01 a 10%, preferentemente de 0,01 a 8% y mas preferentemente 0,01 y 2% en volumen de al menos un alcano inferior.
La inyeccion puede ser continua o puntual y se realiza durante el ciclo de soldadura, preferentemente durante una etapa previa a la fase de soldadura, durante un mantenimiento a temperatura, realizado preferentemente entre 400 y 600°C y de forma mas preferente entre 500 y 600°C.
Sin pretender estar ligados a una teona, los presentes inventores piensan que la inyeccion de un alcano inferior en el intervalo de temperatura anteriormente citado (300-620°C) ocasiona por disociacion del alcano una disminucion del contenido de oxfgeno de la atmosfera. Esta se acompana entonces de una subida del punto de rodo y del contenido de CO y CO2 de la atmosfera.
Haciendo preferentemente esta reaccion de disociacion en las paredes del horno, que probablemente desempenan aqrn el papel de catalizador, conduce a la formacion de un deposito de carbono que a continuacion, sigue siendo activo incluso despues de volver a la temperatura ambiente.
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En la presente invencion, se designa por alcanos inferiores a los alcanos de C1-C4, tales como el metano, etano. i-propano, propano, butano, isobutano y terc-butano. Mas particularmente se preferira utilizar el metano o el propano, y de forma todavfa mas preferida el metano.
Esta adicion de alcano inferior permite la reduccion del contenido de oxfgeno de la atmosfera hasta valores inferiores a un ppm (por ejemplo algunas centenas de ppb).
La utilizacion combinada de atmosferas de bajo punto de rodo y bajo contenido de oxfgeno, espedficas de esta invencion y de aleacion de aporte de AlSiNi o de AlSiMgNi elaboradas por mecano-smtesis tal como se ha descrito anteriormente permite realizar ensamblajes soldados a presion atmosferica sin flujo.
La soldadura a presion atmosferica se lleva a cabo en una atmosfera tal que el contenido de oxfgeno en el horno sea inferior a algunos ppm y de forma preferente a un ppm y que el punto de rodo en el horno sea inferior a - 30°C, preferentemente inferior a -40°C y mas preferentemente todavfa a -45°C.
La soldadura se lleva a cabo preferentemente a una temperatura de horno que oscila entre la temperatura ambiente y 620°C, con una atmosfera que se elabora bien entre 300 y 620°C cuando la inyeccion se realiza en el transcurso del ciclo de soldadura, o bien a una temperatura de 400 - 600 °C cuando la inyeccion se realiza durante una etapa previa.
Esta atmosfera de bajo contenido de oxfgeno y bajo punto de rodo se realiza principalmente segun la invencion mediante la inyeccion en el horno de al menos un alcano inferior, preferentemente el metano o el propano. Esta inyeccion se hace segun uno de los modos de realizacion anteriormente citados y preferentemente durante un tratamiento previo efectuado entre 400 y 600°C, preferentemente entre 500 y 600°C y de forma ventajosa a 600°C. La inyeccion puede ser continua o discontinua.
El aporte de alcano inferior se hace previamente a razon de 0,01 a 10%, preferentemente de 0,01 a 8% y mas preferentemente todavfa de 0,01 a 2% en volumen de la atmosfera global.
Tal como se ha dicho anteriormente, la utilizacion de la atmosfera espedfica de la presente invencion permite tambien mejorar la soldabilidad cuando la aleacion de aporte es una aleacion de soldadura convencional de la serie "4000". Ventajosamente se utilizara una aleacion de Al-Si a la que se incorpora Mg, preferentemente entre 0,4 y 1,5%.
Cuando la aleacion de aporte utilizada es una aleacion convencional formada por Al y Si, es preferible llevar a cabo la soldadura utilizando un flujo de decapado a razon de 0,1 a 10 g/m2, preferentemente de 0,1 a 5 g/m2, mas preferentemente todavfa de 0,3 a 3 g/m2 y de forma todavfa mas preferida de 0,5 a 2 g/m2.
