ES2616320T3

ES2616320T3 - Material de aleta de alta resistencia y resistente al pandeo

Info

Publication number: ES2616320T3
Application number: ES07118217.4T
Authority: ES
Inventors: Anders Oskarsson; Hans-Erik Ekström; Richard WESTERGÅRD; Stian Tangen
Original assignee: Granges Sweden AB
Current assignee: Granges Sweden AB
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2007-10-10
Publication date: 2017-06-12
Anticipated expiration: 2027-10-10
Also published as: NO20075282L; PL2551364T5; CN101407874A; EP1918394A2; US10131970B2; EP2551364B1; ES2573670T3; ZA200708751B; US9493861B2; JP5382285B2; HUE028148T2; HUE033457T2; CN101407874B; EP1918394B2; JP2008190027A; PL1918394T3; US20100012229A1; CA2607784C; HK1130849A1; RU2007137999A

Abstract

Una tira resistente al pandeo, producida mediante a) colada de una masa fundida, que comprende: 0,3 a 1,5 % de Si, <= 0,5 % de Fe, <= 0,3 % Cu 1,0 a 2,0 % de Mn, <= 0,5 % de Mg, mas preferiblemente <= 0,3 %, <= 4,0 % de Zn, <= 0,5 % de Ni <= 0,3 % de cada uno de unos elementos de formacion de dispersoides de los grupos IVb, Vb o VIb, y elementos de impureza inevitables, el 0,05 % como maximo de cada uno, en una cantidad total como maximo del 0,15 %, el resto aluminio, para obtener asi un lingote, b) precalentamiento del lingote a una temperatura inferior a 550 oC, preferiblemente de entre 400 y 520 oC, mas preferiblemente de entre 450 y 520 oC, especialmente mas de 470 hasta 520 oC, para formar particulas dispersoides, c) laminacion en caliente para obtener una tira, d) laminacion en frio de la tira obtenida en la etapa c) con una reduccion total de al menos el 90 %, preferiblemente de > 95 %, dando como resultado una tira que tiene un primer valor de limite elastico, e) seguido de un tratamiento termico al temple final con el fin de ablandar el material a un segundo valor de limite elastico, mediante un templado sin recristalizacion alguna de la aleacion de tira, siendo dicho segundo valor de limite elastico un 10-50 % mas bajo que el primer valor de limite elastico obtenido directamente despues de la laminacion en frio en la etapa d), preferiblemente un 15-40 % menor, y que esta en el intervalo de limite elastico al 0,2 % de 100-200 MPa, mas preferiblemente de 120-180 MPa, lo mas preferiblemente de 140-180 MPa, en donde la tira resistente al pandeo tiene una resistencia al pandeo de <=35 mm cuando se mide en una tira con un espesor de 0,10 mm y un valor de limite elastico al 0,2 % de al menos 60 MPa tras la cobresoldadura.

Description

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DESCRIPCION

Material de aleta de alta resistencia y resistente al pandeo Antecedentes

La presente invencion se refiere a un metodo para producir tiras o laminas de aleta para la produccion de componentes mediante cobresoldadura, as^ como a los productos obtenidos por dicho metodo. En particular este metodo esta relacionado con materiales de aletas usadas en intercambiadores de calor. Las aletas se pueden suministrar con o sin un revestimiento de cobresoldadura de acuerdo con la aplicacion.

Un desafio en la actualidad es la fabricacion de componentes ligeros para el mercado del automovil. Por tanto, una gran parte de la investigacion esta dirigida a reducir el peso de los intercambiadores de calor mediante el uso de tiras mas delgadas, sin sacrificar otras propiedades del producto y de la fabricacion, sino mas bien a menudo mejorando las mismas. Para poder hacer esto, es necesario crear nuevos materiales con una mayor resistencia posterior a la cobresoldadura, en comparacion con las aleaciones usadas actualmente, pero que mantengan unas propiedades de corrosion adecuadas. En el caso de las aletas esto significa que normalmente deberan ser sacrificiales en comparacion con otras piezas del intercambiador de calor, al presentar un potencial de corrosion mas bajo que estas. El aumento de la resistencia de las aletas debera lograrse en hornos modernos de tipo CAB, lo que limita el uso de ciertos elementos de aleacion como el Mg, usados previamente en tiras de soldadura al vacio. Las aletas deberan ser faciles de manejar por el fabricante y siempre deformarse ligeramente antes de la cobresoldadura, lo que supone algunos requisitos en la capacidad de conformacion en el estado de suministro. Las tiras de aleta siempre se suministran como tiras delgadas, recortadas estrechas, de 50-200 |jm, por lo que son muy dificiles de manejar si se recuecen totalmente. Por lo tanto, las tiras se suministran normalmente en un estado semirrigido con una capacidad de conformacion limitada.

Alcanzar los niveles de resistencia superiores, posteriores a la cobresoldadura, resulta bastante complicado sin poner en peligro el rendimiento de la cobresoldadura, tal como la resistencia al pandeo y la resistencia a la penetracion del nucleo liquido durante la cobresoldadura, o la necesaria capacidad de conformacion cuando se forman las aletas a partir de la tira. Solo cuando los nuevos materiales cumplan estos requisitos de manera consistente, permitiran el uso de aletas mas delgadas con una alta resistencia posterior a la cobresoldadura, reduciendo por lo tanto el peso en comparacion con los productos utilizados en la actualidad.

Tecnica anterior

En un metodo anterior, conocido a partir del documento SE-C2-510 272, se utiliza una aleacion que comprende

<0,7 % de Fe, 1,4-2,0 % de Mn, 0,5-1,5 % de Si, <0,5 % de Mg, <0,1 % de Cu, Zn <2,5 %, 0,05-0,3 % de Zr, y el resto aluminio excepto por los elementos de impurezas inevitables. Los lingotes colados se precalientan a no mas de 550 °C durante menos de 12 horas, antes de una laminacion en caliente seguida de una laminacion en frio, un recocido intermedio y una laminacion en frio final para un temple final H14. Despues de la cobresoldadura, el material tiene una resistencia de solo 50 MPa. La resistencia al pandeo durante la cobresoldadura para una tira con un espesor de 0,1 mm es de 14 mm, y esto se considera bastante bueno para el metodo utilizado. Sin embargo, la tira suministrada presenta un alargamiento, A50mm, de solo el 1,5 %, y no se tiene en cuenta la penetracion del nucleo liquido durante la cobresoldadura.

