ES2818603T3 - Aleación resistente a la corrosión y de alta resistencia para uso en sistemas HVAC&R - Google Patents

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Abstract

Una aleación de aluminio que comprende la siguiente composición: Cu: 0,01 % en peso - 0,30 % en peso, Fe: 0,05 % en peso - 0,40 % en peso, Mg: 0,05 % en peso - 0,8 % en peso, Mn: 0,001 % en peso - 2,0 % en peso , Si: 0,05 % en peso - 0,25 % en peso, Ti: 0,001 % en peso - 0,20 % en peso, Zn: 0,001 % en peso - 0,20 % en peso, Cr: 0 % en peso - 0,05 % en peso, Pb: 0 % en peso - 0,005 % en peso, Ca: 0 % en peso - 0,03 % en peso, Cd: 0 % en peso - 0,004 % en peso, Li: 0 % en peso - 0,0001 % en peso, Na: 0 % en peso - 0,0005 % en peso, otros elementos hasta 0,03 % en peso individualmente y hasta 0,10 % total, y el resto Al.

Description

DESCRIPCIÓN
Aleación resistente a la corrosión y de alta resistencia para uso en sistemas HVAC&R
Campo
Esta descripción se refiere a los campos de la ciencia de los materiales, la química de los materiales, la metalurgia, las aleaciones de aluminio, la fabricación de aluminio y campos relacionados. Más específicamente, la descripción proporciona nuevas aleaciones de aluminio que se pueden usar en una variedad de aplicaciones, que incluyen, entre otras, la fabricación de componentes de sistemas de calefacción, ventilación, aire acondicionado y refrigeración (HVAC&R) para unidades interiores y exteriores.
Antecedentes
Los componentes metálicos de los sistemas HVAC&R son propensos a presentar corrosión con el tiempo. Un ejemplo específico es la tubería de metal. Durante casi un siglo, la tubería de metal en los sistemas HVAC&R se ha hecho de cobre, y el ataque por corrosión de la tubería de cobre ha sido durante mucho tiempo un problema significativo que tiene un impacto sustancial en el coste. La corrosión en los tubos puede reducir el rendimiento del sistema. Específicamente, la corrosión galvánica entre el tubo y la aleta puede provocar fugas en el tubo, lo que hace que el rendimiento de la unidad disminuya.
Son deseables procedimientos alternativos que aumenten el rendimiento, la eficiencia energética y la durabilidad de los componentes de HVAC&R. La mayoría de los diseños de equipos de refrigeración y HVAC&R se basan en diseños de aletas de placa de tubo redondo. Este diseño básico se ha utilizado durante casi 100 años. El concepto se ha mejorado de varias formas para lograr un mayor rendimiento de transferencia de calor. Las soluciones a base de aluminio, en particular, ofrecen ventajas de diseño que proporcionan muchos beneficios. Por ejemplo, en los intercambiadores de calor de aluminio, la corrosión del tubo se produce mucho más lentamente que en un tubo mixto de metal-cobre y aletas de aluminio en la unidad debido a un equilibrio galvánico más estrecho entre la aleta y el tubo. Sin embargo, persiste la demanda de un mejor rendimiento.
El rendimiento deseado se puede lograr sustituyendo los tubos de cobre por otros materiales. Los sustitutos actuales de la tubería de cobre de HVAC&R incluyen tubos recubiertos de aluminio y tubos revestidos de zinc. Sin embargo, los tubos recubiertos de aluminio requieren etapas de procesamiento adicionales debido a la capa recubierta, lo que aumenta el precio. Existen problemas similares para los tubos revestidos de zinc debido a la etapa de ahorro adicional. Además, la vida útil frente a la corrosión de los tubos revestidos de zinc se agota una vez que la capa de cincato se corroe durante el servicio. La patente estadounidense US 5.176.205 describe una aleación de Al que está destinada a proporcionar cualidades de soldadura mejoradas para su uso con sistemas de aire acondicionado de automóviles.
Compendio
En la presente memoria se proporcionan nuevas aleaciones de aluminio que son adecuadas para reemplazar el cobre en una variedad de aplicaciones, incluidas aplicaciones de fontanería, aplicaciones HVAC&R, aplicaciones automotrices, aplicaciones industriales, aplicaciones de transporte, aplicaciones electrónicas, aplicaciones aeroespaciales, aplicaciones ferroviarias, aplicaciones de embalaje y otras.
Las aleaciones de aluminio descritas en la presente memoria son sustitutas adecuadas de los metales usados convencionalmente en unidades HVAC&R de interior y exterior. Por ejemplo, las aleaciones de aluminio descritas en la presente memoria son sustitutas adecuadas del cobre usado convencionalmente en componentes de sistemas HVAC&R, por ejemplo, tubería de cobre. Las aleaciones de aluminio descritas en la presente memoria proporcionan un mejor comportamiento frente a la corrosión y proporcionan ahorros de costes de material en comparación con el cobre. Como ejemplos no limitantes, los tubos de aleación de aluminio redondos o de micro-canales que contienen las aleaciones de aluminio descritas en la presente memoria pueden reemplazar los tubos de cobre redondos en las unidades interiores y exteriores de HVAC&R.
Las aleaciones de aluminio proporcionadas en la presente memoria muestran una alta resistencia y resistencia a la corrosión. Las aleaciones de aluminio descritas en la presente memoria comprenden lo siguiente, todas en % en peso: Cu: 0,01 % - 0,30 %, Fe: 0,05 % - 0,40 %, Mg: 0,05 % - 0,8 %, Mn: 0,001 % - 2,0 %, Si: 0,05 % - 0,25 %, Ti: 0,001 % - 0,20 %, Zn: 0,001 % - 0,20 %, Cr: 0 % - 0,05 %, Pb: 0 % - 0,005 %, Ca: 0 % - 0,03 %, Cd: 0 % - 0,004 %, Li: 0 % -0,0001 % y Na: 0 % - 0,0005 %. Otros elementos pueden estar presentes como impurezas a niveles de 0,03 % individualmente, con las impurezas totales que no superan el 0,10 %. El resto es aluminio. En algunos ejemplos, las aleaciones de aluminio descritas en la presente memoria comprenden lo siguiente, todas en % en peso: Cu: 0,05 % -0,10 %, Fe: 0,27 % - 0,33 %, Mg: 0,46 % - 0,52 %, Mn: 1,67 % - 1,8 %, Si: 0,17 % - 0,23 %, Ti: 0,12 % - 0,17 %, Zn: 0,12 % - 0,17 %, Cr: 0 % - 0,01 %, Pb: 0 % - 0,005 %, Ca: 0 % - 0,03 %, Cd: 0 % - 0,004 %, Li: 0 % - 0,0001 %, Na: 0 % - 0,0005 %, otros elementos hasta 0,03 % individualmente y hasta 0,10 % total, y el resto Al. En un caso, las aleaciones de aluminio contienen: Cu: 0,07 %, Fe: 0,3 %, Mg: 0,5 %, Mn: 1,73 %, Si: 0,2 %, Ti: 0,15 %, Zn: 0,15 %, otros elementos 0,03 % individualmente y 0,10 % total y el resto aluminio.