En la presente invencion, se entiende por flujo de decapado la nocion tradicional de un agente capaz de eliminar la capa de alumina presente en la superficie de las piezas que se van a ensamblar a temperaturas inferiores a la temperatura de fusion de la aleacion de aporte. Este flujo puede elegirse entre los flujos conocidos a base de fluoruro de potasio, de cesio y de litio.
Esta adicion de flujo no se recomienda cuando la aleacion de aporte utilizada contiene magnesio. Disminuye la soldabilidad e incluso hace la soldabilidad imposible.
Tambien es posible para las aleaciones de aporte de Al-Si anadir a la superficie de la aleacion una capa de mquel de varios micrones de espesor. Esto se puede hacer, bien por deposito electrolttico, o bien por pulverizacion catodica (P.V.D.) o por cualquier otro medio para revestir una pieza metalica.
Ahora se va a exponer la invencion de forma mas detallada por medio de ejemplos practicos, ilustrados con los dibujos anexos, entre los cuales:
- La Figura 1 es una vista de seccion de un elemento de condensador para automovil listo para ser ensamblado segun el procedimiento segun la invencion;
- La Figura 2 a, b es un grafico que muestra la evolucion del potencial de la sonda de oxfgeno y del punto de rodo durante el ciclo de subida de temperatura en atmosfera de nitrogeno (el eje X es comun para las Figuras 2a y 2b). A 600°C, el punto de rodo alcanza -36,7°C y el potencial de la sonda de oxfgeno es de 232 mV correspondiente a un contenido de oxfgeno elevado. Estos resultados se van a comparar con los obtenidos en atmosfera de nitrogeno a la que se ha anadido CH4 (Figuras 3a y 3b).
- La Figura 3 a, b es un grafico que muestra la evolucion del potencial de la sonda de oxfgeno y del punto de rodo durante un ciclo de subida de temperatura en atmosfera de nitrogeno a la que se ha anadido 4% en volumen de CH4 (el eje X es comun para las Figuras 3a y 3b). A 600°C, el punto de rodo alcanza -38°C y el potencial de la sonda de oxfgeno 1.225 mV correspondiente a un contenido de oxfgeno inferior a un ppm. Comparando estos resultados con los obtenidos en atmosfera de nitrogeno (Figuras 2a y 2b), se constata que la inyeccion de CH4 permite reducir de forma significativa el contenido de O2 en la atmosfera de soldadura.
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- La Figura 4 es una foto a tamano real de la superficie soldada; la aleacion de aporte utilizada es una aleacion de Al-Si-Ni al 2% de (Ni-Al) obtenida por mecano-smtesis soldada sin flujo en atmosfera de nitrogeno de bajo punto de rodo (-38°C) y bajo contenido de oxfgeno. Conviene prestar atencion a la buena mojadura obtenida sin aporte de flujo.
La atmosfera se ha elaborado durante una etapa previa a la soldadura por inyeccion discontinua de CH4 (1% en volumen) en el recinto del horno a una temperature de 600°C.
- La Figura 5 es una foto a tamano real de la superficie soldada; la aleacion de aporte utilizada es una aleacion de soldadura convencional de AlSi soldada sin flujo en atmosfera de nitrogeno de bajo punto de rodo (-38°C) y bajo contenido de oxfgeno. Conviene prestar atencion a la formacion de una union soldada sin adicion de flujo.
La atmosfera se ha elaborado durante una etapa previa a la soldadura por inyeccion discontinua de CH4 (1% en volumen) en el recinto del horno a una temperature de 600°C.
- La Figura 6 a, b es una foto a tamano real de la superficie soldada; la aleacion de aporte utilizada es una aleacion de Al-Si-Ni al 2% de (Ni-Al) obtenida por mecano-smtesis soldada sin flujo en atmosfera de nitrogeno de bajo punto de rodo (-45°C) y bajo contenido de oxfgeno (contenido de O2 < 1 ppm). Conviene prestar atencion a la buena mojadura obtenida sin adicion de flujo.
Ejemplos:
En los ejemplos siguientes, se han utilizado los siguientes metodos de medida:
Punto de rodo: medidas realizadas mediante modelo capacitivo MMY 24 (General Eastern); escala de medida: +20°C -100°C.