A partir del documento US-A-6.743.396 se conoce un metodo para producir tiras o laminas para intercambiadores de calor, en el que se describe una aleacion que contiene <0,5 % de Fe, entre 1,0 y 1,8 % de Mn, entre 0,3 y 1,2 % de Si, <0,3 % de Mg, <0,1 % de Cu, <0,1 % de Zn, <0,1 % de Ti, 0,05-0,4 % de Cr + Zr, <0,15 % de Sn, el resto aluminio e impurezas inevitables, siendo la relacion entre el % de Sn y el % de Si > 0,03. Se cuelan lingotes, que se precalientan posteriormente a una temperatura inicial de laminacion inferior a 520 °C durante un maximo de 12 horas, y se laminan en caliente a un espesor de entre 2 y 10 mm con una temperatura de laminacion en caliente final no inferior a 250 °C. La posterior laminacion en frio al espesor final de entre 50 mm y 500 mm se efectua sin recocido intermedio. Se lleva a cabo un recocido final a una temperatura de al menos 300 °C, lo que significa que el material vuelve a cristalizarse total o sustancialmente. Tras la cobresoldadura, se obtiene un valor para un limite elastico a 0,2 % de al menos 60 MPa. En este documento no se menciona nada acerca del pandeo o la penetracion del nucleo liquido durante la cobresoldadura, ni de la capacidad de conformacion al espesor final. La patente solo se centra en la resistencia posterior a la cobresoldadura y en la resistencia a la corrosion de la aleta. La alta temperatura de recocido final normalmente ofrecera una estructura parcial o totalmente recristalizada de acuerdo con la descripcion de patente de los inventores.

A partir del documento US-A-4235628 se conoce una aleacion de Al-Mn con una "alta" resistencia, pero el valor para un limite elastico a 0,2 % posterior a la cobresoldadura es solo 50 MPa. La composition de la aleacion es 0,8-2 % de Mn, entre 1,4 y 3 % de Si, entre 0,2 y 1 % de Fe, entre 0 y 0,2 % de Cu, entre 0 y 0,2 % de Mg y el resto Al con hasta un 0,2 % de impurezas. Finalmente, se recuece el material a una temperatura superior a 450 °C. No se hace mention alguna acerca de la resistencia al pandeo o a la penetracion del nucleo liquido durante la cobresoldadura.

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Sin duda, el alto contenido de silicio producira una aleacion sensible a la penetracion del nucleo Kquido durante la cobresoldadura.

En el documento JP08246117 se desvela una aleacion que comprende entre 0,6 y 1,6 % de Mn, entre 0,05 y 0,8 % de Si, 0,1-1,0 % de Cu, entre 0,05 y 0,5 % de Mg y Cr, hasta 0,3 % de Ti o Zr. Se menciona un intervalo de densidad numerica de particulas pequenas, con un tamano de entre 0,02 y 0,2 |jm, para el material que se procesa por colada de lingotes, calefaccion se precalienta por debajo de 500 °C antes de una laminacion en caliente, seguida de una laminacion en frio, recocido y una laminacion en frio final con una relacion de un 20-80 %. El material esta destinado a un tubo con una capa superficial sacrificial, y por lo tanto resulta irrelevante para los requisitos y aplicaciones de aletas.

En el documento JP03287738 se obtiene un material resistente al pandeo utilizando una composicion especifica de aluminio y un proceso que conduce a un temple H14 o H24, y mediante el uso de un recocido intermedio durante el procesamiento. El material se utiliza en cobresoldadura al vacio y contiene altas cantidades de Mg, 0,3 a 1,5 %, que no son aceptables para la cobresoldadura en hornos de tipo CAB. Sin el alto contenido de Mg este material no proporcionara la microestructura deseada requerida para la alta resistencia posterior a la cobresoldadura. Un material con un contenido tan alto de Mg no presentara la baja susceptibilidad a la penetracion del nucleo liquido requerida en la actualidad por los fabricantes de intercambiadores de calor. No se menciona nada acerca de la sensibilidad a la penetracion del nucleo liquido durante la cobresoldadura, o de la capacidad de conformacion al espesor final. Ademas, el contenido de Mn es demasiado bajo para lograr las mayores resistencias requeridas, cuando se disminuye el espesor a un material mas delgado.

En los intercambiadores cobresoldados normalmente es necesario elegir diferentes aleaciones en diferentes partes de aletas, tubos, placas y cabezales para evitar la corrosion a la perforacion de los tubos y las placas, sacrificando las aletas. Esto se suele hacer aleando las aletas con Zn para reducir su potencial de corrosion a un nivel adecuado, en comparacion con otras partes. En consecuencia, los materiales utilizados en los tubos y las placas normalmente tendran adiciones de Mn y Cu, con el objetivo de aumentar su potencial de corrosion. Esta es una de las razones por las que la composicion optima y el procesamiento de aletas es muy diferente al procesamiento de tubos o placas.

En el ensayo practico del material producido de acuerdo con los metodos previamente conocidos, se ha demostrado que las propiedades de la tira de aluminio son insuficientes para ciertas aplicaciones cuando los fabricantes necesitan disminuir el espesor. Esto es especialmente valido para una alta resistencia posterior a la cobresoldadura, en combinacion con una buena resistencia al pandeo y una baja susceptibilidad a la penetracion del nucleo liquido del material, junto con los requisitos de capacidad de conformacion para producir las aletas a partir de la tira.

