ES2693203T3

ES2693203T3 - Aleación de núcleo de chapa de soldadura fuerte para intercambiador de calor

Info

Publication number: ES2693203T3
Application number: ES14717571.5T
Authority: ES
Inventors: Andrew D. Howells; Hany Ahmed; Kevin Michael Gatenby; Jyothi Kadali; Pierre Henri Marois
Original assignee: Novelis Inc Canada; Novelis Inc
Current assignee: Novelis Inc Canada; Novelis Inc
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2018-12-10
Anticipated expiration: 2034-03-12
Also published as: ES2795293T3; US20140272460A1; BR112015020617A2; EP2969308A2; CA2901314A1; EP2969308B2; JP6409045B2; JP2018071003A; WO2014165017A2; EP2969308B1; US9546829B2; JP2016522311A; EP3424615B1; KR20150126698A; MX2015010782A; KR101784581B1; ES2693203T5; CA2901314C; EP3424615A1; WO2014165017A3

Abstract

Una chapa metálica multicapa que comprende una capa de núcleo que comprende una aleación de aluminio que comprende un 0,16-0,5% de Si, un 0,5-1,1% de Cu, un 0,001-0,20% de Ti, un 0,15-0,55% de Fe, un 0-0,35% de Mg, un 1,3-1,80% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto Al, en donde opcionalmente al menos una impureza en las impurezas procede de metal de residuos metálicos, en donde opcionalmente la al menos una impureza está en una cantidad de un 0,05%, por debajo de un 0,05%, por debajo de un 0,04%, por debajo de un 0,03%, o por debajo de un 0,02%, y la suma de todas las impurezas es de hasta un 0,15%, y en donde además, opcionalmente, la al menos una impureza consiste en Cr, Zr o V; en donde la capa de núcleo tiene una primera cara y una segunda cara, y al menos una capa de revestimiento en la primera cara o en la segunda cara; y en donde la chapa multicapa comprende opcionalmente una segunda capa de revestimiento sobre la capa de núcleo, opcionalmente en donde la primera cara de la capa de núcleo está en posición adyacente a la primera capa de revestimiento formando una primera interfase y la segunda cara de la capa de núcleo está en posición adyacente a una segunda capa de revestimiento formando una segunda interfase; en donde la primera capa de revestimiento y la segunda capa de revestimiento opcional están hechas de una aleación que comprende de un 6 a un 13% de Si, hasta un 0,4% de Fe, hasta un 0,1% de Cu, hasta un 0,1% de Mn, hasta un 0,20% de Mg, hasta un 0,05% de Cr, de un 2,5 a un 4,0% de Zn, hasta un 0,05% de Ti, hasta un 0,02% de Sr, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto Al; y en donde además, opcionalmente, la capa de núcleo está hecha de una aleación que comprende un 0,16- 0,25% de Si, un 0,15-0,25% de Fe, de un 0,5 a un 0,6% de Cu, de un 1,4 a un 1,6% de Mn, de un 0,06 a un 0,14% de Mg, hasta un 0,05% de Cr, hasta un 0,04% de Zn, de un 0,1 a un 0,2% de Ti, hasta un 0,05% de Sr, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto Al.

Description

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DESCRIPCION

Aleacion de nucleo de chapa de soldadura fuerte para intercambiador de calor Campo de la invencion

La presente invencion proporciona una nueva chapa multicapa. En una realizacion, esta nueva chapa multicapa, que comprende una aleacion de nucleo en combinacion con capas de revestimiento, puede ser utilizada como un paquete de chapa de soldadura fuerte resistente a la corrosion para uso en la fabricacion de tubos. La invencion se refiere ademas a la utilizacion de los tubos en intercambiadores de calor.

Antecedentes

Los tubos metalicos utilizados en intercambiadores de calor son propensos a mostrar corrosion con el paso del tiempo. Para abordar este problema, algunas formas de tubenas comercialmente disponibles estan hechas de una extrusion de microport cincado. En este proceso, sobre los tubos de microport normalmente se pulveriza zinc puro a medida que los tubos salen de la prensa de extrusion. Sin embargo, el cubrimiento de los tubos con zinc puede ser irregular y los tubos son costosos de producir. Ademas, estas extrusiones pueden presentar baja solidez en la condicion posterior a la soldadura fuerte. Son deseables aleaciones alternativas para utilizarlas en la preparacion de los tubos.

La aleacion de nucleo de larga vida util (LL - long life) es conocida en la tecnica anterior y esta descrita en la patente de EE. UU. n° 6,019,939. Esta aleacion de nucleo LL contiene los siguientes elementos, todos ellos expresados en porcentaje en peso (% en peso): no mas de un 0,15% de Si; no mas de un 0,4% de Fe; hasta un 0,1% de Ti; un 0,51,0% de Cu; un 0,7-1,5% de Mn; hasta un 0,8% de Mg; hasta un 0,3% de V y/o hasta un 0,3% de Cr. Los estudios han mostrado que la aleacion de nucleo LL descrita en la patente de EE. UU. n° 6,019,939 experimentan perforacion y fallo despues de 3 semanas en ensayos de corrosion acelerada en relacion con al aire. Por lo tanto, existe una necesidad de una aleacion de nucleo de chapa de soldadura fuerte con alta solidez, resistencia a la corrosion y tolerancia de absorcion de residuos metalicos para uso en aplicaciones de intercambiadores de calor, por ejemplo intercambiadores de calor de automoviles. El uso de mas metales alternativos que contienen Fe y Si en el metal de aportacion para la formacion de la aleacion puede reducir los costes y aumentar la capacidad de reciclaje.

El documento de EE. UU. 6,261,706 B1 se refiere a un material revestido de aleacion de aluminio para intercambiadores de calor que presenta alta solidez y resistencia a la corrosion, y que comprende un material de anodo de sacrificio que esta revestido por una cara con un material de nucleo, en donde el material de nucleo comprende una aleacion de aluminio que comprende un 0,3-2,0% de Mn, un 0,25-1,0% de Cu, un 0,3-1,1% de Si, y un 0,05-0,35% de Ti, consistiendo la parte restante en aluminio e impurezas, el material de anodo de sacrificio comprende una aleacion de aluminio que comprende un 1,5-8% de Zn, un 0,01-0,8% de Si, y un 0,01-0,3% de Fe, consistiendo la parte restante en aluminio e impurezas, y la cantidad total de partfculas de compuestos de Si y compuestos de Fe con un diametro de partfcula (diametro circular equivalente) de 1 pm o mas presentes en el material de anodo de sacrificio es de 2 x 104 o menos por 1 mm2.

El documento de Raimund Sicking et al., "New Rolled Products for Seam Welded Heat Exchanger Tubes", 3. International Congress Aluminium Brazing, 26 de mayo de 2004, se refiere a dos aleaciones para tubos de alta solidez y larga vida util. Las dos aleaciones para tubos muestran un marcado aumento de la solidez despues de la soldadura fuerte. Este aumento se consigue para Hexal TW con un revestimiento especial en relacion con el agua, que contiene Mg y Si y que produce una respuesta de endurecimiento con el envejecimiento. La solidez despues de la soldadura fuerte de Ha 3905-S se consigue a traves del diseno de la aleacion de nucleo y de parametros de proceso sofisticados. El HA 3905-S muestra ademas una solidez despues de la soldadura fuerte considerablemente alta a temperaturas elevadas. Los dos productos de tubos semiacabados corresponden en terminos de diseno de corrosion a productos de intercambiadores de calor tfpicos, como aletas y colectores. Los dos productos han demostrado su resistencia a la corrosion en el ensayo SWAAT.

Compendio

La presente invencion proporciona una chapa multicapa tal como se define en la reivindicacion 1. En la presente memoria se describen composiciones de aleacion de aluminio que muestran una mayor solidez y resistencia a la corrosion y que pueden aceptar la aportacion de metal alternativo en comparacion con aleaciones previas. Esta aleacion es particularmente util como una aleacion de nucleo en chapa de soldadura fuerte. Al aceptar residuos metalicos de soldadura fuerte como un metal de aportacion, esta aleacion es mas respetuosa con el medio ambiente y mas rentable. Esta aleacion se ha producido mediante fundicion continua (DC - direct chill).

A diferencia de la aleacion de nucleo LL descrita en la patente de EE. UU. n° 6,019,939, las aleaciones de nucleo de la presente invencion contienen los siguientes elementos, todos en porcentaje en peso: un 0,16-0,5% de Si, un 0,51,1% de Cu, un 0,001-0,20% de Ti, un 0,15-0,55% de Fe, un 0-0,35% de Mg, un 1,3-1,80% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto aluminio.

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En una realizacion, la aleacion de nucleo comprende aproximadamente un 0,04-0,4% de Si, un 0,5-1,0% de Cu, un 0,005-0,15% de Ti, un 0,20-0,50% de Fe, un 0-0,29% de Mg, un 1,4-1,70% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto Al.

En otra realizacion mas, la aleacion de nucleo comprende aproximadamente un 0,05-0,34% de Si, un 0,5-0,95% de Cu, un 0,01-0,15% de Ti, un 0,25-0,45% de Fe, un 0-0,27% de Mg, un 1,45-1,65% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto Al.

En otra realizacion, la aleacion de nucleo comprende aproximadamente un 0,16-0,5% de Si, un 0,5-1,1% de Cu, un 0,001-0,20% de Ti, un 0,15-0,55% de Fe, un 0-0,35% de Mg, un 1,3-1,80% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto aluminio.

En otra realizacion mas, la aleacion de nucleo comprende aproximadamente un 0,16-0,4% de Si, un 0,5-1,0% de Cu, un 0,005-0,15% de Ti, un 0,20-0,50% de Fe, un 0-0,29% de Mg, un 1,4-1,70% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto Al.

En otra realizacion mas, la aleacion de nucleo comprende aproximadamente un 0,16-0,4% de Si, un 0,5-1,0% de Cu, un 0,005-0,15% de Ti, un 0,20-0,40% de Fe, un 0-0,29% de Mg, un 1,4-1,70% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto Al.