Presion parcial de oxfgeno: medidas realizadas mediante una sonda de oxfgeno de diametro 19 mm y de longitud 560 cm.
La correspondencia entre el potencial de sonda y la presion parcial de O2 se hace mediante siguiente: P(O2) = 0,2095 ■ 1o('E/0,0496T), donde P(O2) es la presion parcial del oxfgeno expresada en potencial medido con la sonda de oxfgeno en mV y T es la temperatura expresada en grados Kelvin.
A modo de ejemplo, la Tabla 1 muestra la correspondencia entre el valor del potencial de la sonda y de oxfgeno medido en la atmosfera de soldadura.
- T (°C)
- E (mV) P(O2) (atm) P(O2) (Pa)
- 600
- 200 5,0-10'°6 5,1 ■10-01
- 600
- 300 2,5-10'08 2,5■10'°3
- 600
- 400 1,2■10'1° 1,2■10'°5
- 600
- 500 6,0-10'13 6,0■10'°8
- 600
- 600
- 2,9-10'15 3,0■10'1°
- 600
- 700 1,410-17 1,510-12
- 600
- 800 7,1■10'2° 7,2-10'15
- 600
- 900 3,5-10'22 3,5-10'17
- 600
- 1.000 1,710-24 1,710-19
- 600
- 1.100 8,4-10'27 8,5-10'22
- 600
- 1.200 4,110-29 4,2-10'24
- 600
- 1.225 1,110-29 1,110-24
- 600
- 1.300 2,0-10'31 2,010'26
Tabla 1
Ejemplo 1: Preparacion de la aleacion de AlSi-NiAl por mecano-smtesis.
En un molino planetario se ha triturado una mezcla de 50% atomico de polvo de Al y de polvo de Ni. La mezcla de NiAl se tamiza a continuacion entre 63 y 125 micrones antes de diluirse a alrededor de 2% o 5% en volumen en un polvo de Al-Si a 12% en peso de silicio previamente calibrado.
la ecuacion atm, E es el
el contenido
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Se ha preparado asf una aleacion de Al-Si-NiAl al 1% en volumen de NiAl, una aleacion de Al-Si-NiaAl al 2% en volumen de NiAl y una aleacion de Al-Si-NiAl al 5% en volumen de NiAl que se ha utilizado en los ensayos descritos a continuacion.
Ejemplo 2: Preparacion de las probetas de soldadura
Los diferentes elementos que componen las probetas de soldadura (Figura 1) se han decapado de forma mecanica con papel SiC 320 y a continuacion se han desengrasado en fase vapor. La aleacion de aporte 2 se ha depositado a continuacion en la superficie de una plancha de 3003 segun las modalidades descritas a continuacion, recubriendose el conjunto despues con una plancha ondulada 1.
Aleacion 1:
Se ha depositado un polvo de Al-Si al 12% de silicio en la superficie del sustrato. El espesor depositado aqrn era de 150 pm.
Aleacion 2:
Se ha depositado una plancha chapada de 3003 revestida en sus dos caras con una aleacion de Al-Si al 12% de silicio en la superficie del sustrato. El espesor del chapado utilizado era aqrn de 150 pm.
Aleacion 3:
A continuacion una plancha chapada de 3003 revestida en sus dos caras con una aleacion de Al-Si al 12% de silicio se ha revestido con un deposito de mquel y luego se ha depositado en la superficie del sustrato. El espesor del chapado utilizado aqrn era de 150 pm. El deposito electroiftico de mquel, de aproximadamente 1 pm de espesor se ha realizado sobre la cara en contacto con el fleje ondulado.
Aleacion 4:
Un polvo al 2% en volumen de NiAl preparado segun el ejemplo 1 se ha pulverizado en la superficie del soporte. El espesor depositado aqrn era de 150 pm.
Aleacion 5:
Un polvo al 5% en volumen de NiAl preparado segun el ejemplo 1 se ha depositado en la superficie del soporte. El espesor depositado aqrn era de 150 pm.