Se ha observado que, mediante un control muy preciso de la fuerza impulsora neta para la recristalizacion del material durante la cobresoldadura, se obtiene una combinacion de una excepcional resistencia posterior a la cobresoldadura junto a una buena resistencia al pandeo y una baja susceptibilidad a la penetracion del nucleo liquido durante la cobresoldadura. La fuerza impulsora neta para la recristalizacion es la fuerza impulsora creada por la deformacion de laminacion almacenada menos la presion de retardo, determinada por la densidad numerica de particulas.

El material obtenido tiene una alta resistencia posterior a la cobresoldadura en una combinacion unica con un buen rendimiento de cobresoldadura, tal como una alta resistencia al pandeo y una baja susceptibilidad a la penetracion del nucleo liquido durante la cobresoldadura, y una buena capacidad de conformacion en el temple final. El material de aleta tiene un potencial de corrosion que se puede ajustar a otras partes del intercambiador de calor, como los tubos, de manera que pueden protegerse los tubos con un material sacrificial de aleta. El material puede utilizarse para fabricar productos mediante cualquier metodo de cobresoldadura, en particular el metodo de cobresoldadura en atmosfera controlada (CAB).

Breve descripcion de los dibujos

La Figura 1a muestra un banco de ensayo con muestras montadas que se utiliza para ensayos de pandeo de una tira revestida, que utiliza un brazo en voladizo con una longitud de 50 mm.

La Figura 1b muestra un banco con muestras montadas utilizadas para ensayos de pandeo de una tira sin revestimiento, que utiliza un brazo en voladizo con una longitud de 60mm.

La Figura 2a muestra la microestructura del material C despues de la cobresoldadura de temple H24 (izquierda) y temple O (derecha), tras un estiramiento previo del 1 % antes de la cobresoldadura.

La Figura 2b muestra la microestructura del material C despues de la cobresoldadura de temple H24 (izquierda) y temple O (derecha), tras un estiramiento previo del 3 % de antes de la cobresoldadura.

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Descripcion detallada de la invencion

El objeto de la presente invencion es un metodo para producir tiras de aluminio, que tras la cobresoldadura tengan una resistencia relativamente muy alta combinada con un rendimiento muy bueno de la cobresoldadura, tal como una alta resistencia al pandeo y una muy baja susceptibilidad a la penetracion del nucleo liquido durante la cobresoldadura, asi como unas propiedades de formacion razonablemente buenas en el estado final de las tiras. Las laminas estan destinadas a aplicaciones de aleta en intercambiadores de calor producidos por cobresoldadura CAB, pero tambien pueden producirse por soldadura al vacio.

Esto se consigue mediante el metodo de acuerdo con la presente invencion, para la produccion de laminas para aleta en el que se produce un desbaste de laminacion a partir de una masa fundida que contiene (en peso, en porcentaje) 0,3-1,5 % de Si, <0,5 % de Fe, <0,3 % de Cu, 1,0-2,0 % de Mn, <0,5 % de Mg, <4,0 % de Zn, <0,3 % de cada uno de los elementos de los grupos IVb, Vb, o VIb, siendo la suma de estos elementos <0,5 %, y elementos de impurezas inevitables, cuyas cantidades individuales sea como mucho 0,05 % y cuya suma sea como maximo 0,15 %, siendo el resto aluminio, en el que antes de la laminacion en caliente se calienta previamente el desbaste de laminacion a una temperatura de precalentamiento inferior a 550 °C, preferiblemente a entre 400 y 520 °C, mas preferiblemente a entre 450 y 520 °C, especialmente a mas de 470 y hasta 520 °C, para controlar el numero y tamano de las particulas dispersoides (particulas precipitadas a partir de una solucion solida sobresaturada), tras lo cual se lamina en caliente el desbaste precalentado para conformar una tira caliente. Todas las cantidades de elementos de aleacion presentadas en los sucesivo son en porcentaje en peso. La reduction normal de la altura total de la laminacion en caliente del espesor de la tira es >95 %. El calibre final de las tiras calientes esta en el intervalo de 2 a 10 mm. La tira puede recocerse despues de la laminacion en caliente o con un espesor de laminacion en frio por encima de 0,5 mm. A continuation, puede laminarse en frio la tira para formar una tira con una reduccion total de al menos el 90 %, preferiblemente por encima del 95 %, mas preferiblemente por encima del 97,5 %, y la tira laminada en frio se trata termicamente para obtener un valor de limite elastico que sea el 50-90 % de su valor de limite elastico en el estado laminado en frio (estado de recocido no completamente blando) a un limite elastico del 0,2 % en el intervalo de entre 100 y 200 MPa, mas preferiblemente en el intervalo de entre 120 y 180 MPa, mas preferiblemente entre 140 y 180 MPa. La tira de material presenta entonces una microestructura que comprende una densidad numerica de particulas en el intervalo de entre 1 y 20x106, preferiblemente entre 1,3 y 10x106, mas preferiblemente entre 1,4 y 7x106 particulas/mm2, teniendo las particulas un diametro equivalente en el intervalo de 50-400 nm. La mayoria de estas particulas finas se crean durante el precalentamiento previo a la laminacion en caliente. En el ejemplo 1 se describe una descripcion de como se mide la densidad de las particulas.

Alternativamente, puede colarse en continuo una composition de aleacion para formar una tira, por ejemplo mediante colada con rodillos gemelos tal como se describe en el documento EP1250468. La tira asi colada se lamina adicionalmente para formar un articulo de calibre intermedio, que luego se recuece, y se lamina en frio nuevamente con una reduccion de laminacion de al menos el 60 %, preferiblemente por encima del 75 %, a fin de obtener un material de chapa para aletas de calibre final, que tiene un primer valor de limite elastico. El material de chapa para aletas se trata termicamente para el temple final con el fin de ablandar el material mediante templado sin recristalizacion de la aleacion de tira, de tal manera que se obtenga una tira que tenga un segundo valor de limite elastico que sea un 10-50 % mas bajo, preferiblemente un 15-40 % mas bajo, que el obtenido directamente despues de la segunda laminacion en frio, por lo que el limite elastico al 0,2 % resultante se encuentra en el intervalo de 100200 MPa, preferiblemente de 120-180 MPa, mas preferiblemente de 120-160 MPa. El material de tira tiene entonces una microestructura que comprende particulas con un diametro en el intervalo de 50-400 nm, con una densidad numerica de particulas en el intervalo entre 1106 y 20106, 1,3-106 y 10106, preferiblemente entre 1,4106 y 7106 particulas/mm2. La mayoria de las particulas se crean durante el recocido intermedio.