Opcionalmente, las aleaciones de aluminio descritas en la presente memoria tienen una conductividad eléctrica superior al 40 % según el estándar internacional de cobre recocido (IACS) (por ejemplo, 41 % según el IACS). Las aleaciones de aluminio descritas en la presente memoria pueden tener un potencial de corrosión de -735 mV. Opcionalmente, las aleaciones de aluminio descritas en la presente memoria tienen un límite elástico superior a 130 MPa y una resistencia máxima a la tracción superior a 185 MPa. Las aleaciones de aluminio pueden tener un temple H o un temple O.
También se proporcionan en la presente memoria procedimientos para producir una aleación de aluminio. Los procedimientos incluyen las etapas de fundir una aleación de aluminio como se describe en la presente memoria para formar una aleación de aluminio fundido, homogeneizar la aleación de aluminio fundido, laminar en caliente la aleación de aluminio fundido para producir una hoja de calibre intermedio, laminar en frío la hoja de calibre intermedio para producir una hoja de calibre final y, opcionalmente, recocer la hoja de calibre final.
También se proporcionan en la presente memoria artículos de aluminio que comprenden una aleación de aluminio como se describe en la presente memoria. Los artículos de aluminio pueden comprender un componente de intercambio de calor (por ejemplo, al menos uno de entre un radiador, un condensador, un evaporador, un refrigerador de aceite, un inter-refrigerador, un refrigerador de aire de carga o un núcleo del calefactor). Opcionalmente, el componente intercambiador de calor comprende un tubo. El artículo de aluminio puede comprender una unidad HVAC&R interior o una unidad HVAC&R exterior. El artículo de aluminio puede comprender material de alcantarilla, tubería de riego o un vehículo marino.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un gráfico que muestra el límite elástico (YS), la resistencia máxima a la tracción (UTS) y el alargamiento (EI) para la Aleación A ejemplar y las aleaciones de comparación.
La figura 2 muestra imágenes de la Aleación A ejemplar y aleaciones de comparación después de la exposición a Prueba de Ácido Acético en Agua de Mar (SWAAT) durante una semana.
La figura 3 muestra imágenes de la Aleación A ejemplar y aleaciones de comparación después de la exposición a SWAAT durante una semana.
La figura 4 muestra imágenes de la Aleación A ejemplar y aleaciones de comparación después de la exposición a SWAAT durante una semana.
La figura 5 muestra imágenes de la Aleación A ejemplar y aleaciones de comparación después de la exposición a SWAAT durante cuatro semanas.
La figura 6 muestra imágenes de la Aleación A ejemplar y aleaciones de comparación después de la exposición a SWAAT durante cuatro semanas.
La figura 7 muestra imágenes de la Aleación A ejemplar y aleaciones de comparación después de la exposición a SWAAT durante cuatro semanas.
La figura 8 muestra imágenes de cobre acoplado a una aleta AA7072 (panel A) y cobre acoplado a una aleta AA1100 (panel B) después de la exposición a condiciones SWAAT durante cuatro semanas.
La figura 9 muestra imágenes de la Aleación A ejemplar acoplada a una aleta AA7072 (panel A) y la Aleación A ejemplar acoplada a una aleta AA1100 (panel B) después de la exposición a condiciones SWAAT durante cuatro semanas.
La figura 10 es una imagen digital que muestra una muestra sin grietas después de una prueba de Wrap Bend (envoltura).
La figura 11 es una imagen digital que muestra una muestra que contiene grietas después de una prueba de Wrap Bend (envoltura).
Descripción detallada
En la presente memoria se describen nuevas aleaciones de aluminio y procedimientos de uso de las aleaciones. Las aleaciones descritas en la presente memoria exhiben propiedades tales que las aleaciones pueden reemplazar al cobre (Cu) en cualquier aplicación para la que el cobre sea adecuado. Por ejemplo, las aleaciones descritas en la presente memoria pueden reemplazar los tubos de cobre usados tradicionalmente en los sistemas HVAC&R, incluidos los tubos en unidades HVAC&R interiores y exteriores. Las aleaciones se pueden usar también para reemplazar las aleaciones extruidas existentes, y también se pueden usar para otras aplicaciones de soldadura tales como radiadores, condensadores, refrigeradores de aceite y núcleos de calefactores (p. ej., cuando el contenido de magnesio (Mg) se mantiene por debajo del 0,5 % en peso). Las aleaciones descritas en la presente memoria se pueden revestir en un lado o en ambos lados y usarse en las aplicaciones mencionadas anteriormente. Las aleaciones tienen una vida útil más prolongada y una mayor resistencia que los tubos de aluminio revestidos y recubiertos de zinc actualmente disponibles como sustitutos de la tubería de cobre. Adicionalmente, las aleaciones descritas en la presente memoria se pueden utilizar en aplicaciones industriales generales, incluidas las alcantarillas y las tuberías de riego. En algunos ejemplos adicionales, las aleaciones descritas en la presente memoria pueden usarse en aplicaciones de transporte, por ejemplo, en vehículos marinos (p. ej., vehículos de embarcaciones), automóviles, vehículos comerciales, aviones o aplicaciones ferroviarias. En otros ejemplos adicionales, la aleación descrita en la presente invención puede usarse en aplicaciones electrónicas, por ejemplo en fuentes de alimentación y disipadores de calor, o en cualquier otra aplicación deseada.
Definiciones y descripciones
Como se usa en la presente memoria, los términos "invención", "la invención", "esta invención" y "la presente invención" están destinados a referirse ampliamente a toda la materia objeto de esta solicitud de patente y las reivindicaciones siguientes. Debe entenderse que las afirmaciones que contienen estos términos no limitan la materia objeto que se describe en la presente memoria o que limitan el significado o alcance de las reivindicaciones de la patente posteriores.
En esta descripción, se puede hacer referencia a las aleaciones identificadas por números AA y otras designaciones relacionadas, tales como "serie" o "1xxx". Para comprender el sistema de designación de números que se usa más comúnmente para nombrar e identificar el aluminio y sus aleaciones, consulte "Designaciones internacionales de aleaciones y límites de composición química para aluminio forjado y aleaciones de aluminio forjado" o "Registro de registro de designaciones de aleación de la asociación de aluminio y límites de composición química para aleaciones de aluminio en forma de piezas fundidas y lingotes", ambos publicados por The Aluminum Association (la Asociación del aluminio).
Como se usa en la presente memoria, el significado de "un", "uno/a" y "el/la" incluye referencias en singular y plural a menos que el contexto indique claramente lo contrario.