Aleacion 6:
Se ha depositado una plancha chapada de 3003 revestida en sus dos caras con una aleacion de Al-Si-Mg al 12% de silicio y 1% de magnesio, en la superficie del sustrato. El espesor del chapado utilizado era aqrn de 150 pm.
Aleacion 7:
A continuacion una plancha chapada de 3003 revestida en sus dos caras con una aleacion de Al-Si-Mg al 12% de silicio y 1% de Magnesio ha sido revestida con un deposito de mquel y luego depositada en la superficie del sustrato. El espesor del chapado utilizado aqrn era de 150 y 200 pm. El deposito electrolttico de mquel, de aproximadamente 1 pm de espesor se ha realizado sobre la cara en contacto con el fleje ondulado.
Aleacion 8:
Un polvo al 1% en volumen de NiAl preparado segun el ejemplo 1 se ha pulverizado en la superficie del soporte. El espesor depositado aqrn era de 150 pm
Ejemplo 4: Influencia de la adicion de CH4 sobre la presion parcial de O2 durante un ciclo de calentamiento realizado entre 350 y 620°C.
En el transcurso de un ciclo de calentamiento realizado entre 350 y 620°C en atmosfera de nitrogeno (30 l/min) se han inyectado de forma continua 4% de CH4. La atmosfera se ha hecho en un horno de tratamiento termico de marca SOLO de un volumen de 150 litros.
El contenido de oxfgeno (representado por el potencial medido mediante una sonda de oxfgeno), el punto de rodo, la concentracion de CH4 y la temperatura se han medido a lo largo del tiempo. Los valores obtenidos estan representados en las curvas de las Figura 3a y 3b.
Se observa en esta figura que en presencia de CH4, a partir de 440°C, el potencial de la sonda de oxfgeno aumenta (lo que corresponde a la reduccion de la cantidad de oxfgeno presente en el horno). A 600°C, el potencial de la sonda de oxfgeno alcanza 1.225 mV (en nitrogeno adicionado de CH4 - Figura 3b) y 232 mV (en nitrogeno- Figura 2b).
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Se deduce por lo tanto claramente de este ensayo que la presencia de CH4 permite hacer bajar de forma estable el contenido de oxfgeno de la atmosfera, y mantener un nivel muy bajo de oxfgeno a la temperatura de soldadura.
Ejemplo 5: Soldadura en una atmosfera de nitrogeno en la que previamente se ha inyectado CH4 antes de la soldadura
Se ha realizado una soldadura en un horno de tratamiento termico en atmosfera en la que previamente se ha inyectado CH4 (1%), utilizando como aleacion de aporte las aleaciones 2, 4, 5, 6 y 8 tal como se han descrito en el ejemplo 2 anterior.
La introduccion de CH4 en el horno se ha realizado antes de la soldadura a una temperatura de 600°C. Estas inyecciones de una duracion de 15 minutos se practican hasta que el punto de rodo se estabiliza. A continuacion se enfna el horno en nitrogeno hasta 300°C, temperatura a la que se introducen las muestras. Se practica entonces un mantenimiento de temperatura de forma que el punto de rodo alcanza una temperatura proxima a - 40°C. Cuando se alcanza este valor se inicia la soldadura. Esta se realiza entonces con un barrido de nitrogeno.
Los resultados obtenidos se presentan en la Tabla 2 siguiente.
- Atmosfera N2 con inyeccion previa de CH4 Punto de rodo: -38°C y PO2 (1.150 mV) 0 g/m2 de flujo
- Aleacion 2
- (Al-Si) Union muy consistente
- Aleacion 4
- (AlSi-NiAl 2%) Union muy consistente
- Aleacion 5
- (AlSi-NiAl 5%) Union muy consistente con mucha disolucion
- Aleacion 6
- (AlSiMg) Union muy consistente
- Aleacion 8
- (AlSi-NiAl 1%) Union mediocre
Tabla 2
En las figuras 4 y 5 se presentan fotograffas de soldadura con las aleaciones 2 y 4 y en ausencia de flujo.
Ejemplo 5: Soldadura en una atmosfera de nitrogeno de bajo punto de rodo y bajo contenido de oxfgeno.