El espesor tipico de la tira laminada en frio acabada es inferior a 0,2 mm, preferiblemente inferior a 0,15 mm, mas preferiblemente menor a 0,10 mm. El material solo tiene las propiedades deseadas para el estado templado, por ejemplo en el estado H22, H24, o en el estado H26 (endurecido por deformation en frio, recocido a una dureza de 1/4, 1/2 y 3/4, respectivamente). El tratamiento de recocido se lleva a cabo como recocido doble en el serpentin o en un horno de recocido continuo usando una temperatura a ajustar en consecuencia.

La presente invencion se basa en una composicion de la masa fundida que se utiliza para adaptar el desarrollo de la microestructura durante el procesamiento completo, para otorgar las propiedades deseadas posteriores a la cobresoldadura y el rendimiento deseado durante la cobresoldadura, en combination con unas propiedades finales adecuadas de la tira. En particular, el foco de la presente invencion es la alta resistencia posterior a la cobresoldadura combinada con una buena resistencia al pandeo y una baja susceptibilidad a la penetracion del nucleo liquido durante la cobresoldadura, asi como una capacidad de conformation relativamente buena en el estado final previo a la formacion de la aleta. El valor de limite elastico, posterior a la cobresoldadura, al 0,2 % es de al menos 60 MPa, y normalmente alrededor de 70 MPa. La resistencia al pandeo del material es <35 mm, mas preferiblemente <30 mm, mas preferiblemente <25 mm, cuando se mide de acuerdo con lo definido en el ejemplo 1 en una tira con un espesor inferior a 0,1 mm. Durante la cobresoldadura no se produce una penetracion del nucleo liquido grave. La capacidad de conformacion medida como alargamiento de rotura, A50mm, normalmente esta por encima del 3 %. Dado que el serpentin siempre se corta en tiras mas bien estrechas antes del final, todas las propiedades mecanicas se miden y se definen en la direction de laminacion.

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Un alto grado de deformacion aumenta la fuerza impulsora, mientras que un elevado numero de pequenas particulas retarda la presion impulsora para la recristalizacion. La fuerza impulsora aumenta con el aumento de la reduccion de laminacion, especialmente la reduccion en frio, pero disminuira por la recuperacion durante el recocido de temple final. La resistencia en el estado final para este tipo de aleacion y de procesamiento es proporcional a la fuerza impulsora. El numero de pequenas particulas debera controlarse mediante el precalentamiento a menos de 550 °C, preferiblemente entre 400 y 520 °C, mas preferiblemente entre 450 y 520 °C, y especialmente entre 470 y 520 °C antes de la laminacion en caliente, en combination principalmente con la composition quimica. La densidad numerica de particulas es proporcional a la presion retardante que obstaculiza la recristalizacion. Es de maxima importancia controlar cuantitativamente la fuerza impulsora y la presion retardante para lograr unas buenas propiedades del material en las diferentes etapas anteriormente mencionadas. El control del proceso dentro de los intervalos reivindicados en la presente invention genera una alta reproducibilidad de las propiedades del material.

El Mn en particulas dispersoides y en solution solida aumenta la resistencia posterior a la cobresoldadura. Adicionalmente, el Mn en un numero controlado de particulas es beneficioso para controlar la resistencia al pandeo y la sensibilidad a la penetration del nucleo liquido, ya que estas particulas controlan el proceso de recristalizacion durante el calentamiento de cobresoldadura, lo que conduce a la formation de grandes granos recristalizados. El contenido de la masa fundida proporcionado de acuerdo con la presente invencion, de al menos 1,0 a como maximo 2,0 %, soporta la resistencia de la tira de acuerdo con la presente invencion. Se pueden conseguir propiedades optimizadas de forma fiable si el contenido de Mn es al menos un 1,3 % y como maximo un 1,8 %, incluso mas preferiblemente si el contenido de Mn es de entre un 1,4 y un 1,7 %.

El Fe tiene un efecto principalmente adverso, ya que aumenta el riesgo de formacion de grandes particulas constituyentes intermetalicas, formadas durante la solidification. De este modo limita la cantidad y el uso de Mn en el material. Por lo tanto, se limita a un 0,5 %, preferiblemente a un 0,3 %.

El Si disminuye la solubilidad del Mn y crea una alta densidad de particulas dispersoides combinadas con el Mn. Esto promueve una alta resistencia y una buena resistencia al pandeo. Determinado Si tambien esta en solucion solida. Tanto en solucion solida como en particulas dispersoides, el Si anade resistencia. Un nivel demasiado alto de Si aumenta el riesgo de penetracion del nucleo liquido durante la cobresoldadura. El contenido de Si del nucleo debe ser de entre un 0,3 y un 1,5 %, preferiblemente entre un 0,5 y un 1,1 %, mas preferiblemente entre un 0,65 y un 0,95 %. Para un material que vaya a revestirse con cobresoldadura, el contenido de Si debera estar entre un 0,3 y un 1,5 %, preferiblemente entre un 0,4 y un 1,1 %, mas preferiblemente entre un 0,45 y un 0,9 %, siendo los contenidos del resto de componentes los mismos para un material no revestido