Como se usa en la presente memoria, el significado de "exterior" se refiere a una ubicación que no está completamente contenida dentro de ninguna estructura producida por humanos y que está expuesta a condiciones ambientales geológicas y meteorológicas, tales como aire, radiación solar, viento, lluvia, aguanieve, nieve, lluvia helada, hielo, granizo, tormentas de polvo, humedad, aridez, humo (p. ej., humo de tabaco, humo de incendios domésticos, humo de incineradores industriales y humo de incendios forestales), niebla tóxica, escape de combustibles fósiles, escape de biocombustibles, sales (p. ej., aire con alto contenido de sal en regiones cercanas a una masa de agua salada), radiactividad, ondas electromagnéticas, gases corrosivos, líquidos corrosivos, metales galvánicos, aleaciones galvánicas, sólidos corrosivos, plasma, fuego, descargas electrostáticas (p. ej., rayos), materiales biológicos (p. ej., desechos animales, saliva, aceites excretados y vegetación), partículas arrastradas por el viento, cambio de presión barométrica y cambio de temperatura diurna.
Como se usa en la presente memoria, el significado de "interior" se refiere a una ubicación contenida dentro de cualquier estructura producida por humanos, opcionalmente con condiciones ambientales controladas.
Como se usa en la presente memoria, el significado de "temperatura ambiente" puede incluir una temperatura de 15 2C a 30 °C, por ejemplo 15 °C, 16 °C, 17 °C, 18 °C, 19 °C, 20 °C, 21 °C, 22 °C, 23 °C, 24 °C, 25 °C, 26 °C, 27 °C, 28 °C, 29 °C o 30 °C.
En esta solicitud se hace referencia al temple o condición de la aleación. Para comprender las descripciones de temple de aleación más comúnmente utilizadas, consulte las "Normas nacionales estadounidenses (ANSI) H35 sobre sistemas de designación de aleación y temple". Un temple o condición F se refiere a una aleación de aluminio fabricada. Un temple o condición O se refiere a una aleación de aluminio después del recocido. Un temple o condición Hxx, también denominado en la presente memoria como temple H, se refiere a una aleación de aluminio después del laminado en frío con o sin tratamiento térmico (p. ej., recocido). Los temples H adecuados incluyen los temples HX1, HX2, HX3, HX4, HX5, HX6, HX7, HX8 o HX9.
Debe entenderse que todos los intervalos descritos en la presente memoria abarcan cualquiera y todos los subintervalos incluidos en la misma. Por ejemplo, un intervalo establecido de "1 a 10" debe considerarse para incluir todos y cada uno de los subintervalos entre (e inclusive) el valor mínimo de 1 y el valor máximo de 10; es decir, todos los subintervalos que comienzan con un valor mínimo de 1 o más, p. ej., 1 a 6,1, y terminan con un valor máximo de 10 o menos, p. ej., 5,5 a 10.
Composiciones de aleación
En la presente memoria se describen aleaciones de aluminio que tienen alta resistencia a la corrosión y alta resistencia. Las aleaciones de aluminio y sus componentes se describen en términos de su composición elemental en porcentaje en peso (% en peso). En cada aleación, el resto es aluminio, con un % en peso máximo del 0,1 % para la suma de todas las impurezas.
Las aleaciones descritas en la presente memoria contienen lo siguiente, todas en % en peso: cobre (Cu): 0,01 % -0,30 % (p. ej., 0,05 % - 0,30 %); hierro (Fe): 0,05 % - 0,40 % (p. ej., 0,1 % - 0,4 %, 0,2 % - 0,4 %, 0,05 % - 0,33 %, 0,2 % - 0,33 % o 0,27 % - 0,33 %); magnesio (Mg): 0,05 % - 0,8 % (p. ej., 0,1 % - 0,8 %, 0,3 % - 0,8 %, 0,3 % - 0,6 %, 0,3 % - 0,52 %, 0,46 % - 0,52 % o 0,46 % - 0,8 %) ; manganeso (Mn): 0,001 % - 2,0 % (p. ej., 0,1 % - 2,0 %, 0,5 % -2,0 %, 1,0 % - 2,0 %, 1,5 % - 2,0 %, 0,5 % - 1,8 %, 1,0 % - 1,8 %, 1,5 % - 1,8 % o 1,67 % - 1,8 %); silicio (Si): 0,05 % - 0,25 % (p. ej., 0,10 % - 0,30 %, 0,10 % - 0,23 %, 0,17 % - 0,30 % o 0,17 % - 0,23 %); titanio (Ti): 0,001 % - 0,20 % (p. ej., 0,01 % - 0,20 %, 0,05 % - 0,20 %, 0,1 % - 0,20 %, 0,12 % - 0,20 %, 0,01 % - 0,17 %, 0,5 % - 0,17 %, 0,1 % -0,17 % o 0,12 % - 0,17 %); zinc (Zn): 0,001 % - 0,20 % (p. ej., 0,01 % - 0,20 %, 0,05 % - 0,20 %, 0,1 % - 0,20 %, 0,12 % - 0,20 %, 0,01 % - 0,17 %, 0,5 % - 0,17 %, 0,1 % - 0,17 % o 0,12 % - 0,17 %); cromo (Cr): 0 % - 0,05 % (p. ej., 0 % - 0,01 %); plomo (Pb): 0 % - 0,005 %; calcio (Ca): 0 % - 0,03 %; cadmio (Cd): 0 % - 0,004 % (p. ej., 0,001 % -0,004 % o 0,001 % - 0,01 %); litio (Li): 0 % - 0,0001 % (p. ej., 0,00005 % - 0,0001 %, 0,00008 % - 0,0001 % o 0,00005 % - 0,001 %); y sodio (Na): 0 % - 0,0005 % (p. ej., 0,001 % - 0,0005 %). Otros elementos pueden estar presentes como impurezas a niveles del 0,03 % individualmente, con las impurezas totales sin exceder el 0,10 %. El resto es aluminio.
Las aleaciones contienen lo siguiente, todo en % en peso: Cu: 0,01 % - 0,30 %, Fe: 0,05 % - 0,40 %, Mg: 0,05 % -0,8 %, Mn: 0,001 % - 2,0 %, Si: 0,05 % - 0,25 % , Ti: 0,001 % - 0,20 %, Zn: 0,001 % - 0,20 %, Cr: 0 % - 0,05 %, Pb: 0 % - 0,005 %, Ca: 0 % - 0,03 %, Cd: 0 % - 0,004 %, Li : 0 % - 0,0001 % y Na: 0 % - 0,0005 %. Otros elementos pueden estar presentes como impurezas a niveles del 0,03 % individualmente, con las impurezas totales sin exceder el 0,10 %. El resto es aluminio.
En algunos ejemplos, las aleaciones contienen lo siguiente, todo en % en peso: Cu: 0,05 % - 0,30 %, Fe: 0,27 % -0,33 %, Mg: 0,46 % - 0,52 %, Mn: 1,67 % - 1,8 %, Si: 0,17 % - 0,23 %, Ti: 0,12 % - 0,17 %, Zn: 0,12 % - 0,17 %, Cr: 0 % - 0,01 %, Pb: 0 % - 0,005 %, Ca: 0 % - 0,03 %, Cd: 0 % - 0,004 %, Li: 0 % - 0,0001 % y Na: 0 % - 0,0005 %. Otros elementos pueden estar presentes como impurezas a niveles del 0,03 % individualmente, con las impurezas totales sin exceder el 0,10 %. El resto es aluminio.