En otra realizacion, la aleacion de nucleo comprende aproximadamente un 0,16-0,34% de Si, un 0,5-0,95% de Cu, un 0,01-0,15% de Ti, un 0,25-0,45% de Fe, un 0-0,27% de Mg, un 1,45-1,65% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto Al.

En otra realizacion mas, la aleacion de nucleo comprende aproximadamente un 0,2-0,5% de Si, un 0,52-0,80% de Cu, un 0,11-0,20% de Ti, un 0,25-0,55% de Fe, un 0-0,2% de Mg, un 1,51-1,80% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto Al.

En otra realizacion mas, la aleacion de nucleo comprende aproximadamente un 0,2-0,5% de Si, un 0,52-0,75% de Cu, un 0,11-0,20% de Ti, un 0,25-0,55% de Fe, un 0-0,2% de Mg, un 1,51-1,80% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto Al.

En otra realizacion mas, la aleacion de nucleo comprende aproximadamente un 0,2-0,4% de Si, un 0,52-0,7% de Cu, un 0,11-0,18% de Ti, un 0,25-0,55% de Fe, un 0-0,2% de Mg, un 1,51-1,75% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto Al.

En otra realizacion, la aleacion de nucleo comprende hasta un 0,25% de Si, un 0,15-0,55% de Fe, un 0,5-0,6% de Cu, un 1,4-1,6% de Mn, un 0,06-0,14% de Mg, hasta un 0,05% de Cr, hasta un 0,04% de Zn, un 0,1-0,2% de Ti, hasta un 0,05% de Sr, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto aluminio.

En otra realizacion mas, la aleacion de nucleo comprende un 0,16-0,25% de Si, un 0,15-0,55% de Fe, un 0,5-0,6% de Cu, un 1,4-1,6% de Mn, un 0,06-0,3% de Mg, hasta un 0,05% de Cr, hasta un 0,04% de Zn, un 0,1-0,2% de Ti, hasta un 0,05% de Sr, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto aluminio.

En otra realizacion mas, la aleacion de nucleo comprende un 0,16-0,25% de Si, un 0,15-0,55% de Fe, un 0,5-0,6% de Cu, un 1,4-1,6% de Mn, un 0,0-0,3% de Mg, hasta un 0,05% de Cr, hasta un 0,04% de Zn, un 0,1-0,2% de Ti, hasta un 0,05% de Sr, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto aluminio.

En todas estas realizaciones arriba mostradas, no hay Zr, V o Cr anadidos intencionalmente, excepto por impurezas encontradas en el metal de aportacion de residuos metalicos. Estas impurezas pueden ser de un 0% o menores de un 0,05%, menores de un 0,04%, menores de un 0,03%, o menores de un 0,02%, siempre que la suma de todas las impurezas no sea superior a un 0,15%.

Siempre que se proporciona un intervalo para un elemento en una aleacion, se ha de entender que la cantidad de dicho elemento podna ser el lfmite superior o el lfmite inferior del intervalo, o cualquier cantidad entre el lfmite superior y el lfmite inferior del intervalo.

En comparacion con la aleacion de nucleo LL, las aleaciones de nucleo de la presente invencion tienen un lfmite superior mas alto de Si (0,5%), Fe (0,55%) y Ti (0,20%).

Las aleaciones de la presente invencion tienen propiedades atractivas en la condicion posterior a la soldadura fuerte. Espedficamente se obtuvo una mayor solidez despues de la soldadura fuerte y una mayor resistencia a la corrosion en relacion con al aire en la condicion posterior a la soldadura fuerte, al tiempo que se proporciono una aleacion mas respetuosa con el medio ambiente que puede tolerar una gama mas amplia de aportaciones de metal. Se observo un aumento del lfmite elastico despues de la soldadura fuerte de aproximadamente un 10% en comparacion con la aleacion de nucleo LL que presentaba un contenido menor de Si, no mas de un 0,15%, y de Fe, no mas de un 0,4%, tal como se describe en la patente de EE. UU. n° 6,019,939. Ademas se observo una mayor resistencia a la corrosion en relacion con al aire, en donde la aleacion de nucleo LL de muestra de lmea de base experimento

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perforacion y fallo despues de 3 semanas en el ensayo SWAAT, mientras que el nuevo material desarrollado resistio 4 semanas sin fallos. Esta aleacion proporciona una mejora a los intercambiadores de calor y mejora espedficamente el rendimiento del tubo de radiador semiacabado.

Los resultados demuestran que el mayor contenido de Si en esta aleacion conduce a la formacion de sistemas dispersos de AlMnSi, lo que resulta en el fortalecimiento de la matriz por sistemas dispersos. Los resultados tambien muestran que la presencia de Si conduce a la formacion de una banda de precipitado denso (DPB - dense precipitate band) eficaz, incluso con un alto contenido de Si de hasta un 0,4%, durante la soldadura fuerte, que conduce a una mejor resistencia a la corrosion despues de la soldadura fuerte. Aunque la DPB puede no ser visible con un alto porcentaje de Si, la evidencia de su presencia a traves de la resistencia a la corrosion en el ensayo de corrosion en relacion con el aire SWAAT es clara. Para examinar la variacion de los perfiles de concentracion de Si en la region de DPB de muestras que contienen diferentes niveles de Si en el nucleo (aleaciones H, I, J y K) se utilizo la espectroscopia de emision optica por descarga luminiscente (GD-OES - glow discharge optical emission spectroscopy). Las muestras que conteman diversos porcentajes de Si en el nucleo mostraban niveles de Si comparables, indicando la presencia de la region de DPB en todas las muestras examinadas con diversos niveles de Si en el nucleo.

Sin desear estar limitados por lo siguiente, se cree que la presencia de un alto contenido de Fe conduce a una mayor solidez despues de la soldadura fuerte. Finalmente, aunque un mayor contenido de Fe puede conducir a un comportamiento de corrosion perjudicial, este efecto se mitigo mediante la adicion de Ti, produciendo bandas ricas en Ti en la condicion posterior a la soldadura fuerte que mejoraban el comportamiento frente a la corrosion.

Las aleaciones descritas en la presente memoria muestran una mayor solidez y resistencia a la corrosion en relacion con al aire despues de la soldadura fuerte. Despues de la soldadura fuerte hay presencia de DPB en una composicion de nucleo hasta un 0,4% de Si, aunque estas no sean visibles. Esto se demostro durante ensayos de corrosion en relacion con al aire SWAAT, en los que el patron de corrosion observado indicaba la presencia de la banda DPB que actua como sacrificio para proteger el material de nucleo. Las aleaciones de nucleo descritas en esta solicitud de patente se pueden producir a partir de una gama mas amplia de aportaciones de metal y no contienen V, Cr o Zr anadidos intencionadamente. En caso de presencia de V, Cr o Zr en la aleacion de nucleo, estos solo estan presentes como una impureza procedente de la aportacion de metal de residuos metalicos. La suma de impurezas en la aleacion de nucleo es de hasta un 0,15%. Las impurezas individuales, tales como V, Cr o Zr, pueden ser de un 0% o menores de un 0,05%, menores de un 0,04%, menores de un 0,03%, o menores de un 0,02%, siempre que la suma de todas las impurezas no sea superior a un 0,15%.

La presente invencion proporciona chapas metalicas multicapa que incluyen las composiciones de aleacion de aluminio arriba descritas como la aleacion de nucleo. La chapa metalica multicapa comprende una capa de nucleo, tal como se describe mas arriba, que tiene una primera cara y una segunda cara, y opcionalmente una primera capa de revestimiento y una segunda capa de revestimiento. En algunas realizaciones, la capa de nucleo solo esta revestida por una cara. En otras realizaciones, la capa de nucleo esta revestida por ambas caras. La primera capa de revestimiento y la segunda capa de revestimiento pueden tener la misma composicion qmmica o composiciones qmmicas diferentes. En otra realizacion, la capa de nucleo esta revestida por una cara de la capa de nucleo, y en la otra cara de la capa de nucleo esta dispuesto un recubrimiento para agua. La primera capa de revestimiento y la segunda capa de revestimiento pueden comprender en cada caso un 2,5%-4,0% de Zn. En la chapa multicapa, la primera cara de la capa de nucleo esta en posicion adyacente a la primera capa de revestimiento formando una primera interfase y la segunda cara de la capa de nucleo esta en posicion adyacente a una segunda capa de revestimiento formando una segunda interfase.

Estas chapas metalicas multicapa son resistentes a la corrosion y proporcionan un paquete de soldadura fuerte para uso en la fabricacion de tubos. En algunas realizaciones, la chapa metalica multicapa comprende una capa de nucleo de aleacion que contiene aluminio, que comprende un 0,1%-0,2% de Ti, presentando la capa de nucleo una primera cara y una segunda cara; una primera capa de revestimiento que comprende un 2,5%-4,0% de Zn; y una segunda capa de revestimiento que comprende un 2,5%-4,0% de Zn. En la chapa metalica multicapa, la primera cara de la capa de nucleo esta en posicion adyacente a la primera capa de revestimiento formando una primera interfase y la segunda cara de la capa de nucleo esta en posicion adyacente a una segunda capa de revestimiento formando una segunda interfase.

Opcionalmente, en algunas realizaciones, la capa de nucleo esta hecha de una aleacion que comprende un 0,160,25% de Si, un 0,15-0,25% de Fe, un 0,5-0,6% de Cu, un 1,4-1,6% de Mn, un 0,06-0,14% de Mg, hasta un 0,05% de Cr, hasta un 0,04% de Zn, un 0,1-0,2% de Ti, hasta un 0,05% de Sr, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto aluminio. La primera capa de revestimiento y la segunda capa de revestimiento opcional estan hechas de una aleacion que comprende un 6-13% de Si, hasta un 0,4% de Fe, hasta un 0,1% de Cu, hasta un 0,1% de Mn, hasta un 0,20% de Mg, hasta un 0,05% de Cr, un 2,5-4,0% de Zn, hasta un 0,05% de Ti, hasta un 0,02% de Sr, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto de aluminio.

La chapa descrita en la presente memoria puede comprender ademas una aleta. La aleta puede ser una aleta que contiene zinc o una aleta que contiene aluminio. Opcionalmente, la aleta que contiene zinc puede contener zinc en

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una cantidad de un 1,5% o mas. En otra realizacion, la aleta que contiene zinc puede contener zinc en una cantidad de un 3,0% o mas.