La dureza y la resistencia al pandeo pueden mejorarse adicionalmente anadiendo a la aleacion de acuerdo con la presente invencion elementos del grupo IVb, Vb, o VIB, o combinaciones de estos elementos, ya que algunos de estos elementos sumaran a la densidad numerica de particulas dispersoides finas. El contenido individual de estos elementos de formacion de dispersoides debe ser inferior a un 0,3 %, y la suma de estos elementos <0,5 %, para evitar la formacion de particulas constituyentes gruesas durante la solidificacion. Tales particulas tienen una influencia negativa en la capacidad de conformation y en la resistencia de la tira producida de acuerdo con la presente invencion. El contenido de elementos del grupo IVb, Vb, o VLB debe estar preferiblemente en el intervalo de entre un 0,05 y un 0,2 %. Preferiblemente se utiliza <0,3 % de Zr como el elemento de formacion de dispersoides de estos grupos, preferiblemente en el intervalo de entre un 0,05 y un 0,2 %, mas preferiblemente entre un 0,1 y un 0,2 %. Adicionalmente, en combinacion con el Mn y el Fe, el Cr puede conducir a particulas constituyentes muy gruesas. Por lo tanto, en la aleacion utilizada de acuerdo con la presente invencion, si se anade Cr debera reducirse el contenido de Mn.

El contenido de Cu en la aleacion utilizada de acuerdo con la presente invencion se limita a un maximo de un 0,3 %, preferiblemente por debajo de un 0,1 %. El Cu aumenta la resistencia, pero que tambien conduce a un potencial de corrosion positivo que no es deseable en los materiales para aleta. Un potencial de corrosion positivo restringe las posibilidades de combinacion con otros materiales de un intercambiador de calor cobresoldado. Adicionalmente, el comportamiento a la corrosion, en particular en lo que se refiere a la corrosion intercristalina, empeora con el aumento del contenido de Cu.

Pueden anadirse pequenas cantidades de Mg a una aleacion usada de acuerdo con la presente invencion a modo de elemento de aumento de la resistencia. Sin embargo, puesto que el Mg tiene una fuerte influencia negativa sobre la cobresoldabilidad de tipo CAB, el contenido de magnesio esta restringido a un maximo de un 0,5 %, preferiblemente por debajo de un 0,3 %, mas preferiblemente por debajo de un 0,1 %. Adicionalmente, aumenta el riesgo de fusion incipiente del material a la temperatura de cobresoldadura.

Se puede anadir Zn para disminuir el potencial de corrosion del material para aleta, y proporcionar asi a los tubos una protection catodica mediante el sacrificio de las aletas. Mediante el uso de un contenido ajustable de Zn en la aleta, puede elegirse un nivel adecuado para cada aplicacion de la diferencia de potencial de corrosion entre los tubos y las aletas. El contenido de Zn utilizado normalmente se limita a un 4,0 %, y mas preferiblemente esta entre un 0,5 y un 2,8 %.

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La cantidad de Sn debe mantenerse preferiblemente por debajo de un 0,009 %, para evitar problemas en la laminacion.

Para la cobresoldadura de la tira producida de acuerdo con la presente invention, puede ser favorable para la resistencia mecanica que la tira este revestida en uno o ambos lados, con unos espesores de la capa de revestimiento de entre un 3 % y un 20 % del espesor total de la tira a cada lado. Las aleaciones en cuestion pueden ser, por ejemplo, aleaciones habituales de cobresoldadura a base de Al-Si (7-13 % de Si), tales como AA4343, AA4045 o AA4047, asi como revestimientos de protection habituales a base de aleaciones de Al comercialmente puras (AA1XXX, 0-0,5 % de Si), asi como las modificaciones de estas aleaciones (0,5-7 % de Si o 0,6-6,5 % de Si), tales como aleaciones de Al que tengan un contenido de Si del 1, 2, 3, 4, 5 o 6 % de Si. En este caso, el revestimiento se aplica preferiblemente por revestimiento de laminacion.

Ejemplos

Ejemplo 1

Se colaron en continuo dos lingotes de material A1 y A2 con una composition de un 0,8-0,9 % de Si, un 0,2 % de Fe, un 1,6 % de Mn, un 0,11-0,12 % de Zr, un 1,5-1,6 % de Zn, y otros elementos ninguno superior al 0,05 %, precalentados por debajo de 550 °C y laminados en caliente, con una reduction en caliente total del 99 % antes de la laminacion en frio. El material A1 se lamino en frio directamente a un calibre final, y se recocio a diferentes temperaturas. Parte del material se sometio a un recocido blando completo, dandole temple O, parte se sometio a un recocido de regeneration, dandole un temple H24 y parte no sometio a recocido alguno, dandole un temple H18. El material A2 se sometio a un recocido de recristalizacion antes de la laminacion en frio final, dandole un temple H14. Todas las muestras fueron expuestas a un tratamiento termico para simular la cobresoldadura a 600 °C.

Las propiedades se muestran en la Tabla 1.

La resistencia al pandeo se midio de acuerdo con el siguiente metodo: Se monto el material en un banco especial como se muestra en la Figura 1. Se cortaron muestras de 15 mm de ancho a traves de la direction de laminacion, y al menos 90 mm a lo largo de la direccion de laminacion. Se montaron cuatro muestras montadas en el banco. La longitud del brazo en voladizo era 60 mm, y el extremo libre del voladizo estaba 54 mm por encima de la superficie de la mesa de medicion.

Se colocaron los bancos en el horno y se elevo la temperatura de acuerdo con el siguiente ciclo:

20 °C -> 400 °C/25 min + 400 °C/5 min + 400 °C -> 600 °C/13 min + 600 °C/10 min.

Se retiraron las muestras inmediatamente tras su mantenimiento a la ultima temperatura a 600 °C.