En un caso, las aleaciones contienen Cu: 0,07 %, Fe: 0,3 %, Mg: 0,5 %, Mn: 1,73 %, Si: 0,2 %, Ti: 0,15 %, Zn: 0,15 %, otros elementos 0,03 % individualmente y 0,10 % total, siendo el resto aluminio.
Las aleaciones descritas en la presente memoria incluyen cobre (Cu) en una cantidad del 0,01 % al 0,30 %. Por ejemplo, las aleaciones pueden incluir 0,01 %, 0,02 %, 0,03 %, 0,04 %, 0,05 %, 0,06 %, 0,07 %, 0,08 %, 0,09 %, 0,10 %, 0,11 %, 0,12 %, 0,13 %, 0,14 %, 0,15 %, 0,16 %, 0,17 %, 0,18 %, 0,19 %, 0,20 %, 0,21 %, 0,22 %, 0,23 %, 0,24 %, 0,25 %, 0,26 %, 0,27 %, 0,28 %, 0,29 %, 0,30 % Cu. En algunos ejemplos, el Cu, en solución sólida, puede aumentar la resistencia de las aleaciones de aluminio descritas en la presente memoria. El Cu normalmente no forma precipitados gruesos en las aleaciones de aluminio; sin embargo, el Cu puede precipitar a temperaturas de laminación en caliente o de recocido (p. ej., 300 °C - 500 °C), dependiendo de la concentración de Cu presente. En condiciones de equilibrio y con un contenido de Cu como se describe en la presente memoria, el Cu reduce la solubilidad sólida del Mn formando una fase intermetálica de AlMnCu. El crecimiento de partículas de AlMnCu se produce durante la homogeneización de una aleación de aluminio fundido y antes del laminado en caliente, en las condiciones que se describen a continuación.
Las aleaciones descritas en la presente memoria incluyen hierro (Fe) en una cantidad del 0,05 % - 0,40 %. Por ejemplo, las aleaciones pueden incluir 0,05 %, 0,06 %, 0,07 %, 0,08 %, 0,09 %, 0,10 %, 0,11 %, 0,12 %, 0,13 %, 0,14 %, 0,15 %, 0,16 %, 0,17 %, 0,18 %, 0,19 %, 0,20 %, 0,21 %, 0,22 %, 0,23 %, 0,24 %, 0,25 %, 0,26 %, 0,27 %, 0,28 %, 0,29 %, 0,30 %, 0,31 %, 0,32 %, 0,33 %, 0,34 %, 0,35 %, 0,36 %, 0,37 %, 0,38 %, 0,39 % o 0,40 % de Fe. En algunos ejemplos, el Fe puede formar parte de constituyentes intermetálicos que pueden contener Mn, Si y otros elementos. La incorporación de Fe en las cantidades descritas en la presente memoria puede controlar la formación de constituyentes intermetálicos gruesos.
Las aleaciones descritas en la presente memoria incluyen magnesio (Mg) en una cantidad del 0,05 % - 0,8 %. Por ejemplo, las aleaciones pueden incluir 0,05 %, 0,06 %, 0,07 %, 0,08 %, 0,09 %, 0,10 %, 0,11 %, 0,12 %, 0,13 %, 0,14 %, 0,15 %, 0,16 %, 0,17 %, 0,18 %, 0,19 %, 0,20 %, 0,21 %, 0,22 %, 0,23 %, 0,24 %, 0,25 %, 0,26 %, 0,27 %, 0,28 %, 0,29 %, 0,30 %, 0,31 %, 0,32 %, 0,33 %, 0,34 %, 0,35 %, 0,36 %, 0,37 %, 0,38 %, 0,39 %, 0,40 %, 0,41 %, 0,42 %, 0,43 %, 0,44 %, 0,45 %, 0,46 %, 0,47 %, 0,48 %, 0,49 %, 0,50 %, 0,51 %, 0,52 % , 0,53 %, 0,54 %, 0,55 %, 0,56 %, 0,57 %, 0,58 %, 0,59 %, 0,60 %, 0,61 %, 0,62 %, 0,63 %, 0,64 %, 0,65 %, 0,66 %, 0,67 %, 0,68 %, 0,69 %, 0,70 %, 0,71 %, 0,72 %, 0,73 %, 0,74 %, 0,75 %, 0,76 %, 0,77 %, 0,78 %, 0,79 % o 0,80 % de Mg. En algunos ejemplos, el Mg puede aumentar la resistencia de la aleación de aluminio a través del fortalecimiento de la solución sólida. El Mg puede coordinarse con el Si y Cu presentes en las aleaciones de aluminio descritas en la presente memoria, proporcionando una aleación endurecible por envejecimiento. En algunos casos, grandes cantidades de Mg (p. ej., por encima de los intervalos enumerados en la presente memoria) pueden reducir la resistencia a la corrosión de una aleación de aluminio y pueden reducir la temperatura de fusión de la aleación de aluminio. Por lo tanto, el Mg debería estar presente en las cantidades descritas en la presente memoria para aumentar la resistencia sin disminuir la resistencia a la corrosión y sin disminuir la temperatura de fusión de la aleación de aluminio.
Las aleaciones descritas en la presente memoria incluyen manganeso (Mn) en una cantidad de 0,001 % - 2,0 %. Por ejemplo, las aleaciones pueden incluir 0,001 %, 0,005 %, 0,01 %, 0,05 %, 0,1 %, 0,5 %, 1,0 %, 1,1 %, 1,2 %, 1,3 %, 1,4 %, 1,5 %, 1,6 %, 1,65 %, 1,66 %, 1,67 %, 1,68 %, 1,69 %, 1,70 %, 1,71 %, 1,72 %, 1,73 %, 1,74 %, 1,75 %, 1,76 %, 1,77 %, 1,78 %, 1,79 %, 1,80 %, 1,81 %, 1,82 %, 1,83 %, 1,84 %, 1,85 %, 1,86 %, 1,87 %, 1,88 %, 1,89 %, 1,9 %, 1,91 %, 1,92 %, 1,93 %, 1,94 %, 1,95 %, 1,96 %, 1,97 %, 1,98 %, 1,99 % , o 2,0 % de Mn. El Mn puede aumentar la resistencia del aluminio a través del fortalecimiento de la solución sólida. El Mn puede formar dispersiones de compuestos intermetálicos con aluminio. Un contenido más alto de Mn, por ejemplo, en combinación con cantidades de Fe como se describe en la presente memoria, puede conducir a la formación de constituyentes intermetálicos de Mn-Fe gruesos.