El nucleo se moldea mediante cualquier proceso de fundicion comercial adecuado, siendo preferible el metodo de fundicion continua (DC). A continuacion el lingote se puede escarpar. En una realizacion de la presente invencion en la que se empleo la fundicion DC, los lingotes de fundicion DC se calentaron despues a 520 °C en 12 horas. Despues de esta etapa se llevo a cabo un mantenimiento termico a 520 °C durante 5 horas en el caso de los primeros lingotes y cerca de 6 horas en el caso de los ultimos lingotes producidos. A continuacion, los lingotes se laminaron en caliente hasta un calibre de 19 mm de espesor. Despues se soldo el material de revestimiento al nucleo. El material de revestimiento consisffa en una aleacion de soldadura fuerte a base de aluminio que contema Si como elemento de aleacion principal. Se utilizo una aleacion de aluminio AA4343 (nominal o promedio de un 7,2% de Si con una cantidad minima de aproximadamente un 6,7%) como material de revestimiento, que se unio por laminacion a las diversas composiciones de aleacion de nucleo ensayadas. Posteriormente, el paquete se recalento despues de soldar a 450 °C durante 45-60 minutos. A continuacion, el paquete se lamino en caliente hasta un calibre de 3-4 mm de espesor. Posteriormente, el paquete se lamino en fno hasta un calibre de 1-2 mm de espesor. Despues se siguio laminando en fno hasta alcanzar el espesor de calibre final requerido (aproximadamente 300 pm). Se ha de senalar que el espesor objetivo del revestimiento era de aproximadamente el 7,5% del espesor total de la chapa de soldadura fuerte, lo que corresponde aproximadamente a 300 pm. Luego se aplico un tratamiento de recocido parcial a 305 °C durante 3 horas para asegurar que la aleacion estuviera en condiciones de temple H24.

La chapa de aleacion de soldadura fuerte se sometio a un ciclo de soldadura fuerte simulada, calentandola en el horno, mantenido a 605-610 °C, durante 3-5 minutos y enfriandola despues con aire. Durante este proceso se formo la banda de precipitado denso (DPB) en la superficie de la aleacion de nucleo en posicion adyacente a la aleacion de soldadura fuerte.

La aleacion de nucleo y la chapa de aleacion de soldadura fuerte se pueden utilizar en diversas aplicaciones, por ejemplo en intercambiadores de calor como radiadores, condensadores, evaporadores, refrigeradores por aceite, refrigeradores intermedios, refrigeradores de aire de sobrealimentacion y nucleos de calentador. La aleacion de nucleo y la chapa de aleacion de soldadura fuerte son particularmente utiles para intercambiadores de calor de automovil de alto rendimiento y peso ligero, pero podnan ser utilizadas para otras aplicaciones de soldadura fuerte que incluyen, de forma no exclusiva, refrigeracion y HVAC. Otros objetos y ventajas de la invencion se evidenciaran a partir de la siguiente descripcion detallada de realizaciones de la invencion.

Breve descripcion de las figuras

La Figura 1 incluye microfotograffas que muestran la Muestra AB916 despues de inmersion en una solucion de HCl 0,1 M durante 24 horas, 48 horas, 72 horas, 120 horas, 144 horas y 168 horas.

La Figura 2 incluyen microfotograffas que muestran la Muestra AB996 despues de inmersion en una solucion de HCl 0,1 M durante 24 horas, 48 horas, 72 horas, 120 horas, 144 horas y 168 horas.

La Figura 3 incluye microfotograffas que muestran la Muestra A despues de inmersion en una solucion de HCl 0,1 M durante 24 horas, 48 horas, 72 horas, 120 horas, 144 horas y 168 horas.

La Figura 4 incluye microfotograffas que muestran los resultados de la Muestra AB916, la Muestra AB996 y la Muestra A (cuadros izquierdos, centrales y derechos, respectivamente) despues de inmersion en una solucion de HCl 0,1 M durante 24 horas y 168 horas.

La Figura 5 incluye imagenes de microscopfa optica de los paquetes que contienen el revestimiento AA4045 + 1% Zn. El cuadro (a) muestra el paquete PDT/AA4045 + 1% Zn. El cuadro (b) muestra el paquete PDU/AA4045 + 1% Zn. El cuadro (c) muestra el paquete PDV/AA4045 + 1% Zn. El cuadro (d) muestra el paquete PDW/AA4045 + 1% Zn. El cuadro (e) muestra el paquete PDX/AA4045 + 1% Zn.

La Figura 6 incluye imagenes de microscopfa optica de los paquetes que contienen el revestimiento AA4343. El cuadro (a) muestra el paquete PDT/AA4343. El cuadro (b) muestra el paquete PDU/AA4343. El cuadro (c) muestra el paquete PDV/AA4343. El cuadro (d) muestra el paquete PDW/AA4343. El cuadro (e) muestra el paquete PDX/AA4343.

La Figura 7 muestra las propiedades de traccion de los paquetes en estado bruto de laminacion. El cuadro (a) muestra el ffmite elastico. El cuadro (b) muestra la carga de rotura por traccion. El cuadro (c) muestra el porcentaje de alargamiento.

La Figura 8 muestra las propiedades de traccion de los paquetes parcialmente recocidos. El cuadro (a) muestra el ffmite elastico. El cuadro (b) muestra la carga de rotura por traccion. El cuadro (c) muestra el porcentaje de alargamiento.

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La Figura 9 muestra las propiedades de traccion de los paquetes despues de la soldadura fuerte. El cuadro (a) muestra el ffmite elastico. El cuadro (b) muestra la carga de rotura por traccion. El cuadro (c) muestra el porcentaje de alargamiento.

La Figura 10 muestra fotograffas de los paquetes que contienen los nucleos de PDT (cuadros superiores), PDU (cuadros centrales) y PDV (cuadros inferiores) en combinacion con el revestimiento AA4343 despues de haber sido sometidos al ensayo SWAAT durante 2 semanas, 4 semanas y 6 semanas.

La Figura 11 muestra fotograffas de los paquetes que contienen los nucleos de PDT (cuadros superiores), PDU (cuadros centrales) y PDV (cuadros inferiores) en combinacion con el revestimiento AA4045 + 1% Zn despues de haber sido sometidos al ensayo SWAAT durante 2 semanas, 4 semanas y 6 semanas.

La Figura 12 muestra fotograffas del paquete que incluye el revestimiento que no contiene zinc despues de haber sido sometido a ensayos SWAAT durante 2 semanas (cuadro izquierdo), y del paquete que incluye el revestimiento que contiene un 1% de zinc despues de haber sido sometido a ensayos SWAAT durante 6 semanas (cuadro derecho).

La Figura 13 muestra fotograffas del paquete que incluye el nucleo de PDT y el revestimiento que no contiene zinc despues de haber sido sometido a ensayos SWAAT durante 2 semanas (cuadro izquierdo), y del paquete que incluye el nucleo de PDV y el revestimiento que no contiene zinc despues de haber sido sometido a ensayos SWAAT durante 6 semanas (cuadro derecho).

La Figura 14 es una representacion esquematica de los resultados de los examenes metalograficos de las muestras sometidas a ensayos SWAAT para las aleaciones 2, 3 y 4, asf como la aleacion comparativa (H) presentada en la Tabla 2.

La Figura 15 muestra los perfiles del porcentaje en peso de Si medidos despues de la soldadura fuerte en las muestras H, I, J y K utilizando espectroscopia de emision optica por descarga luminiscente (GD-OES).

Descripcion

Definiciones

El termino "hasta" incluye el 0%. El termino "hasta" un numero particular incluye ese numero. Un guion (-) entre dos numeros en un intervalo para cualquier elemento, por ejemplo 6-13, indica de 6 a 13 y el intervalo incluye 6, 13 y cualquier cantidad entre 6 y 13. Los elementos se indican en porcentaje en peso (% en peso) o en porcentaje de la aleacion en toda la solicitud.

La presente invencion proporciona nuevas composiciones de aleacion de aluminio que muestran mayor solidez y resistencia a la corrosion y que pueden aceptar una mayor cantidad de residuos metalicos de soldadura fuerte como un metal de aportacion en comparacion con las aleaciones anteriores. Esta aleacion es particularmente util como una aleacion de nucleo en chapa de soldadura fuerte. Al aceptar los residuos metalicos como un metal de aportacion, esta aleacion es mas respetuosa con el medio ambiente y mas rentable. Esta aleacion se produjo mediante fundicion continua (DC). La aleacion puede ser utilizada en diversas aplicaciones, por ejemplo, en intercambiadores de calor.

La presente invencion proporciona un paquete de chapa de soldadura fuerte resistente a la corrosion para uso en la fabricacion de tubos. El paquete de chapa de soldadura fuerte incluye una capa de nucleo de aleacion que contiene aluminio y que tiene una primera cara y una segunda cara. La primera cara de la capa de nucleo esta en posicion adyacente a la primera capa de revestimiento formando una primera interfase. La segunda cara de la capa de nucleo esta en posicion adyacente a una segunda capa de revestimiento formando una segunda interfase. Como entenderan los expertos en la tecnica, la capa de nucleo es generalmente la designacion que se le da a la capa cuyo proposito principal consiste en influir en las propiedades mecanicas generales del producto de chapa total. Las capas de revestimiento se refieren a las capas que determinan las caractensticas de la superficie (por ejemplo, resistencia a la corrosion). Algunas de las aleaciones descritas en la presente memoria estan identificadas utilizando el sistema de designacion numerica segun lo dispuesto en "International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys", publicado por The Aluminum Association, revisado en febrero de 2009, que se incorpora aqrn por referencia en su totalidad.

Composicion de aleacion de nucleo

La capa de nucleo consiste en una aleacion que contiene aluminio. En algunas realizaciones, las aleaciones designadas como aleaciones de la "serie X900" son adecuadas para utilizarlas como la capa de nucleo. Opcionalmente, una aleacion adecuada para utilizarla como la capa de nucleo incluye una aleacion de composicion similar a la de la aleacion X901, pero que contiene un mayor porcentaje de Ti. Es posible anadir Ti adicional para llegar a una cantidad total de Ti de un 0,1-0,2% para obtener una aleacion designada como aleacion X912. La Tabla 1 muestra la composicion elemental de la aleacion X912.