Tabla 1. Propiedades de los materiales A1 y A2. La resistencia al pandeo se midio utilizando un brazo en voladizo _________________________________con una longitud de 60 mm.__________________________________

: Temple Reduccion en frio final [%] Propiedades mecanicas

: Previas a Cobresoldadura Previas a Cobresoldadura Posteriores a Cobresoldadura Distancia de Pandeo (mm)

Material: A50mm [%] Rpo,2 [MPa] Calibre [mm] Rp0,2 [MPa] Rm [MPa]

A1: H18 CO CD l 1,2 240 0,10 62 143 41

A1: H24 1,3 193 0,10 63 150 32

A1: O 5,4 64 0,10 66 150 14

A2: H14 46 2,2 188 0,10 49 127 26

Los resultados muestran que se obtiene una resistencia posterior a la cobresoldadura mucho mas alta con los temples O, H24 y H18 no interrecocidos, en comparacion con el temple final H14.

Ejemplo 2

Se precalentaron temperaturas diferentes tres lingotes exactamente con la misma carga, con una composicion de un 0,8 % de Si, un 0,2 % de Fe, un 1,6 % de Mn, un 0,12 % de Zr, un 1,6 % de Zn, y otros elementos cada uno menor al 0,05 %, antes de la laminacion en caliente, para mejorar la capacidad de conformation final y la resistencia al pandeo durante la cobresoldadura. Las temperaturas finales y los tiempos totales de calentamiento para los diferentes lingotes fueron, para B1 - 457 °C/11 horas, para B2 - 490 °C/15 horas, para B3 - 540 °C/21 horas. Los materiales se laminaron en caliente, se laminaron en frio y se sometieron a un recocido de regeneracion, dandoles un temple H24. En la Tabla 2 se presentan las propiedades de la tira final de 0,1 mm.

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Tabla 2.: Se midieron las propiedades para el material B. La resistencia al pandeo se midio utilizando un brazo en

: voladizo con una longitud de 60 mm.

Material: T em peratu ra Precalentamiento/tiempo Rpo,2 final Asomm final Distancia de pandeo

: total [MPa] [%] (mm)

B1: 457 °C/11 horas 184 3,8 22

B2: 490 °C/11 horas 175 6,8 18

B3: 540 °C/11 horas 197 4,4 30

Los resultados muestran que existen una temperatura y un tiempo optimos para el precalentamiento antes de la laminacion en caliente, para lograr la mejor combinacion de capacidad de conformacion en el temple final y en la resistencia al pandeo durante la cobresoldadura. Una disminucion del limite elastico final al 0,2 % de 197 MPa a 175 MPa mejora significativamente la resistencia al pandeo durante la cobresoldadura.

Ejemplo 3

Se investigo el efecto del temple final en la tira de revestimiento de cobresoldadura de un material con C, con la siguiente composicion:

Nucleo Mn = 1,6 %, Si = 0,8 %, Fe = 0,2 %, Zn = 1,5 %, Zr = 0,11 %, otros elementos cada uno inferior a un 0,05 %. Revestimiento de cobresoldadura Si = 7,7 %, Fe = 0,1 %, otros elementos cada uno inferior a un 0,05 %. El material se reviste en un 10 % a cada lado. El revestimiento se llevo a cabo durante la laminacion en caliente.

El material se colo en continuo, tras lo cual se precalento por debajo de 550 °C, se lamino en caliente a 4 mm y se lamino en frio a un espesor final de 0,10 mm. El material en estado H14 se sometio a un recocido blando total a un calibre intermedio de 0,17 mm. En el presente ejemplo, todas las muestras se han tomado de un mismo serpentin madre identico. Las diferentes muestras pudieron tomarse al dividir el serpentin en diferentes partes.

Para medir la densidad de las particulas del material, se cortaron secciones en sentido plano longitudinal, ND-RD, de la tira. En la ultima etapa de preparation se pulieron mecanicamente las secciones, usando una suspension Struers OP-S que contenia 0,04 |jm de silice coloidal. Se midieron las secciones transversales de area de las particulas en un microscopio FEG-SEM, Philips XL30S, utilizando un sistema de analisis de imagenes de Oxford Instruments, IMQuant/X.

Las imagenes de las mediciones se grabaron en el modo de retrodifusion, utilizando el detector "dentro de la lente" del microscopio. Las mediciones se realizaron con un aumento de * 40000 veces (en relation con la pantalla SEM). Con el fin de minimizar la profundidad de la information y de obtener una buena resolution espacial de la imagen de retrodifusion, se utilizo un voltaje de aceleracion bajo, 3 kV. Se uso un umbral comun de niveles de gris para detectar las particulas. Con el fin de obtener un resultado representativo del numero y la distribution de las particulas de la muestra, se esparcieron los cuadros de imagen sobre la section transversal. Se tomaron mediciones al menos en siete posiciones distribuidas igualmente sobre la direction de espesor (ND) de la muestra de tira. La distancia entre cada cuadro de imagen en la direccion longitudinal era de al menos 15 jm. Se midieron mas de 1.000 particulas. Se midio el area A de cada particula y se calculo un diametro de particula equivalente como V(4A/n).

Antes de la cobresoldadura, las muestras tenian una densidad numerica de particulas, con un tamano dentro de un intervalo de entre 50 y 400 nm, de 2,3x106 particulas por mm2. En la Tabla 3 se muestran los valores de limite elastico y de elongation antes de la cobresoldadura, la resistencia al pandeo y el riesgo de penetration del nucleo liquido, asi como la resistencia posterior a la cobresoldadura, para las diferentes condiciones. La resistencia posterior a la cobresoldadura es considerablemente menor para el estado final H14 (recocido intermedio y laminacion en frio final) que para los otros. Los estados de recocido, H24 y O, mejoran la resistencia posterior a la cobresoldadura en comparacion con el estado H18 simplemente laminado en frio. El recocido mejora significativamente la resistencia al pandeo, y mejora adicionalmente la capacidad de conformacion final, A50mm, asi como disminuye el riesgo de penetracion del nucleo liquido.