Las aleaciones descritas en la presente memoria incluyen silicio (Si) en una cantidad del 0,05 % - 0,25 %. Por ejemplo, la aleación puede incluir 0,05 %, 0,06 %, 0,07 %, 0,08 %, 0,09 %, 0,10 %, 0,11 %, 0,12 %, 0,13 %, 0,14 %, 0,15 %, 0,16 %, 0,17 %, 0,18 %, 0,19 %, 0,20 %, 0,21 %, 0,22 %, 0,23 %, 0,24 % o 0,25 % de Si. El contenido de Si se controla cuidadosamente, ya que el contenido de Si puede reducir la temperatura de fusión de las aleaciones de aluminio como se describe en la presente memoria. La inclusión de Si en las cantidades descritas en la presente memoria puede conducir a la formación de dispersoides de AlMnSi, dando como resultado una resistencia mejorada de las aleaciones de aluminio.
Las aleaciones descritas en la presente memoria incluyen titanio (Ti) en una cantidad de 0,001 % - 0,20 %. Por ejemplo, las aleaciones pueden incluir 0,001 %, 0,005 %, 0,010 %, 0,05 %, 0,10 %, 0,11 %, 0,12 %, 0,13 %, 0,14 % 0,15 %, 0,16 %, 0,17 %, 0,18 %, 0,19 % o 0,20 % de Ti. Cuando se incluye en las cantidades descritas en la presente memoria, el Ti mejora la resistencia a la corrosión de las aleaciones de aluminio descritas en la presente memoria. En algunos casos, el Ti se incorpora en las cantidades descritas en la presente memoria para mantener la ductilidad de las aleaciones de aluminio. Cuando se usa en cantidades superiores a las descritas en la presente memoria, el Ti puede afectar a la ductilidad de la aleación formada, que es necesaria para la fabricación de ciertos productos, tales como los tubos.
Las aleaciones descritas en la presente memoria incluyen zinc (Zn) en una cantidad de 0,001 % - 0,20 %. Por ejemplo, las aleaciones pueden incluir 0,001 %, 0,005 %, 0,010 %, 0,05 %, 0,10 %, 0,11 %, 0,12 %, 0,13 %, 0,14 % 0,15 %, 0,16 %, 0,17 %, 0,18 %, 0,19 % o 0,20 % de Zn. En algunos ejemplos, el Zn incluido en la aleación en una concentración como se describe en la presente memoria puede permanecer en solución sólida y aumentar la resistencia a la corrosión. En algunos casos, el Zn incorporado a una concentración superior al 0,20 % puede aumentar la corrosión intergranular o puede acelerar la corrosión, por ejemplo, en las condiciones de acoplamiento galvánico.
Las aleaciones descritas en la presente memoria incluyen cromo (Cr) en una cantidad de 0 % - 0,05 %. Por ejemplo, las aleaciones pueden incluir 0,001 %, 0,002 %, 0,003 %, 0,004 %, 0,005 %, 0,006 %, 0,007 %, 0,008 %, 0,009 %, 0,01 %, 0,02 %, 0,03 %, 0,04 % o 0,05 % de Cr . En algunos ejemplos, el Cr no está presente (es decir, 0 %).
Las aleaciones descritas en la presente memoria incluyen plomo (Pb) en una cantidad de 0 % - 0,005 %. Por ejemplo, las aleaciones pueden incluir 0,001 %, 0,002 %, 0,003 %, 0,004 % o 0,005 % de Pb. En algunos ejemplos, el Pb no está presente (es decir, 0 %).
Las aleaciones descritas en la presente memoria incluyen calcio (Ca) en una cantidad de 0 % - 0,03 %. Por ejemplo, las aleaciones pueden incluir 0,01 %, 0,02 % o 0,03 % de Ca. En algunos ejemplos, Ca no está presente (es decir, 0 %).
Las aleaciones descritas en la presente memoria incluyen cadmio (Cd) en una cantidad de 0 % - 0,004 %. Por ejemplo, las aleaciones pueden incluir 0,001 %, 0,002 %, 0,003 % o 0,004 % de Cd. En algunos ejemplos, el Cd no está presente (es decir, 0 %).
Las aleaciones descritas en la presente memoria incluyen litio (Li) en una cantidad de 0 % - 0,0001 %. Por ejemplo, las aleaciones pueden incluir 0,00005 % o 0,0001 % de Li. En algunos ejemplos, el Li no está presente (es decir, 0 %).
Las aleaciones descritas en la presente memoria incluyen sodio (Na) en una cantidad de 0 % - 0,0005 %. Por ejemplo, las aleaciones pueden incluir 0,0001 %, 0,0002 %, 0,0003 %, 0,0004 % o 0,0005 % de Na. En algunos ejemplos, el Na no está presente (es decir, 0 %).
Propiedades de la aleación
Las aleaciones descritas en la presente invención tienen una alta tasa de endurecimiento por deformación. La resistencia de la aleación en el temple laminado es significativamente mayor, lo que hace que la aleación sea útil para aplicaciones que no requieren conformabilidad. La aleación se puede utilizar con o sin una capa de revestimiento.
Las aleaciones descritas en la presente memoria son adecuadas para reemplazar el cobre en una variedad de aplicaciones que incluyen aplicaciones de fontanería, aplicaciones HVAC&R, aplicaciones automotrices, aplicaciones industriales, aplicaciones de transporte, aplicaciones electrónicas, aplicaciones aeroespaciales, aplicaciones ferroviarias, aplicaciones de embalaje u otras. Las aleaciones descritas en la presente memoria se pueden usar, por ejemplo, en equipos HVAC&R, incluso en intercambiadores de calor. Cuando se forman en tubos, los componentes típicamente se ensamblan mecánicamente con un área pequeña en el extremo, que se suelda con llama a una curva de retorno. La soldadura con llama exige que el tubo tenga una temperatura de solidificación significativamente más alta que el material de relleno para que el tubo no se funda con el material de relleno utilizado en la soldadura. La aleación descrita en la presente memoria tiene buenas propiedades mecánicas y químicas, incluida una alta temperatura de solidificación, lo que la hace utilizable con diferentes tipos de cargas de soldadura.
Las aleaciones descritas en la presente memoria tienen una resistencia a la corrosión suficiente para pasar una prueba de corrosión de prueba de ácido acético en agua de mar (SWAAT) de 28 días. Cuando las aleaciones se transforman en tubería de intercambiador de calor, incluida tubería de micropuerto, producen por sí mismas suficiente resistencia a la corrosión, eliminando así cualquier necesidad de la etapa convencional de pulverización térmica de zinc.
Cuando se combina con un material de aleta de una aleación de aluminio de la serie 1xxx o la serie 7xxx, las aleaciones descritas en la presente memoria tienen mejor resistencia a la corrosión que el cobre. El material de la aleta es de sacrificio para el tubo. Las aleaciones descritas en la presente memoria superan al cobre en las pruebas de corrosión SWAAT. Como se muestra en los Ejemplos, las muestras de la aleación de la invención con una aleta formada a partir de una aleación de aluminio de la serie 1xxx o de la serie 7xxx tienen una corrosión limitada o nula en la aleación de la invención. Sin embargo, las muestras de cobre con una aleta formada a partir de una aleación de aluminio de la serie 1xxx o la serie 7xxx provocan una corrosión significativa del cobre después de dos semanas de exposición.