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Tabla 1

Elemento: Porcentaje en peso (% en peso)

Si: Hasta 0,25

Fe: Hasta 0,25

Cu: 0,5 -0,65

Mn: 1,4 -1,6

Mg: 0,06 -0,14

Cr: Hasta 0,05

Zn: Hasta 0,04

Ti: CM o' o~

Sr: 0,05

Impurezas: Hasta 0,15 en total

Al: Resto

La aleacion de nucleo comprende un 0,16-0,5% de Si, un 0,5-1,1% de Cu, un 0,001-0,20% de Ti, un 0,15-0,55% de Fe, un 0-0,35% de Mg, un 1,3-1,80% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y resto Al, y opcionalmente la aleacion de nucleo comprende un 0,16-0,25% de Si, un 0,15-0,25% de Fe, un 0,5-0,6% de Cu, un 1,4-1,6% de Mn, un 0,060,14% de Mg, hasta un 0,05% de Cr, hasta un 0,04% de Zn, un 0,1- 0,2% de Ti, hasta un 0,05% de Sr, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto de Al.

En una realizacion, la aleacion de nucleo comprende aproximadamente un 0,16-0,4% de Si, un 0,5-1,0% de Cu, un 0,005-0,15% de Ti, un 0,20-0,50% de Fe, un 0-0,29% de Mg, un 1,4-1,70% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y resto Al.

En otra realizacion, la aleacion de nucleo comprende aproximadamente un 0,16-0,4% de Si, un 0,5-0,95% de Cu, un 0,005-0,15% de Ti, un 0,20-0,50% de Fe, un 0-0,29% de Mg, un 1,4-1,70% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y resto Al.

En una realizacion mas, la aleacion de nucleo comprende aproximadamente un 0,16-0,4% de Si, un 0,5-0,80% de Cu, un 0,005-0,15% de Ti, un 0,20-0,50% de Fe, un 0-0,29% de Mg, un 1,4-1,70% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y resto Al.

En otra realizacion mas, la aleacion de nucleo comprende aproximadamente un 0,16-0,4% de Si, un 0,5-1,0% de Cu, un 0,005-0,15% de Ti, un 0,20-0,40% de Fe, un 0-0,29% de Mg, un 1,4-1,70% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y resto Al.

En otra realizacion, la aleacion de nucleo comprende aproximadamente un 0,16-0,34% de Si, un 0,5-0,95% de Cu, un 0,01-0,15% de Ti, un 0,25-0,45% de Fe, un 0-0,27% de Mg, un 1,45-1,65% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y resto Al.

En una realizacion mas, la aleacion de nucleo comprende aproximadamente un 0,2-0,5% de Si, un 0,52-0,80% de Cu, un 0,11-0,20% de Ti, un 0,25-0,55% de Fe, un 0-0,2% de Mg, un 1,51-1,80% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y resto Al.

En otra realizacion mas, la aleacion de nucleo comprende aproximadamente un 0,2-0,5% de Si, un 0,52-0,75% de Cu, un 0,11-0,20% de Ti, un 0,25-0,55% de Fe, un 0-0,2% de Mg, un 1,51-1,80% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y resto Al.

En otra realizacion mas, la aleacion de nucleo comprende aproximadamente un 0,2-0,4% de Si, un 0,52-0,7% de Cu, un 0,11-0,18% de Ti, un 0,25-0,55% de Fe, un 0-0,2% de Mg, un 1,51-1,75% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y resto Al.

La capa de nucleo puede incluir un 0,16-0,25% de silicio (Si). Por ejemplo, la capa de nucleo puede incluir un 0,16%, un 0,17%, un 0,18%, un 0,19%, un 0,2%, un 0,21%, un 0,22%, un 0,23%, un 0,24% o un 0,25% de Si. La capa de nucleo tambien puede incluir un 0,15-0,25% de hierro (Fe). En algunas realizaciones, la capa de nucleo puede incluir

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un 0,15%, un 0,16%, un 0,17%, un 0,18%, un 0,19%, un 0,2%, un 0,21%, un 0,22%, un 0,23%, un 0,24% o un 0,25% de Fe. La capa de nucleo puede incluir ademas cobre (Cu) en una cantidad de un 0,5%-0,6%. Por ejemplo, la capa de nucleo puede incluir un 0,5%, un 0,51%, un 0,52%, un 0,53%, un 0,54%, un 0,55%, un 0,56%, un 0,57%, un 0,58%, un 0,59% o un 0,6% de Cu.

La capa de nucleo puede incluir ademas manganeso (Mn) en una cantidad de un 1,4% a un 1,6% (por ejemplo, un 1,4%, un 1,5% o un 1,6%). El magnesio (Mg) puede estar incluido en la capa de nucleo en una cantidad de un 0,06% a un 0,14%. Por ejemplo, el Mg puede estar incluido en la capa de nucleo en una cantidad de un 0,06%, un 0,07%, un 0,08%, un 0,09%, un 0,1%, un 0,11%, un 0,12%, un 0,13% o un 0,14%. El Mg esta incluido en la capa de nucleo en una cantidad de un 0,0% a un 0,35%. En algunas realizaciones, el Mg puede estar incluido en la capa de nucleo en una cantidad de un 0,0% a un 0,05%. Por ejemplo, el Mg puede estar incluido en la capa de nucleo en una cantidad de un 0,0%, un 0,01%, un 0,015%, un 0,02%, un 0,025%, un 0,03%, un 0,035%, un 0,04%, un 0,045% o un 0,05%. El titanio (Ti) puede estar incluido en la capa de nucleo en una cantidad de un 0,1% a un 0,2% (por ejemplo, un 0,1%, un 0,11%, un 0,12%, un 0,13%, un 0,14%, un 0,15%, un 0,16%, un 0,17%, un 0,18%, un 0,19% o un 0,2%). La presencia de Ti en la capa de nucleo, entre otros componentes, da como resultado una capa de nucleo con propiedades de resistencia a la corrosion. Opcionalmente, la capa de nucleo puede incluir ademas hasta un 0,05% de cromo (Cr) y/o estroncio (Sr). Por ejemplo, la capa de nucleo puede incluir un 0,01%, un 0,02%, un 0,03%, un 0,04% o un 0,05% de Cr. La capa de nucleo puede incluir un 0,001%, un 0,005%, un 0,01%, un 0,02%, un 0,03%, un 0,04% o un 0,05% de Sr. Opcionalmente, la capa de nucleo puede incluir hasta un 0,2% de Zinc (Zn). Por ejemplo, la capa de nucleo puede incluir hasta un 0,2%, hasta un 0,1% y hasta un 0,04% de Zn. En algunas realizaciones, la capa de nucleo incluye trazas de uno o mas de Cr, Zn y Sr. Tal como se utiliza en la presente memoria, trazas significa que el elemento esta presente en una cantidad de menos de un 0,001% (por ejemplo, menos de un 0,005%, menos de un 0,0005%, o menos de un 0,0001%).

La cantidad total de impurezas presentes en la capa de nucleo puede ser de hasta un 0,15%. Opcionalmente, cada impureza puede estar presente en una cantidad de hasta un 0,05% de la capa de nucleo. El porcentaje restante de la capa de nucleo consiste en aluminio.

Se ha de entender que las composiciones de aleacion de nucleo descritas mas arriba pueden contener otros elementos traza, designados a veces como impurezas, en la aportacion de metal de residuos metalicos, por debajo de un 0,05%, por debajo de un 0,04%, por debajo de un 0,03%, por debajo de un 0,02% o por debajo de un 0,01%. Estas impurezas en el metal de residuos metalicos pueden incluir, de forma no exclusiva, V, Zr y Cr o combinaciones de los mismos. Por consiguiente, las aleaciones de nucleo pueden presentar V, Zr o Cr en cantidades de un 0,05%, por debajo de un 0,05%, por debajo de un 0,04%, por debajo de un 0,03%, por debajo de un 0,02% o por debajo de un 0,01%. En general, los niveles de impureza estan por debajo de un 0,05% en el caso del Cr y por debajo de un 0,01% en el caso del Zr. Cuando hay impurezas presentes, por ejemplo, de metal de residuos metalicos como un metal de aportacion, estas estan presentes en una cantidad maxima de un 0,05% cada una, siempre que la suma de todas las impurezas no sea superior a un 0,15%.

El espesor de la capa de nucleo puede ser de 100 micras a 4.000 micras. Por ejemplo, la capa de nucleo puede ser de 150 micras a 3.500 micras, de 200 micras a 3.000 micras, de 250 micras a 2.500 micras, de 300 micras a 2.000 micras, de 350 micras a 1.500 micras, de 400 micras a 1.000 micras, de 450 micras a 900 micras, de 500 micras a 800 micras, o de 550 micras a 700 micras.

Las aleaciones arriba descritas para utilizarlas como la capa de nucleo son resistentes a la corrosion y tienen buenas propiedades mecanicas. Las aleaciones se formulan para producir una banda de sacrificio de precipitados densos en la primera y en la segunda interfases (es decir, entre la aleacion de nucleo y la primera y la segunda capas de revestimiento). Tal como se utiliza en la presente memoria, sacrificio significa que la region de la banda de precipitado denso se corroera antes que la capa de nucleo. La region de la banda de precipitado denso se puede formar durante el ciclo de soldadura fuerte. Esta banda evita la perforacion de los tubos desde el exterior y mejora la resistencia a la corrosion de la capa de nucleo, tal como se describe en la patente de EE. UU. n° 5,041,343, en la patente de EE. UU. n° 5,037,707, en la patente de EE. UU. n° 6,019,939 y en la publicacion de patente internacional n° WO 94/22633. La banda de precipitado denso tiene generalmente un espesor de alrededor de 20-50 pm (por ejemplo, alrededor de 25-40 pm).