El estado final H24 presento una capacidad de conformacion significativamente mejorada y una mejor resistencia al pandeo, en comparacion con el temple final H14. El estado H24 presento una resistencia al pandeo mucho mejor, una mejor resistencia a la penetracion del nucleo liquido, y una capacidad de conformacion final y una resistencia al pandeo posteriores a la cobresoldadura claramente mejores en comparacion con el estado H18. El estado de temple O presento una capacidad de conformacion final y una resistencia al pandeo mejores que el estado H24, pero no resulta atractivo debido a los problemas de manipulation del material muy blando y delgado antes de la cobresoldadura, asi como al riesgo de penetracion del nucleo liquido despues de la formation, como se describe en el Ejemplo 4.

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Tabla 3. Propiedades medidas para el material C. La resistencia al pandeo se midio utilizando un brazo en voladizo

con una longitud de 50 mm.

Temple Final: Rpo,2 final [MPa] Asomm final [%] Distancia de pandeo [mm] Penetracion del nucleo liquido Resistencia posterior a cobresoldadura [MPa]

H18: 208 2,5 45 (maximo) Cierta 70

H24: 163 5,3 16 No 77

O: 61 10,4 11 No 78

H14: 184 1,5 23 No 57

Ejemplo 4

El estado de temple O no es un temple final adecuado, dado que tal tira blanda y delgada provoca graves problemas de manejo, tanto para los productores como para los fabricantes de tiras de intercambiadores de calor cobresoldados. Uno de los problemas es que la tira siempre se estira ligeramente antes de la cobresoldadura. Esto puede causar un mal rendimiento de la cobresoldadura, dado que el nucleo se vuelve entonces extremadamente susceptible a la penetracion del nucleo liquido si se finaliza con temple O en lugar de temple H24. Para ilustrar esto, se uso un material D con la siguiente composicion:

Nucleo Mn = 1,6 %, Si = 0,8 %, Fe = 0,2 %, Zn = 1,5 %, Zr = 0,12 %, otros elementos cada uno inferior a un 0,05 %.

Revestimiento de cobresoldadura Si = 7,7 %, Fe = 0,2 %, otros elementos cada uno inferior a un 0,05 %.

El material se revistio a ambos lados, con un 10 % de revestimiento de cobresoldadura a cada lado. El revestimiento se llevo a cabo durante la laminacion en caliente.

El material se produjo industrialmente de acuerdo con la invencion descrita, con un espesor final de 0,07 mm. Parte del material se templo por recocido al estado H24, Rpo,2=164 MPa, y parte al estado O completamente blando, Rpo,2=60MPa. A continuacion, se aplicaron a las muestras diferentes grados de estiramiento del 0 %, 1 %, 3 % y 5 %, antes de la cobresoldadura.

Las fotografias de la figura 2 muestran que se ha producido una grave penetracion del nucleo liquido durante la cobresoldadura para el temple O, pero no para el temple H24, cuando se sometieron las muestras a un pre- estiramiento del 3 %. Se obtuvieron resultados similares para un pre-estiramiento del 5 %. Ninguno de los temples finales es sensible a la penetracion del nucleo liquido si el pre-estiramiento es del 1 % o menos. Como es probable que antes de la cobresoldadura se produzca un pre-estiramiento de mas del 1 %, el estado de temple O no resulta adecuado.

Ejemplo 5

Se colo en continuo con rodillos gemelos una aleacion consistente en un 1 % de Mn, un 1 % de Si, un 0,5 % de Fe, un 0,09 % de Cu, un 1 % de Zn, formando una tira con un espesor de 5 mm, se lamino en frio a 1 mm, se recocio a un estado blando, se lamino a un espesor de 0,10 mm y, finalmente, se recocio durante dos horas a 260 °C. El valor de limite elastico al 0,2 %, Rpo,2, fue de 130 MPa y el alargamiento, A50mm, fue del 4,4 %. La resistencia posterior a la cobresoldadura, Rpo,2, fue de 70 MPa y la resistencia a la rotura, Rm, 165 MPa. El pandeo fue solamente de 9 mm, cuando se midio como se describe en el ejemplo 1.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Una tira resistente al pandeo, producida mediante

a) colada de una masa fundida, que comprende:

0,3 a 1,5 % de Si,

< 0,5 % de Fe,

< 0,3 % Cu

1,0 a 2,0 % de Mn,

< 0,5 % de Mg, mas preferiblemente < 0,3 %,

< 4,0 % de Zn,

< 0,5 % de Ni

< 0,3 % de cada uno de unos elementos de formacion de dispersoides de los grupos IVb, Vb o VIb, y elementos de impureza inevitables, el 0,05 % como maximo de cada uno, en una cantidad total como maximo del 0,15 %, el resto aluminio, para obtener asi un lingote,

b) precalentamiento del lingote a una temperatura inferior a 550 °C, preferiblemente de entre 400 y 520 °C, mas preferiblemente de entre 450 y 520 °C, especialmente mas de 470 hasta 520 °C, para formar particulas dispersoides,

c) laminacion en caliente para obtener una tira,

d) laminacion en frio de la tira obtenida en la etapa c) con una reduccion total de al menos el 90 %, preferiblemente de > 95 %, dando como resultado una tira que tiene un primer valor de limite elastico,

e) seguido de un tratamiento termico al temple final con el fin de ablandar el material a un segundo valor de limite elastico, mediante un templado sin recristalizacion alguna de la aleacion de tira, siendo dicho segundo valor de limite elastico un 10-50 % mas bajo que el primer valor de limite elastico obtenido directamente despues de la laminacion en frio en la etapa d), preferiblemente un 15-40 % menor, y que esta en el intervalo de limite elastico al 0,2 % de 100-200 MPa, mas preferiblemente de 120-180 MPa, lo mas preferiblemente de 140-180 MPa,

en donde la tira resistente al pandeo tiene una resistencia al pandeo de <35 mm cuando se mide en una tira con un espesor de 0,10 mm y un valor de limite elastico al 0,2 % de al menos 60 MPa tras la cobresoldadura.
2. Una tira resistente al pandeo de acuerdo con la reivindicacion 1, producida mediante una reduccion de laminacion en frio de al menos el 97,5 %.
3. Una tira resistente al pandeo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, producida sin recocido intermedio que genera recristalizacion del material cuando el espesor del material se ha reducido mas del 90 %, durante la laminacion en frio en la etapa d).
4. Una tira resistente al pandeo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, producida a partir de una masa fundida que comprende:

0,5-1,1 % de Si, preferiblemente un 0,65-0,95 % de Si,

<0,3 % de Fe,

<0,1 % de Cu,

1,3-1,8 % de Mn, preferiblemente un 1,4-1,7 %,

<0,1 % de Mg,

0,05-0,2 % de Zr, preferiblemente entre un 0,1 y un 0,2 % de Zr.
5. Una tira resistente al pandeo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, producida a partir de una masa fundida que comprende: entre un 0,5 y un 2,8 % de Zn.
6. Una tira resistente al pandeo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, producida a partir de una masa fundida que comprende: <0,009 % de Sn.
7. Una tira resistente al pandeo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que en el temple final tiene una densidad de particulas de dispersoides en el intervalo de 1 y 20x106, preferiblemente entre 1,3 y 10x106, mas preferiblemente entre 1,4 y 7x106 particulas/mm2 de particulas con un diametro en el intervalo de 50-400 nm.
8. Una tira resistente al pandeo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene un espesor final de la tira inferior a 0,2 mm, preferiblemente inferior a 0,15 mm, mas preferiblemente inferior a 0,10 mm.
9. Una tira resistente al pandeo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, estando revestida la tira con al menos una capa adicional.

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10. Una tira resistente al pandeo de acuerdo con la reivindicacion 9, en donde la al menos una capa adicional consiste en una aleacion de cobresoldadura.
11. Una tira resistente al pandeo de acuerdo con la reivindicacion 9, en la que la al menos una capa adicional consiste en una aleacion de aluminio comercial puro.
12. Una tira resistente al pandeo de acuerdo con la reivindicacion 9, en la que la al menos una capa adicional consiste en una aleacion de aluminio que comprende un 0,6-6,5 % de Si.
13. Una tira resistente al pandeo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tras la cobresoldadura tiene un valor de limite elastico al 0,2 % de al menos 70 MPa.
14. Una tira resistente al pandeo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene una resistencia al pandeo de <30 mm, preferiblemente de <25 mm, cuando se mide en una tira con un espesor de 0,10 mm.
15. Un metodo para producir una tira resistente al pandeo, que comprende

a) colar una masa fundida que contiene:

0,3-1,5 % de Si,

< 0,5 % de Fe,

< 0,3 % Cu

1,0-2,0 % de Mn,

0,5 % de Mg, mas preferiblemente < 0,3 %,

< 4,0 % de Zn,

< 0,3 % de cada uno de unos elementos de formacion de dispersoides del grupo IVb, Vb, o VIb, y elementos de impureza inevitables, el 0,05 % como maximo de cada uno, en una cantidad total como maximo del 0,15 %, el resto aluminio, para obtener un lingote

b) precalentar el lingote resultante a una temperatura inferior a 550 °C, preferiblemente de entre 400 y 520 °C, mas preferiblemente de entre 450 y 520 °C, especialmente mas de 470 hasta 520 °C, para formar particulas dispersoides,

c) laminar en caliente para obtener una tira,

d) laminar en frio la tira obtenida en la etapa c) con una reduction total de al menos el 90 %, preferiblemente de > 95 %, dando como resultado una tira que tiene un primer valor de limite elastico,

e) seguido de un tratamiento termico al temple final con el fin de ablandar el material a un segundo valor de limite elastico, mediante un templado sin recristalizacion alguna de la aleacion de tira, siendo dicho segundo valor de limite elastico un 10-50 % mas bajo que el primer valor de limite elastico obtenido directamente despues de la lamination en frio en la etapa d), preferiblemente un 15-40 % menor, y que esta en el intervalo de limite elastico de 100-200 MPa, mas preferiblemente de 120-180 MPa, lo mas preferiblemente de 140-180 MPa.
16. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 15, que comprende la laminacion en frio a una reduccion de al menos el 97,5 %.
17. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15 o 16, producido sin recocido intermedio que genera recristalizacion del material cuando el espesor del material se ha reducido mas del 90 %, durante la laminacion en frio en la etapa d).
18. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15-17, conteniendo la masa fundida:

0,5-1,1 % de Si,

<0,3 % de Fe,

<0,1 % de Cu,

1,3-1,8 % de Mn, preferiblemente un 1,4-1,7 % de Mn,

<0,1 % de Mg,

0,05-0,2 % de Zr, preferiblemente entre un 0,1 y un 0,2 % de Zr.
19. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15-18, conteniendo la masa fundida entre un 0,5 y un 2,8 % de Zn.
20. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15-19, conteniendo la masa fundida: <0,009 % de Sn.
21. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15-20, que comprende controlar la etapa de precalentamiento de manera se produzca una tira que, en el temple final, tenga una densidad de particulas de

dispersoides en el intervalo de 1-10s y 2010s, y 1,3 10s y1010s, preferiblemente entre 1,4-10s y 7106 particulas/mm2 de particulas con un diametro en el intervalo de 50-400 nm.
22. Una tira resistente al pandeo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15-21, que tiene un espesor final 5 de la tira inferior a 0,2 mm, preferiblemente inferior a 0,15 mm, mas preferiblemente inferior a 0,10 mm.
23. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15-22, que comprende controlar los parametros del proceso de modo que se produzca una tira que tras la cobresoldadura tenga un valor de limite elastico al 0,2 % de al menos 60 MPa, preferiblemente al menos 70 MPa.

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24. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15-23, con una resistencia al pandeo de <35 mm, mas preferiblemente de <30 mm, mas preferiblemente de <25 mm, cuando se mide en una tira con un espesor de 0,10 mm.

15 25. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15-24, con una resistencia al pandeo de <20 mm,

mas preferiblemente de <15 mm, cuando se mide en una tira con un espesor de 0,10 mm.