Procedimientos de preparación y procesamiento
Fundición
La aleación descrita en la presente memoria se puede fundir usando un procedimiento de fundición conocido por los expertos en la materia. Por ejemplo, el procedimiento de fundición puede incluir un procedimiento de fundición Direct Chill (DC). El procedimiento de fundición de CC se realiza según los estándares comúnmente usados en la industria del aluminio, como es conocido por los expertos en la materia. Opcionalmente, el procedimiento de fundición puede incluir un procedimiento de fundición continuo (CC). El procedimiento de fundición puede incluir opcionalmente cualquier otro procedimiento de fundición comercial que utilice fundición con rodillos. Opcionalmente, la aleación de aluminio fundido se puede cortar. A continuación, la aleación de aluminio fundido se puede someter a otras etapas de procesamiento. Por ejemplo, los procedimientos de procesamiento como se describen en la presente memoria pueden incluir las etapas de homogeneización, laminación en caliente, laminación en frío y/o recocido.
Homogeneización
La etapa de homogeneización puede incluir calentar una aleación de aluminio fundido como se describe en la presente memoria para alcanzar una temperatura de homogeneización de, o al menos, 480 °C. Por ejemplo, la aleación de aluminio fundido se puede calentar a una temperatura de al menos 480 °C, al menos 490 °C, al menos 500 °C, al menos 510 °C, al menos 520 °C, al menos 530 °C, al menos 540 °C, al menos 550 °C, o cualquier punto intermedio. En algunos casos, la velocidad de calentamiento a la temperatura de homogeneización puede ser de 100 °C/hora o menos, 75 °C/hora o menos, 50 °C/hora o menos, 40 °C/hora o menos, 30 °C/hora o menos, 25 °C/hora o menos, 20 °C/hora o menos, 15 °C/hora o menos, o 10 °C/hora o menos.
A continuación, se deja en remojo la aleación de aluminio fundido (es decir, se mantiene a la temperatura indicada) durante un período de tiempo. Según un ejemplo no limitativo, la aleación de aluminio fundido se deja en remojo durante hasta 10 horas (p. ej., de 10 minutos a 10 horas, inclusive). Por ejemplo, la aleación de aluminio fundido se puede remojar a una temperatura de al menos 520 °C durante 10 minutos, 20 minutos, 30 minutos, 1 hora, 2 horas, 3 horas, 4 horas, 5 horas, 6 horas, 7 horas, 8 horas, 9 horas, 10 horas o cualquier punto intermedio.
Laminado en caliente
Después de la etapa de homogeneización, se realiza una etapa de laminación en caliente para producir un producto de calibre intermedio (p. ej., una hoja o una placa). En ciertos casos, la aleación de aluminio fundido se puede laminar en caliente a un calibre de 2 mm a 15 mm de espesor (p. ej., de 2,5 mm a 10 mm de espesor). Por ejemplo, la aleación de aluminio fundido se puede laminar en caliente a un calibre de 2 mm de espesor, calibre de 2,5 mm de espesor, calibre de 3 mm de espesor, calibre de 3,5 mm de espesor, calibre de 4 mm de espesor, calibre de 5 mm de espesor, calibre de 6 mm de espesor, calibre de 7 mm de espesor, calibre de 8 mm de espesor, calibre de 9 mm de espesor, calibre de 10 mm de espesor, calibre de 11 mm de espesor, calibre de 12 mm de espesor, calibre de 13 mm de espesor, calibre de 14 mm de espesor o calibre de 15 mm de espesor.
Laminado en frío
Se realiza una etapa de laminado en frío después de la etapa de laminado en caliente. La hoja de calibre intermedio de la etapa de laminación en caliente se lamina en frío hasta una hoja de calibre final. En ciertos aspectos, el producto laminado se lamina en frío hasta un espesor de 0,2 mm a 2,0 mm, 0,3 mm a 1,5 mm o 0,4 mm a 0,8 mm. En ciertos aspectos, la hoja de calibre intermedio se lamina en frío a 2 mm o menos, 1,5 mm o menos, 1 mm o menos, 0,5 mm o menos, 0,4 mm o menos, 0,3 mm o menos, 0,2 mm o menos, o 0,1 mm o menos. Por ejemplo, el producto de calibre intermedio se puede laminar en frío a 0,1 mm, 0,2 mm, 0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm, 0,6 mm, 0,7 mm, 0,8 mm, 0,9 mm, 1,0 mm, 1,1 mm, 1,2 mm, 1,3 mm, 1,4 mm, 1,5 mm, 1,6 mm, 1,7 mm, 1,8 mm, 1,9 mm o 2,0 mm, o cualquier punto intermedio.
Recocido
El procedimiento incluye una etapa de recocido posterior. La etapa de recocido se puede realizar en la hoja de aleación de aluminio de calibre final o después de una pasada final en un laminador en frío. La etapa de recocido puede incluir calentar la hoja desde temperatura ambiente a una temperatura de 230 °C a 370 °C (p. ej., de 240 °C a 360 °C, de 250 °C a 350 °C, de 265 °C a 345 °C, o de 270 °C a 320 °C). La hoja puede dejarse en remojo a la temperatura durante un período de tiempo. En ciertos aspectos, la hoja se deja en remojo hasta aproximadamente 6 horas (p. ej., de 10 segundos a 6 horas, inclusive). Por ejemplo, la hoja se puede dejar en remojo a una temperatura de 230 °C a 370 °C durante 15 segundos, 30 segundos, 45 segundos, 1 minuto, 5 minutos, 10 minutos, 15 minutos, 20 minutos, 30 minutos, 1 hora, 2 horas, 3 horas, 4 horas, 5 horas, 6 horas o en cualquier punto intermedio.
Procedimientos de uso
Las aleaciones y procedimientos descritos en la presente memoria se pueden usar en aplicaciones industriales que incluyen piezas de sacrificio, disipación de calor, embalaje y materiales de construcción. Las aleaciones descritas en la presente memoria se pueden emplear como material de aletas industriales para intercambiadores de calor. El material de aletas industriales puede proporcionarse de manera que sea más resistente a la corrosión que las aleaciones de material de aletas industriales empleadas actualmente (p. ej., AA7072 y AA1100) y todavía se corroerá preferentemente protegiendo otras piezas metálicas incorporadas en un intercambiador de calor. Las aleaciones de aluminio descritas en la presente memoria son sustitutas adecuadas de los metales usados convencionalmente en unidades HVAC&R de interior y exterior. Las aleaciones de aluminio descritas en la presente memoria proporcionan un mejor comportamiento frente a la corrosión y una mayor resistencia en comparación con las aleaciones actualmente empleadas.
Las aleaciones descritas en la presente memoria pueden reemplazar al cobre en cualquier aplicación para la que sea adecuado el cobre. Por ejemplo, las aleaciones descritas en la presente memoria se pueden utilizar como tubos redondos para sustituir los tubos redondos de cobre, con o sin una capa de revestimiento. Un enfoque alternativo es sustituir los tubos de aluminio de extrusión multi-puerto (MPE), que también se denominan tubos de micro-canal, por tubos de cobre redondos. El tubo de micro-canal también se conoce como intercambiador de calor de aluminio soldado.