Una soldadura en un horno de laboratorio en atmosfera de nitrogeno con bajo punto de rodo (-45°C) y un bajo contenido de oxfgeno (O2 < 1 ppm) utilizando como aleacion de aporte las aleaciones 4 y 6 tal como se han descrito en el ejemplo 2 anterior. La calidad de la atmosfera se ha obtenido utilizando nitrogeno criogenico y la soldadura se ha realizado sin flujo.
Los resultados obtenidos se presentan en la figura 6 siguiente.
Los ejemplos presentados anteriormente muestran que el procedimiento que es objeto de la invencion permite soldar a presion atmosferica y sin flujo el aluminio y sus aleaciones. Esto se lleva a cabo asociando la utilizacion de una aleacion de aporte reactivo de Al-Si-Ni obtenida por mecano-smtesis y una atmosfera de bajo contenido de oxfgeno y vapor de agua. Esta se obtiene por ejemplo inyectando de forma discontinua CH4 antes del ciclo de soldadura. Esta combinacion permite obtener uniones soldadas, y ello sin utilizar un flujo de decapado.
La utilizacion de atmosfera de bajo punto de rodo y bajo contenido de oxfgeno mejora de forma significativa la calidad de la junta y hace posible la soldadura sin flujo de aleacion de soldadura convencional que contenga Mg.
La supresion del flujo es un hecho muy positivo, dado que la aplicacion de un flujo constituye un cuello de estrangulamiento del procedimiento actual y que la utilizacion del flujo induce problemas medioambientales (reciclado de banos, corrosion por acido HF).
Claims (7)
- 51015202530REIVINDICACIONES1. Procedimiento de soldadura de aluminio llevado a cabo en un horno a presion atmosferica utilizando una aleacion de aporte obtenida por mecano-smtesis que comprende aluminio, silicio, mquel y eventualmente magnesio u otros elementos de aleacion tales como cobre, zinc, plata, cromo y titanio; y caracterizandose por que se inyecta en el horno una atmosfera gaseosa que comprende un gas inerte tal como el nitrogeno gaseoso y al menos un alcano inferior, introduciendose el alcano inferior en el horno de forma continua o discontinua, pudiendo realizarse la inyeccion bien antes de la soldadura o bien durante el ciclo de soldadura propiamente dicho, y por el hecho de que el contenido de oxfgeno en el horno sea inferior a una ppm y que el punto de rodo en el horno sea inferior a -30°C, y preferentemente inferior a -40°C y mas preferentemente todavfa inferior a - 45°C.
- 2. Procedimiento de soldadura de aluminio segun la reivindicacion 1 caracterizado por que dicha aleacion de aporte obtenida por mecano-smtesis se obtiene mediante una mezcla de NiAl diluida en un polvo de Al-Si o de Al-Si-Mg ya sintetizada o constituida por una mezcla de aluminio y de silicio, o una mezcla de aluminio, silicio y magnesio, conteniendo la aleacion final de 0,05 a 10% en volumen de NiAl, de 5 a 12% de silicio y eventualmente de 0,5 a 2% de Mg.
- 3. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por el hecho de que la temperatura del horno durante el ciclo de soldadura se situa en la gama de 420 a 620°C, y preferentemente esta proxima a 600°C.
- 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el alcano inferior se elige en el grupo que comprende los alcanos de C1-C4 considerados solos o en mezcla, preferentemente el metano y/o el propano, de forma mas preferida el metano.
- 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el alcano inferior se inyecta en el horno a razon de 0,01 a 10%, preferentemente de 0,01 a 8% y mas preferentemente todavfa de 0,01 a 2% en volumen del volumen total de la atmosfera gaseosa inyectada.
- 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones precedentes, en el que la soldadura se lleva a cabo en presencia de 0,1 a 10 g/m2, preferentemente de 0,1 a 5 g/m2, mas preferentemente todavfa de 0,1 a 3 g/m2 y de forma todavfa mas preferente de 0,1 a 2 g/m2 de un flujo de decapado.
- 7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que se lleva a cabo en ausencia de flujo.
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