Capas de revestimiento

La presente invencion proporciona chapas metalicas multicapa que incluyen las composiciones de aleacion de aluminio descritas mas arriba como la aleacion de nucleo. La chapa metalica multicapa comprende una capa de nucleo, tal como se ha descrito mas arriba, que tiene una primera cara y una segunda cara, y opcionalmente una primera capa de revestimiento y una segunda capa de revestimiento. En algunas realizaciones, la capa de nucleo solo esta revestida por una cara. En otras realizaciones, la capa de nucleo esta revestida por ambas caras. La primera capa de revestimiento y la segunda capa de revestimiento pueden tener la misma composicion qmmica o composiciones qmmicas diferentes. En otra realizacion, la capa de nucleo esta revestida por una cara de la capa de nucleo, y en la otra cara de la capa de nucleo esta dispuesto un recubrimiento para agua. En algunas realizaciones, la primera capa de revestimiento y la segunda capa de revestimiento pueden comprender en cada caso un 2,5%- 4,0% de Zn. En la chapa multicapa, la primera cara de la capa de nucleo esta en posicion adyacente a la primera

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capa de revestimiento formando una primera interfase y la segunda cara de la capa de nucleo esta en posicion adyacente a una segunda capa de revestimiento formando una segunda interfase.

Estas chapas metalicas multicapa son resistentes a la corrosion y proporcionan un paquete de soldadura fuerte para uso en la fabricacion de tubos. En algunas realizaciones, la chapa metalica multicapa comprende una capa de nucleo de aleacion que contiene aluminio, que comprende un 0,1%-0,2% de Ti, en donde la capa de nucleo tiene una primera cara y una segunda cara; una primera capa de revestimiento que comprende un 2,5%-4,0% de Zn; y una segunda capa de revestimiento que comprende un 2,5%-4,0% de Zn. En la chapa metalica multicapa, la primera cara de la capa de nucleo esta en posicion adyacente a la primera capa de revestimiento formando una primera interfase y la segunda cara de la capa de nucleo esta en posicion adyacente a una segunda capa de revestimiento formando una segunda interfase.

Tal como se ha descrito mas arriba, en algunas realizaciones el paquete de chapa de soldadura fuerte incluye ademas una primera capa de revestimiento y una segunda capa de revestimiento. La primera capa de revestimiento esta en posicion adyacente y en contacto con la primera cara de la capa de nucleo formando una primera interfase (es decir, no hay capas interpuestas entre la primera capa de revestimiento y la primera cara de la capa de nucleo). La segunda capa de revestimiento esta en posicion adyacente y en contacto con la segunda cara de la capa de nucleo formando una segunda interfase (es decir, no hay capas interpuestas entre la segunda capa de revestimiento y la segunda cara de la capa de nucleo). La primera y la segunda capas de revestimiento contienen zinc. En algunas realizaciones, la primera y la segunda capas de revestimiento son aleaciones de la "serie AA4000". Opcionalmente, las aleaciones adecuadas para utilizarlas como la primera y la segunda capas de revestimiento incluyen una aleacion de composicion similar a la de la aleacion AA4343, pero que contiene un mayor porcentaje de Zn. Es posible anadir Zn adicional para llegar a una cantidad total de Zn de aproximadamente un 2,5% a aproximadamente un 3,5%, de aproximadamente un 2,7% a aproximadamente un 3,3%, basada en cada una de la primera y la segunda capas de revestimiento. La composicion elemental de dicha aleacion modificada AA4000 puede incluir un 6-13% de Si, hasta un 0,4% de Fe, hasta un 0,1% de Cu, hasta un 0,1% de Mn, hasta un 0,20% de Mg, hasta un 0,05% de Cr, un 2,5-4,0% de Zn, hasta un 0,05% de Ti, de un 0 a un 0,02% de Sr, hasta un 0,15% de impurezas en total, y el resto Al.

Opcionalmente, en algunas realizaciones, las aleaciones adecuadas para utilizarlas como la primera y la segunda capas de revestimiento incluyen una aleacion de composicion similar a la de la aleacion X403, pero que contiene un mayor porcentaje de Zn. Es posible anadir Zn adicional para llegar a una cantidad total de Zn de un 2,7% a un 3,3%, basada en cada una de la primera y la segunda capas de revestimiento, para obtener una aleacion designada como aleacion X477.

En algunas realizaciones, la primera y la segunda capas de revestimiento incluyen un 6,0-13,0% de Si (por ejemplo, un 7,0-8,0% de Si). Por ejemplo, la primera y la segunda capas de revestimiento segunda pueden incluir un 6,0%, un 6,1%, un 6,2%, un 6,3%, un 6,4%, un 6,5%, un 6,6%, un 6,7%, un 6,8%, un 6,9%, un 7,0%, un 7,1%, un 7,2%, un

7,3%, un 7,4%, un 7,5%, un 7,6%, un 7,7%, un 7,8%, un 7,9%, un 8,0%, un 8,1%, un 8,2%, un 8,3%, un 8,4%, un

8,5%, un 8,6%, un 8,7%, un 8,8%, un 8,9% , un 9,0%, un 9,1%, un 9,2%, un 9,3%, un 9,4%, un 9,5%, un 9,6%, un

9,7%, un 9,8%, un 9,9%, un 10,0%, un 10,1%, un 10,2%, un 10,3%, un 10,4%, un 10,5%, un 10,6 %, un 10,7%, un

10,8%, un 10,9%, un 11,0%, un 11,1%, un 11,2%, un 11,3%, un 11,4%, un 11,5%, un 11,6%, un 11,7%, un 11,8%, un 11,9%, un 12,0%, un 12,1%, un 12,2%, un 12,3%, un 12,4%, un 12,5%, un 12,6%, un 12,7%, un 12,8%, un 12,9% o un 13,0% de Si. En algunas realizaciones, la primera y la segunda capas de revestimiento tambien pueden incluir hasta un 0,4% de Fe. En algunas realizaciones, la primera y la segunda capas de revestimiento pueden incluir un 0,1%, un 0,15%, un 0,2%, un 0,25%, un 0,3%, un 0,35% o un 0,4% de Fe. En algunas realizaciones, la primera y la segunda capas de revestimiento pueden incluir ademas Cu y/o Mn en cantidades de hasta un 0,1%. En algunas realizaciones, la primera y la segunda capas de revestimiento pueden incluir trazas de uno o mas de Cu y Mn.

Opcionalmente, en algunas realizaciones, la primera y la segunda capas de revestimiento pueden incluir ademas hasta un 0,20% de Mg. Por ejemplo, la primera y la segunda capas de revestimiento pueden incluir un 0,01%, un 0,02%, un 0,03%, un 0,04%, un 0,05%, un 0,06%, un 0,07%, un 0,08%, un 0,09%, un 0,1%, un 0,11%, un 0,12%, un 0,13%, un 0,14%, un 0,15%, un 0,16%, un 0,17%, un 0,18%, un 0,19% o un 0,20% de Mg. Opcionalmente, la primera y la segunda capas de revestimiento pueden incluir ademas hasta un 0,05% tanto de Cr como de Ti. La primera y la segunda capas de revestimiento pueden incluir un 0,01%, un 0,02%, un 0,03%, un 0,04% o un 0,05% de Cr. La primera y la segunda capas de revestimiento pueden incluir un 0,01%, un 0,02%, un 0,03%, un 0,04% o un 0,05% de Ti. En algunas realizaciones, la primera y la segunda capas de revestimiento pueden incluir trazas de uno o mas de Mg, Cr y Ti.

En algunas realizaciones, la primera y la segunda capas de revestimiento pueden incluir ademas de un 2,5% a un 4,0% de Zn. Por ejemplo, la primera y la segunda capas de revestimiento pueden incluir un 2,5%, un 2.6%, un 2,7%, un 2,8%, un 2,9%, un 3%, un 3,1%, un 3,2%, un 3,3%, un 3,4%, un 3,5%, un 3,6%, un 3,7%, un 3,8%, un 3,9%, un o 4% de Zn. El Zn se puede difundir en la capa de nucleo durante el ciclo de soldadura fuerte, lo que genera una capa de difusion de Zn dentro del nucleo que da como resultado un material resistente a la corrosion. En algunas realizaciones, la primera y la segunda capas de revestimiento tambien pueden incluir Sr en una cantidad de hasta un 0,02% (es decir, de un 0% a un 0,02%). Por ejemplo, la primera y la segunda capas de revestimiento pueden incluir Sr en una cantidad de un 0,001%, un 0,002%, un 0,003%, un 0,004% en peso, un 0,005%, un 0,006%, un 0,007%,

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La cantidad total de impurezas presentes en la primera y la segunda capas de revestimiento puede ser de hasta un 0,15%. Opcionalmente, cada impureza puede estar presente en una cantidad de hasta un 0,05% de la primera y la segunda capas de revestimiento. El porcentaje restante de la primera y la segunda capas de revestimiento consiste en aluminio.

En algunas realizaciones, la primera capa de revestimiento y la segunda capa de revestimiento tienen composiciones identicas. En otras realizaciones, la primera capa de revestimiento y la segunda capa de revestimiento tienen composiciones diferentes.

El espesor tanto de la primera capa de revestimiento como de la segunda capa de revestimiento puede ser de hasta un 18% del espesor de la capa de nucleo. Por ejemplo, la primera y la segunda capas de revestimiento pueden corresponder a un 17,5%, un 17%, un 16,5%, un 16%, un 15,5%, un 15%, un 14,5%, un 14%, un 13,5%, un 13%, un 12,5%, un 12%, un 11,5%, un 11%, un 10,5%, un 10%, un 9,5%, un 9%, un 8,5%, un 8%, un 7,5%, un 7%, un 6,5%, o un 6% del espesor de la capa de nucleo.

Paquete de chapa de soldadura fuerte

A partir de la capa de nucleo, la primera capa de revestimiento y la segunda capa de revestimiento se puede producir una chapa metalica revestida utilizando cualquier metodo convencional conocido por los expertos en la tecnica. Por ejemplo, la chapa revestida se puede producir mediante laminacion de metal en caliente o similar para unir el revestimiento y el nucleo. Opcionalmente, la chapa revestida se puede producir mediante laminacion en caliente y en fno de un lingote de fundicion compuesto, tal como se describe en la solicitud de patente publicada de EE. UU. n° 2005/0011630. La chapa revestida resultante proporciona una buena resistencia a la corrosion.