Los siguientes ejemplos servirán para ilustrar más la presente invención sin constituir, sin embargo, ninguna limitación de la misma. Durante los estudios descritos en los siguientes ejemplos, se continuó con procedimientos convencionales, a menos que se indique lo contrario.
Ejemplos
Materiales
Las composiciones de las cinco aleaciones utilizadas en las siguientes secciones experimentales se presentan en la Tabla 1, siendo el resto aluminio. El intervalo de composición de la aleación A ejemplar de la invención estaba dentro de la siguiente especificación: 1,7-1,8 % de Mn, 0,46-0,52 % de Mg, 0,05-0,07 % de Cu, 0,27-0,33 % de Fe, 0,17­ 0,23 % de Si, 0,12-0,17 % de Ti, 0,12-0,17 % de Zn, impurezas inevitables, con el Al restante.
Se utilizó el siguiente procedimiento de fabricación para las aleaciones. Se cortó un lingote producido por fundición DC y posteriormente se calentó a 520 °C en 12 horas. El lingote se puso en remojo a 520 °C durante 6 horas. El lingote se laminó en caliente hasta un calibre de 2,5 mm. La hoja laminada en caliente se laminó posteriormente en frío hasta el espesor de calibre final requerido de 0,4 a 0,8 mm. Todas las muestras se probaron en estado completamente recocido. Las muestras comparadas estaban todas en temple O.
Tabla 1
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Ejemplo 1: Propiedades mecánicas de las aleaciones
Se determinaron las propiedades mecánicas para hojas de la aleación A ejemplar y varias aleaciones de comparación. La prueba se llevó a cabo con las aleaciones en temple O. Las muestras se fabricaron según las normas ASTM B557. Se probaron tres muestras de cada variante de aleación y se notificaron los valores promedio. Para obtener resultados consistentes, las muestras se fabricaron con una rugosidad de borde de 0,5 Ra. La aleación A ejemplar tenía una resistencia máxima a la tracción (UTS) de 175 MPa. Todas menos una de las aleaciones de comparación tenían UTS más baja que la de la aleación A ejemplar. La figura 1 muestra UTS para la aleación A ejemplar y las aleaciones de comparación. La aleación A ejemplar tenía un límite elástico (YS) de aproximadamente 75 MPa. Todas menos una de las aleaciones de comparación tenían YS más bajo que el de la aleación A ejemplar. Los resultados de la prueba YS también se muestran en la figura 1. La aleación A ejemplar tenía un porcentaje de alargamiento (EI) de aproximadamente el 15 %, como se muestra en la figura 1.
Ejemplo 2: Propiedades de corrosión
Se utilizó una aleta de aleación de aluminio AA7072 para evaluar los valores de corrosión de la aleación A ejemplar y las aleaciones de comparación. Los valores de corrosión potencial de circuito abierto ("potenciales de corrosión") se midieron utilizando ASTM G69. La aleación A ejemplar tenía un potencial de corrosión de -735 mV, que era similar a los potenciales de corrosión de las otras aleaciones probadas. La Tabla 2 muestra los resultados de esta prueba para todas las aleaciones. Se espera que la diferencia en el potencial de corrosión entre la aleación del tubo de aluminio y la aleación de la aleta sea inferior a 150 mV para que la aleta actúe de manera sacrificada y proteja al tubo de la corrosión.
La conductividad se probó según la Norma Internacional de Cobre Recocido (IACS). La aleación A ejemplar tenía una conductividad media de aproximadamente el 43,4 % basada en IACS, que es suficiente para proporcionar una buena transferencia de calor en la unidad. La Tabla 2 incluye datos IACS para todas las aleaciones probadas.
Se utilizó calorimetría diferencial de barrido (DSC) para determinar las temperaturas de solidificación y líquida para la aleación A ejemplar, así como las aleaciones de comparación y un material de relleno conocido, 718 AlSi. Esas temperaturas, así como la diferencia entre la aleación de solidificación y el líquido de relleno 718 AlSi se muestran en la Tabla 2. Las temperaturas notificadas aquí están normalizadas frente a una aleación de aluminio puro al 99,999 %. Cuanto mayor es la diferencia entre una aleación de solidificación y un líquido de relleno, más estable es un procedimiento de unión industrial que involucra el material de relleno. Se requiere una temperatura de solidificación más alta de la aleación A ejemplar para que el tubo no se funda durante la soldadura a otro componente de la unidad de intercambiador de calor. El delta entre la aleación ejemplar A de solidificación y el líquido 718 AlSi es de 65 °C, que es adecuada para procedimientos de unión, tales como la soldadura con llama.
Tabla 2
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Ejemplo 3: Prueba de corrosión con ácido acético en agua de mar (SWAAT)
La aleación A ejemplar y las aleaciones de comparación 3005M, 3104M, 5052M y 3003M se formaron y probaron con AA7072 fijadas a las aleaciones ejemplares y de comparación formadas (utilizadas para crear una aleta para la evaluación de los rendimientos de corrosión de las aleaciones bajo la prueba SWAAT). La prueba SWAAT se llevó a cabo según ASTM G85 Anexo 3. Se utilizó agua de mar sintética acidificada a pH 2.8 - 3.0 (42 g/L de sal marina sin. 10 ml/L de ácido acético glacial). Posteriormente, las muestras se limpiaron en ácido nítrico al 50 % durante 1 hora y se examinaron para detectar corrosión en tres lugares diferentes.
Las figuras 2-7 muestran los resultados de una prueba SWAAT para la aleación A ejemplar y las aleaciones de comparación después de 1 semana (figuras 2, 3 y 4) y 4 semanas (figuras 5, 6 y 7) de exposición. En las figuras 2, 3, 5 y 6, solo las superficies superiores estaban en contacto con la aleta. Solo las áreas debajo de la aleta se consideran para la evaluación de la corrosión. Después de una semana (figuras 2, 3 y 4), pocas aleaciones mostraron actividad de corrosión y la actividad fue más intensa en áreas alejadas de las abrazaderas. Después de cuatro semanas (figuras 5, 6 y 7), las aleaciones mostraron cierta actividad de corrosión en las áreas debajo de la aleta y lejos de las abrazaderas. Como se muestra en las figuras 2-7, la aleación A ejemplar mostró mucha menos corrosión por picaduras en comparación con las otras aleaciones probadas.
Se utilizó una escala cualitativa para evaluar la gravedad de la corrosión después de que las muestras se sometieron a las pruebas SWAAT. Las muestras se sometieron a pruebas de corrosión SWAAT (ASTM G85) durante una exposición de 4 semanas y se examinaron para caracterizar el comportamiento de corrosión después de 1 y 4 semanas. La gravedad de la corrosión se caracterizó en una escala de cero a diez, donde cero indica una corrosión alta y diez indica una corrosión baja o nula. La resistencia a la corrosión y los resultados de resistencia se presentan en la Tabla 3. Las composiciones de aleación probadas se muestran en la Tabla 1.