La chapa revestida, una vez formada, se puede transformar en forma de tubo mediante cualquier metodo de formacion de tubos conocido por los expertos en la tecnica. Por ejemplo, la chapa revestida se puede transformar en forma de tubo mediante doblamiento o soldadura. Los tubos resultantes pueden ser utilizados, por ejemplo, en un intercambiador de calor.

Opcionalmente se puede unir una aleta a la chapa o tubo. En algunas realizaciones, la aleta puede ser una aleta que contiene zinc. Las aletas adecuadas para utilizarlas en los paquetes descritos en la presente memoria incluyen aleacion 3913, X373, o aleacion 31420, X334, con zinc anadido. El contenido de zinc en la aleta puede ser igual o mayor que el contenido de zinc en la superficie de la chapa revestida en forma de tubo despues del ciclo de soldadura fuerte. Por ejemplo, la aleta puede contener zinc en una cantidad de un 1,5% o mas (por ejemplo, un 1,6% o mas, un 1,7% o mas, un 1,8% o mas, un 1,9% o mas, un 2% o mas, un 2,1% o mas, un 2,2% o mas, un 2,3% o mas, un 2,4% o mas, o un 2,5% o mas). La aleta puede proteger el nucleo si se agota la zona de difusion de zinc en el tubo. En algunas realizaciones, la aleta puede consistir en una aleacion de Al desnuda.

Metodo de produccion de la composicion de aleacion y del paquete de chapa de soldadura fuerte

Las composiciones de las aleaciones de nucleo utilizadas en las siguientes secciones experimentales se muestran en la Tabla 2, consistiendo el resto en aluminio. Se utilizo el siguiente procedimiento de fabricacion. Las composiciones de aleacion de nucleo de la Tabla 2 se produjeron con un proceso de fundicion continua (DC), que se usa comunmente en toda la industria de las chapas de aluminio, mediante el cual se fundio un pequeno lingote DC de aproximadamente 76 mm x 152 mm x 229 mm. El pequeno lingote DC se escarpo aproximadamente 6,5 mm por cada cara. Los lingotes mecanizados se calentaron despues a 520 °C en 12 horas. Despues de esta etapa se llevo a cabo un mantenimiento termico a 520 °C durante 5 horas en el caso de los primeros lingotes y cerca de 6 horas en el caso de los ultimos lingotes producidos. A continuacion, los lingotes se laminaron en caliente hasta un calibre de 19 mm de espesor. Luego se revistieron por una cara con una placa de 4 mm de espesor de aleacion de soldadura fuerte AA4343. Esta composicion se calento a 450 °C durante 45-60 minutos. A continuacion, el paquete se lamino en caliente hasta un calibre de 3-4 mm de espesor. Posteriormente, el paquete se lamino en fno hasta un calibre de 1-2 mm de espesor. Despues se siguio laminando en fno hasta alcanzar el espesor de calibre final requerido (aproximadamente 300 pm). Se ha de senalar que el espesor objetivo del revestimiento era de aproximadamente el 7,5% del espesor total de la chapa de soldadura fuerte, lo que corresponde aproximadamente a 300 pm. El recocido parcial implico una rampa de temperatura de 30 °C por hora seguida de un mantenimiento termico durante 3 horas a 305 °C para asegurar que la aleacion estuviera en condiciones de templado H24.

La chapa de aleacion de soldadura fuerte se sometio a un ciclo de soldadura fuerte simulada, calentandola en un horno, mantenido a 605-610 °C, durante 3 minutos y enfriandola despues con aire. Durante este proceso se forma la banda de precipitado denso, tambien conocida como banda marron, en la superficie de la aleacion de nucleo en posicion adyacente a la aleacion de soldadura fuerte. La banda de precipitacion densa se desarrolla por completo durante la soldadura fuerte. La aleacion comparativa H es una aleacion fundida que se encuentra dentro del rango de la composicion, como se describe en la patente de EE. UU. n° 6,019,939.

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Tabla 2 (todo en porcentaje en peso)

Aleacion n°: Mn Cu Mg Si Fe Ti

Comparativa: 1,49 0,55 0,10 0,06 0,18 0,011

(H)

2 (I): 1,50 0,55 0,10 0,24 0,19 0,010

3 (J): 1,48 0,56 0,09 0,32 0,20 0,011

4 (K): 1,51 0,57 0,09 0,40 0,21 0,011

5 (L): 1,48 0,58 0,10 0,06 0,34 0,011

6 (M): 1,50 0,58 0,10 0,06 0,47 0,011

7 (P): 1,50 0,59 0,10 0,06 0,18 0,14

9 (R): 1,50 0,58 0,10 0,24 0,18 0,14

10 (S): 1,52 0,58 0,10 0,25 0,35 0,14

11 (T): 1,54 0,58 0,10 0,24 0,46 0,15

12 (U): 1,51 0,57 0,10 0,31 0,35 0,16

13 (V): 1,52 0,58 0,10 0,31 0,49 0,16

14 (W): 1,55 0,57 0,09 0,38 0,32 0,17

Propiedades de la composicion de aleacion

Para determinar el comportamiento mecanico y de corrosion del material, asf como para examinar los cambios metalurgicos, se aplicaron los siguientes ensayos. Las muestras se produjeron de acuerdo con las normas ASTM B557. Se analizaron tres muestras de cada variante de aleacion y los valores medios fueron incluidos en el informe tanto en las condiciones previas a la soldadura fuerte como en las condiciones posteriores a la soldadura fuerte. Para obtener resultados coherentes, las muestras se fabricaron con una rugosidad de borde de 0,5 Ra. Se llevo a cabo una caracterizacion de la microestructura para investigar los tamanos y la distribucion de los sistemas dispersos y los compuestos intermetalicos, asf como la estructura de grano antes y despues de la soldadura fuerte. La microestructura se examino mediante ataque qmmico de las muestras en HBF4 al 2,5% durante 60 segundos, seguido de eliminacion de hollm en HNO3. Para revelar la estructura del grano se utilizo el ataque qmmico de Barker.

Los valores de corrosion potencial a circuito abierto se midieron aplicando las normas ASTM G69. Se midio la diferencia en el potencial de corrosion entre la banda de precipitado denso (DPB) y el nucleo (las mediciones de DPB se llevaron a cabo mediante rectificado y pulido para asegurar que la superficie expuesta se encontrara dentro del area de DPB).

La corrosion en relacion con al aire (SWAAT) se llevo a cabo de acuerdo con el Anexo 3 de la norma ASTM G85. Se utilizo agua de mar sintetica acidificada a pH 2,8-3,0 (42 g/l de sal marina sintetica + 10 ml/l de acido acetico glacial). A continuacion, las muestras se limpiaron en acido mtrico al 50% durante 1 hora, se seccionaron en 4 lugares diferentes y se examinaron para detectar la corrosion. Para evaluar la gravedad de la corrosion despues de haber sometido las muestras a los ensayos SWAAT se utilizo una escala cualitativa, en la que la corrosion se caracterizo como: en orden, moderada, moderada/grave, grave y muy grave. La gravedad de la corrosion se caracterizo como: (i) en orden: en caso de presencia de corrosion dentro de la region DPB; (ii) moderada: en caso de presencia de corrosion que justo ha consumido la region DPB; (iii) moderada/grave: en caso de presencia de corrosion que ya ha consumido de un cuarto a un tercio del espesor del nucleo, (iv) grave: en caso de presencia de corrosion que ha consumido mas de la mitad del espesor del nucleo sin perforacion, y (v) muy grave: en caso de presencia corrosion que ha conducido a perforacion.

Se produjeron doce composiciones de aleacion DC nuevas (aleaciones numeradas como 2-7 y 9-14, vease la Tabla 2), ademas de la aleacion comparativa H. Los intervalos de composicion de estas aleaciones nuevas eran los siguientes: un 0-0,5% de Si, un 0,2-0,5% de Fe, un 0,5-1,1% de Cu, un 1,4-1,6% de Mn, un 0-0,35% de Mg, un 0,010,17% de Ti, y el resto aluminio. Estas aleaciones teman un lfmite elastico de traccion mmimo de aproximadamente 170 MPa despues del tratamiento de recocido parcial. En el caso de la aleacion comparativa (H) se obtuvieron un lfmite elastico mmimo despues de la soldadura fuerte de aproximadamente 63 MPa y una carga de rotura por

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traccion de aproximadamente 172 MPa. Las aleaciones de la Tabla 4 presentaban en general un Ifmite elastico despues de la soldadura fuerte y una carga de rotura por traccion mayores que los de la aleacion comparativa (H). Por ejemplo, la aleacion W (n° l4) presentaba un lfmite elastico despues de la soldadura fuerte de aproximadamente 72 MPa y una carga de rotura por traccion de aproximadamente 187 MPa (Tabla 4).

Se registro el valor de corrosion potencial a circuito abierto (frente a Electrodo de Calomel Estandar (SCE - Standard Calomel Electrode)) de -671 mV en el caso de la aleacion comparativa H y hasta -659 mV en el caso de la aleacion R. Dado que la DPB debe actuar como sacrificio para proteger el nucleo, las diferencias mayores en el potencial de corrosion entre ambos indican una proteccion eficaz, mientras que una reduccion del potencial de corrosion indica que la DPB no actuara como una capa de sacrificio eficaz para proteger el material del nucleo. La diferencia en el potencial de corrosion entre la DPB y el nucleo (frente a Electrodo de Calomel Estandar (SCE)) estaba entre 30 y 40 mV, lo que entraba dentro de la especificacion requerida para estas aleaciones. Se aplicaron ensayos de corrosion en relacion con al aire (SWAAT), donde los materiales pudieron resistir 28 dfas en un armario SWAAT sin fallos en la condicion posterior a la soldadura fuerte en el caso de los intervalos de las nuevas aleaciones desarrolladas, en especial las aleaciones I, J, K, L, P, T y U, en contraste con el fallo en menos de 21 dfas en el caso de la aleacion comparativa H. Estos resultados fueron incluidos en el informe despues de aplicar un ciclo de soldadura fuerte simulado en el que la muestra se calento a una temperatura de 605 °C y a continuacion se enfrio en horno hasta aproximadamente 570 °C y se enfrio con aire hasta la temperatura ambiente para simular el perfil de temperatura- tiempo de un proceso de soldadura fuerte comercial. El calibre del material de aleacion producido variaba entre 290 y 310 pm.

Los siguientes ejemplos serviran para ilustrar adicionalmente la presente invencion, no obstante sin que al mismo tiempo constituyan limitacion alguna de la misma. Por el contrario, se ha de entender claramente que es posible recurrir a diversas realizaciones, modificaciones y equivalentes de los mismos que, despues de leer la descripcion de la presente memoria, se les pueden ocurrir a los expertos en la tecnica sin apartarse del esprntu de la invencion.

Ejemplo 1

Las muestras posteriores a la soldadura fuerte se sometieron a ensayos de corrosion SWAAT (ASTM G85) durante una exposicion de 4 semanas y se examinaron para caracterizar el comportamiento de corrosion despues de 2, 3 y 4 semanas. La gravedad de la corrosion se caracterizo como: (i) en orden: en caso de presencia de corrosion dentro de la region DPB; (ii) moderada: en caso de presencia de corrosion que justo ha consumido la region DPB; (iii) moderada/grave: en caso de presencia de corrosion que ya ha consumido de un cuarto a un tercio del espesor del nucleo, (iv) grave: en caso de presencia de corrosion que ha consumido mas de la mitad del espesor del nucleo sin perforacion, y (v) muy grave: en caso de presencia corrosion que ha conducido a perforacion. Los resultados se presentan en la Tabla 3. Las composiciones de aleacion ensayadas se muestran en la Tabla 2.

Tabla 3

Aleacion n°: Gravedad de ataque SWAAT (2 semanas) Gravedad de ataque SWAAT (3 semanas) Gravedad de ataque SWAAT (4 semanas)

Comparativa (H): en orden grave grave

2 (I): en orden en orden grave

3 (J): moderado moderado moderado/grave

4 (K): moderado moderado moderado

5 (L): en orden moderado moderado

6 (M): grave grave grave

7 (P): en orden en orden en orden

9 (R): en orden en orden grave

10 (S): moderado grave muy grave

11 (T): moderado grave grave

12 (U): moderado/grave moderado/grave moderado/grave

13 (V): grave grave muy grave

14 (W): moderado/grave grave muy grave

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A partir de esta tabla se puede concluir que las muestras posteriores a la soldadura fuerte basadas en las aleaciones J (n° 3) y K (n° 4), con un contenido de Si de un 0,31 y un 0,40%, respectivamente, teman mejor resistencia a la corrosion que la muestra basada en la aleacion comparativa H. De modo similar, la aleacion U (n° 12), que contema un mayor porcentaje de Si (0,31%) y de Fe (0,35%) en presencia de alto contenido de Ti (0,16%), y que es una aleacion mas respetuosa con el medio ambiente que puede tolerar un intervalo mas amplio de aportacion de material de residuos metalicos, tema mejor resistencia a la corrosion que la aleacion comparativa H. Los datos de corrosion de la Tabla 3 muestran que determinadas aleaciones con mayor contenido de Fe presentan una resistencia a la corrosion reducida en relacion con el aire. Sobre la base de estos datos, en algunas realizaciones es preferible un lfmite superior de Fe menor o igual a un 0,55%.

Ejemplo 2

Unas muestras de chapa soldada por soldadura fuerte se sometieron a ensayos mecanicos y los resultados se presentan en la Tabla 4. Para comparar, tambien se incluyen los resultados obtenidos utilizando la aleacion de nucleo comparativa H. Las composiciones de aleacion ensayadas se presentan en la Tabla 2.

Tabla 4

Aleacion n°: Resistencia de prueba (MPa) UTS (MPa) Alargamiento (%)

Comparativa (H): 63 173 15

2 (I): 67 179 15

3 (J): 71 179 12

4 (K): 71 181 12

5 (L): 70 181 12

6 (M): 66 182 10

7 (P): 65 172 16

9 (R): 66 176 15

10 (S): 69 184 14

11 (T): 68 182 15

12 (U): 67 182 15

13 (V): 69 183 16

14 (W): 72 187 14

De acuerdo con estos resultados, las resistencias de prueba de todas las aleaciones desarrolladas son mejores que la de la aleacion comparativa (H). De modo similar, las propiedades de carga de rotura por traccion (UTS - ultimate tensile strength) de todas las aleaciones desarrolladas, excepto la n° 7, son mejores que las de la aleacion comparativa (H).

Ejemplo 3

Con el fin de examinar el efecto de la variacion del contenido de Si en el nucleo, la formacion de banda de precipitado denso y la resistencia a la corrosion de la aleacion desarrollada, se llevaron a cabo examenes metalograficos de las muestras sometidas a ensayos SWAAT correspondientes a las aleaciones 2, 3 y 4, que contienen un mayor porcentaje de Si asf como a la aleacion comparativa. Los resultados estan resumidos en la Figura 14. Las composiciones de aleacion ensayadas (2, 3, 4 y H) se presentan en la Tabla 2. La Figura 14 muestra que el aumento del contenido de Si conduce a una mayor resistencia a la corrosion, donde la mayor parte de la corrosion se produjo en la banda DPB con un 0,32 y un 0,40% de Si. Esto sugiere que un aumento del contenido de Si tendna como resultado una DPB mas eficaz y una mejor corrosion en relacion con el aire. Aunque la DPB puede no ser visible con un mayor porcentaje de contenido de Si despues del ataque qmmico, el patron de corrosion observado indica su presencia y su eficacia para mejorar la resistencia a la corrosion en relacion con el aire.

Ejemplo 4

Se prepararon chapas metalicas revestidas a escala de laboratorio, que se procesaron hasta el calibre final y se expusieron a un ciclo de soldadura fuerte simulado. Para el ciclo de soldadura fuerte, las chapas se calentaron en un horno a una velocidad de 25 °C por minuto hasta alcanzar una temperature de 520 °C. A continuacion, las chapas se calentaron a una velocidad de 13 °C por minuto hasta alcanzar una temperature de 605 °C y luego se sometieron a 3 5 minutos de mantenimiento termico a 605 °C. Despues, las chapas se enfriaron a 570 °C en 6 minutos y se retiraron del horno para enfriarlas a temperatura ambiente. Las muestras se sometieron luego a un ensayo de inmersion en acido para evaluar su resistencia a la corrosion.

Preparacion de muestras

Los paquetes de chapa de soldadura fuerte se prepararon mediante laminacion en caliente de los componentes para 10 unir el revestimiento y el nucleo. Despues, los desbastes planos se laminaron en caliente y en fno hasta alcanzar el calibre deseado. El material laminado en fno se corto al tamano deseado y luego se recocio parcialmente bajo nitrogeno.

Las muestras se prepararon como probetas soldadas por soldadura fuerte con un tamano de 3,8 x 7,5 cm. Tal como se muestra en la Tabla 5, la aleacion X900 se utilizo como el nucleo para la Muestra AB996 y la aleacion X912 se 15 utilizo como el nucleo para la Muestra AB916 y la Muestra A. La aleacion X912 contiene un 0,15% de Ti y la aleacion X900 contiene menos de un 0,1% de Ti. Como revestimiento para la Muestra AB916 y la Muestra AB996 se utilizo AA4343. Como revestimiento para la muestra A se utilizo X477. La aleacion X477 contiene un 3% de Zn y la aleacion AA4343 contiene un 0,2% de Zn. Las composiciones elementales de las aleaciones X900, X912, AA4343 y X477 se muestran en la Tabla 6.

20 Tabla 5

Muestra: Nucleo Revestimiento Calibre (pm)

AB916: X912 2 caras; 10% AA4343 260

AB996: X900 1 cara; 6% AA4343 260

A: X912 2 caras; 8,5% X477 320

B: X912 2 caras; 10% X477 320

Tabla 6

Elemento: Nucleo Revestimiento

: X900(%) X912 (%) AA4343 (%) X477(%)

Si: Hasta 0,15 0,08 CM CO CO CO 7,35

Fe: Hasta 0,25 0,20 0,8 0,20

Cu: 0,5 -0,65 0,57 0,25 Trazas

Mn: 1,4 -1,6 1,50 0,10 Trazas

Mg: 0,13 -0,25 0,10 Trazas Trazas

Cr: Hasta 0,05 Trazas Trazas Trazas

Zn: Hasta 0,04 Trazas 0,20 3,0

Ti: Hasta 0,1 0,14 Trazas Trazas

Sr: 0,05 Trazas 0,008 -0,02 0,014

Impurezas: Hasta 0,15 0,15 en total 0,15 en total 0,15 en total

Al: Resto Resto Resto Resto

Ensayo de inmersion en acido

Las probetas se sumergieron en una solucion de HCl 0,1 M (pH = 1) a temperatura ambiente durante un penodo de tiempo de 168 horas. Los niveles de corrosion en los tiempos correspondientes a 24 horas, 48 horas, 72 horas, 120 horas, 144 horas y 168 horas se evaluaron mediante examen metalografico (vease la Figura 1 para la Muestra para la muestra AB916, la Figura 2 para la muestra AB996, la Figura 3 para la muestra A, y la Figura 4 para una 5 comparacion de las tres muestras). Tal como se muestra en los resultados, la Muestra A presentaba la menor cantidad de corrosion de los tres paquetes ensayados. Sin querer quedar limitados por la teona, la adicion de un 3% de Zn al revestimiento AA4343 para obtener el revestimiento X477 suprimio la corrosion intergranular a traves del aluminio alfa y hacia el interior de la banda de precipitado denso. El modo de ataque cambio de localizado a general. Ademas, la adicion de Zn ayudo a disminuir la velocidad de corrosion.

10 Ejemplo 5

A partir de la serie X900 se prepararon cinco variantes de aleacion de nucleo que conteman las siguientes composiciones elementales, consistiendo el resto en aluminio:

Tabla 7

Fundicion n°: Si Fe Mn Ti Cu Mg

PDT: 0,07 0,15 1,50 0,014 0,58 0,001

PDU: 0,07 0,15 1,51 0,15 0,58 0,001

PDV: 0,24 0,15 1,50 0,15 0,58 0,001

PDW: 0,24 0,15 1,50 0,20 0,58 0,001

PDX: 0,25 0,15 1,49 0,20 0,58 0,10

15 Cada aleacion de nucleo se unio a un revestimiento AA4343 y tambien a un revestimiento AA4045 que contema un 1% de zinc para obtener 10 paquetes en total. Los paquetes fueron procesados en laboratorio hasta aproximadamente 300 pm. Las Figuras 5 y 6 proporcionan imagenes de microscopfa optica de los paquetes, que muestran la microestructura general y la banda de precipitado denso. Las mediciones de espesor de calibre y revestimiento de cada uno de los 10 paquetes se muestran a continuacion en la Tabla 8.

20 Tabla 8

Fundicion n°: Revestimiento Calibre medio total (pm) Espesor medio de revestimiento (pm) Porcentaje de espesor medio de revestimiento

PDT: AA4045 + 1% Zn 288,4 29 10,1

PDU: 282,1 30 10,6

PDV: 288,6 30 10,4

PDW: 288,2 29 10,1

PDX: 278,8 27 9,7

PDT: AA4343 269,7 26 9,6

PDU: 284,9 30 10,5

PDV: 292,9 31 10,6

PDW: 291,4 30 10,3

PDX: 277,3 29 10,5

Cada uno de los 10 paquetes se recocio parcialmente y despues se expuso a un ciclo de soldadura fuerte simulado tal como se describe en el Ejemplo 4. El espesor medio de la banda de precipitado denso (DPB) se midio junto con el espesor del revestimiento restante despues del ciclo de soldadura fuerte. Las mediciones estan enumeradas en la 25 Tabla 9.

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Tabla 9

Fundicion n°: Revestimiento Espesor medio de DPB (pm) Espesor de revestimiento restante despues de la soldadura fuerte (pm)

PDT: AA4045 + 1% Zn 46 15,3

PDU: 47 13,6

PDV: 46 13,1

PDW: 50 14,3

PDX: 44 15,3

PDT: AA4343 43 16,2

PDU: 40 17,7

PDV: 46 19,1

PDW: 51 20,4

PDX: 49 19,9

Las propiedades de traccion de cada uno de los paquetes se determinaron cuando se laminaron los paquetes, despues de que los paquetes fueran recocidos parcialmente y despues del proceso de soldadura fuerte simulada. Las propiedades de traccion medidas inclrnan el Kmite elastico, el porcentaje de alargamiento y la carga de rotura por traccion. La Figura 7 proporciona las propiedades de traccion de los paquetes en estado bruto de laminacion; la Figura 8 proporciona las propiedades de traccion de los paquetes parcialmente recocidos, y la Figura 9 proporciona las propiedades de traccion de los paquetes despues de la soldadura fuerte.

Los paquetes fueron sometidos a ensayos de corrosion acelerada en relacion con el aire. Espedficamente se utilizo el ensayo de agua de mar sintetica acidificada (ensayo SWAAT), que se basa en la ASTM G85:A3. En las Figuras 10 (revestimiento 4343) y 11 (revestimiento 4045 + 1% Zn) se muestran las fotograffas de los paquetes que conteman PDT, PDU y PDV despues de realizar el ensayo SWAAT durante 2 semanas, 4 semanas y 6 semanas.

La Figura 12 demuestra el efecto del zinc en los revestimientos sobre la aleacion de nucleo. Tal como se muestra en la Figura 12, en los revestimientos que no conteman zinc se produjo perforacion en un plazo de 2 semanas. Sin embargo, en los paquetes que inclrnan los revestimientos que conteman un 1% de zinc no se produjo ninguna perforacion despues de 6 semanas.

La Figura 13 demuestra el efecto del aumento de la cantidad de titanio y silicio en la aleacion de nucleo. Tal como se muestra en Figura 13, en los paquetes que conteman la aleacion PDT y los revestimientos que no conteman zinc se produjo perforacion en un plazo de 2 semanas. Sin embargo, en los paquetes que inclrnan la aleacion PDV, que contiene mayores cantidades de titanio y silicio en comparacion con la aleacion PDT y los revestimientos que no contienen zinc, no se produjo ninguna perforacion despues de 6 semanas.

El potencial de corrosion de cada uno de los paquetes se ensayo de acuerdo con los procedimientos descritos en la ASTM G69. El potencial a circuito abierto de cada paquete esta enumerado en la Tabla 10. Tal como se muestra en la Tabla 10, el aumento de la cantidad de silicio y/o titanio en la aleacion de nucleo tuvo un efecto insignificante en el potencial de corrosion libre de la aleacion del nucleo.

Tabla 10

Fundicion n°: Revestimiento OCP (mV frente a SCE)

PDT: AA4045 + 1% Zn -652

PDU: -654

PDV: -650

PDW: -652

Fundicion n°: Revestimiento OCP (mV frente a SCE)

PDX: -649

PDT: AA4343 -660

PDU: -651

PDV: -655

PDW: -652

PDX: -653

Ejemplo 6

Para examinar la variacion en los perfiles de concentracion de Si en la region DPB de muestras que conteman niveles diferentes de Si en el nucleo (aleaciones H, I, J y K) se utilizo espectroscopia de emision optica por descarga 5 luminiscente (GD-OES). Los resultados estan resumidos en la Figura 15. El perfil de concentracion de Si no es significativamente diferente en la region DPB entre las muestras examinadas. Las variaciones en el porcentaje de Si incluidas en el informe entran dentro del error experimental de GD-OES. Esto demuestra la existencia de la region DPB incluso con concentraciones mas altas de porcentaje de Si en el nucleo.

Claims

10

15

20
2.

25
3.

30 4.
5.

35

40
6.
7.

45 8.
9.

REIVINDICACIONES

Una chapa metalica multicapa que comprende una capa de nucleo que comprende una aleacion de aluminio que comprende un 0,16-0,5% de Si, un 0,5-1,1% de Cu, un 0,001-0,20% de Ti, un 0,15-0,55% de Fe, un 0-0,35% de Mg, un 1,3-1,80% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto Al,

en donde opcionalmente al menos una impureza en las impurezas procede de metal de residuos metalicos,

en donde opcionalmente la al menos una impureza esta en una cantidad de un 0,05%, por debajo de un 0,05%, por debajo de un 0,04%, por debajo de un 0,03%, o por debajo de un 0,02%, y la suma de todas las impurezas es de hasta un 0,15%, y

en donde ademas, opcionalmente, la al menos una impureza consiste en Cr, Zr o V;

en donde la capa de nucleo tiene una primera cara y una segunda cara, y al menos una capa de revestimiento en la primera cara o en la segunda cara; y

en donde la chapa multicapa comprende opcionalmente una segunda capa de revestimiento sobre la capa de nucleo, opcionalmente en donde la primera cara de la capa de nucleo esta en posicion adyacente a la primera capa de revestimiento formando una primera interfase y la segunda cara de la capa de nucleo esta en posicion adyacente a una segunda capa de revestimiento formando una segunda interfase;

en donde la primera capa de revestimiento y la segunda capa de revestimiento opcional estan hechas de una aleacion que comprende de un 6 a un 13% de Si, hasta un 0,4% de Fe, hasta un 0,1% de Cu, hasta un 0,1% de Mn, hasta un 0,20% de Mg, hasta un 0,05% de Cr, de un 2,5 a un 4,0% de Zn, hasta un 0,05% de Ti, hasta un 0,02% de Sr, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto Al; y

en donde ademas, opcionalmente, la capa de nucleo esta hecha de una aleacion que comprende un 0,160,25% de Si, un 0,15-0,25% de Fe, de un 0,5 a un 0,6% de Cu, de un 1,4 a un 1,6% de Mn, de un 0,06 a un 0,14% de Mg, hasta un 0,05% de Cr, hasta un 0,04% de Zn, de un 0,1 a un 0,2% de Ti, hasta un 0,05% de Sr, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto Al.

La chapa metalica multicapa segun la reivindicacion 1, en donde la capa de nucleo comprende un 0,160,4% de Si, un 0,5-1,0% de Cu, un 0,005-0,15% de Ti, un 0,20-0,50% de Fe, un 0-0,29% de Mg, y un 1,41,70% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto Al.

La chapa metalica multicapa segun la reivindicacion 1, en donde la capa de nucleo comprende un 0,160,34% de Si, un 0,5-0,95% de Cu, un 0,01-0,15% de Ti, un 0,25-0,45% de Fe, un 0-0,27% de Mg, y un 1,451,65% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto Al.

La chapa metalica multicapa segun la reivindicacion 1, en donde la capa de nucleo comprende un 0,2-0,5% de Si, un 0,52-0,80% de Cu, un 0,11-0,20% de Ti, un 0,25-0,55% de Fe, un 0-0,2% de Mg, y un 1,51-1,80% de Mn, hasta un 0,15% de impurezas, y el resto aluminio.

La chapa metalica multicapa segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la aleacion se produce mediante fundicion continua seguida de laminado en caliente y en frio, o que comprende un lfmite elastico mmimo de 71 MPa y una carga de rotura por traccion de 182 MPa, medidos despues de la soldadura fuerte, o que comprende un potencial de corrosion de -670 mV o menos en el nucleo, medido despues de la soldadura fuerte, o en donde la diferencia entre los potenciales de corrosion de la banda de precipitacion densa y del nucleo (frente a Electrodo de Calomel Estandar (SCE)) esta entre 30 y 40 mV, o en donde la aleacion resiste al menos 28 dfas sin perforacion durante ensayos de corrosion en relacion con el aire despues de la soldadura fuerte.

Una chapa de soldadura fuerte resistente a la corrosion que comprende la chapa metalica multicapa segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

Un intercambiador de calor que comprende la chapa metalica multicapa segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

El intercambiador de calor segun la reivindicacion 7, en donde el intercambiador de calor consiste en un intercambiador de calor de automovil, o en donde el intercambiador de calor consiste en un radiador, un condensador, un evaporador, un refrigerador por aceite, un refrigerador intermedio, un refrigerador de aire de sobrealimentacion o un nucleo de calentador.

Un tubo hecho de la chapa metalica multicapa segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.