Tabla 3
Figure imgf000010_0001
Según las propiedades mecánicas y las pruebas de corrosión, la aleación A ejemplar tuvo la mejor combinación general de resistencia, resistencia a la corrosión, potencial químico y temperatura de solidificación. La aleación 3005 tenía buena resistencia a la corrosión, pero bajas propiedades mecánicas. La aleación 3104 tenía buena resistencia y conformabilidad, pero baja resistencia a la corrosión en áreas alejadas del contacto con la aleta 7072. La aleación 3104 también tiene un alto contenido de Mg y una baja temperatura de solidificación, lo que puede ser un problema durante la soldadura. La aleación 5052 tenía una excelente combinación de fuerza y resistencia a la corrosión pero muy bajo contenido de solidificación y muy alto contenido de Mg, haciéndola vulnerable a la fusión durante la soldadura con llama. La aleación 5052 también tiene poca soldabilidad. La aleación 3003 tenía buena resistencia a la corrosión, pero baja resistencia.
También se llevaron a cabo ensayos SWAAT (i) comparando una aleta de AA7072 en una aleación A ejemplar y en cobre y (ii) comparando una aleta de AA1100 en una aleación A ejemplar y en cobre. Los resultados se muestran en las figuras 8 y 9. Solo las áreas debajo de la aleta se consideraron para el análisis de corrosión. El panel A de la figura 8 muestra la corrosión 810 del cobre con una aleta AA7072. El panel B de la Figura 8 muestra la corrosión 810 del cobre con una aleta AA1100. El panel A de la figura 9 muestra la corrosión de la aleación A ejemplar con una aleta AA7072. El panel B de la figura 9 muestra la corrosión de la aleación A ejemplar con una aleta AA1100. Las aletas 7072 y 1100 de la aleación A ejemplar sobrevivieron después de 4 semanas de exposición en una solución SWAAT. El cobre junto con 7072 y 1100 mostró una actividad de corrosión grave después de dos semanas de exposición en solución SWAAT y las aletas se corroyeron por completo, lo que indica la actividad de corrosión galvánica grave entre el tubo de cobre y la aleta de aluminio.
Ejemplo 4: Prueba de capacidad de flexión de aleaciones
La prueba de capacidad de flexión se realizó utilizando la prueba Wrap Bend y la prueba Flat Hem. Las pruebas de Wrap Bend se llevaron a cabo en un mandril de 0,002 pulgadas (radio más agudo) para comprobar la capacidad de flexión. La prueba Flat Hem se utiliza para establecer la capacidad de flexión de la aleación basándose en una flexión completa de 180°. Las muestras se clasifican según el aspecto de la superficie doblada y el aspecto de la superficie de dobladillo; sin grietas (véase la figura 10) o con grietas 1100 (véase la figura 11). La aleación A ejemplar mostró una buena superficie sin grietas y la R/T mínima notificada es 0,089 para la prueba de Wrap Bend, donde R indica el radio del mandril en pulgadas y T es el espesor de la muestra en pulgadas. Se asignó a las muestras una clasificación de superficie doblada (BSR) en una escala de uno a cinco. En base a estos resultados, la aleación A ejemplar mostró un rendimiento de flexión superior en comparación con las aleaciones de existencias de tubos comparativas.
También se realizaron pruebas de conformabilidad utilizando la prueba de Erichsen. La prueba de Erichsen mide la conformabilidad de la aleación bajo carga triaxial. Se fuerza un punzón sobre una hoja de aluminio hasta que se producen grietas. Los resultados de las pruebas de Erichsen se notifican en términos de desplazamiento del material antes de que se fracture.
Las muestras recocidas se sometieron a las pruebas de Erichsen y los resultados se presentan en la Tabla 4 para la aleación A ejemplar y las aleaciones comparativas. Basándose en estos resultados, la aleación A ejemplar se comporta bien en operaciones de plegado. La referencia para la comparación con la aleación A ejemplar es la aleación 5052M. La 5052M tiene una buena combinación de fuerza y resistencia a la corrosión; sin embargo, debido a su alto contenido de Mg, la soldadura es problemática. La 5052M tiene una baja diferencia entre la aleación de solidificación y el líquido de relleno, lo que causa problemas con la soldadura con llama, es decir, la aleación se fundirá con el relleno. Existe una mayor diferencia entre la aleación de solidificación y el líquido de relleno para la aleación A ejemplar y los materiales de relleno, por lo que la aleación A ejemplar proporciona un procedimiento industrial más estable.
Tabla 4
Figure imgf000011_0001
Se han descrito varias realizaciones de la invención en cumplimiento de los diversos objetivos de la invención. Debe reconocerse que estas realizaciones son meramente ilustrativas de los principios de la presente invención.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Una aleación de aluminio que comprende la siguiente composición: Cu: 0,01 % en peso - 0,30 % en peso, Fe:
0,05 % en peso - 0,40 % en peso, Mg: 0,05 % en peso - 0,8 % en peso, Mn: 0,001 % en peso - 2,0 % en peso , Si: 0,05 % en peso - 0,25 % en peso, Ti: 0,001 % en peso - 0,20 % en peso, Zn: 0,001 % en peso - 0,20 % en peso, Cr: 0 % en peso - 0,05 % en peso, Pb: 0 % en peso - 0,005 % en peso, Ca: 0 % en peso - 0,03 % en peso, Cd: 0 % en peso - 0,004 % en peso, Li: 0 % en peso - 0,0001 % en peso, Na: 0 % en peso - 0,0005 % en peso, otros elementos hasta 0,03 % en peso individualmente y hasta 0,10 % total, y el resto Al.
2. La aleación de aluminio de la reivindicación 1, que comprende la siguiente composición: Cu: 0,05 % en peso -0,10 % en peso, Fe: 0,27 % en peso - 0,33 % en peso, Mg: 0,46 % en peso - 0,52 % en peso, Mn: 1,67 % en peso - 1,8 % en peso, Si: 0,17 % en peso - 0,23 % en peso, Ti: 0,12 % en peso - 0,17 % en peso, Zn: 0,12 % en peso - 0,17 % en peso, Cr: 0 % en peso - 0,01 % en peso, Pb: 0 % en peso - 0,005 % en peso, Ca: 0 % en peso - 0,03 % en peso, Cd: 0 % en peso - 0,004 % en peso, Li: 0 % en peso - 0,0001 % en peso, Na: 0 % en peso -0,0005 % en peso, otros elementos hasta 0,03 % en peso individualmente y hasta 0,10 % en peso total, y el resto Al.
3. La aleación de aluminio de la reivindicación 2, en la que el Cu está presente en una cantidad del 0,07 %, el Fe está presente en una cantidad del 0,3 %, el Mg está presente en una cantidad del 0,5 %, el Mn está presente en una cantidad del 1,73 %, el Si es presente en una cantidad del 0,2 %, el Ti está presente en una cantidad del 0,15 % y el Zn está presente en una cantidad del 0,15 %.
4. La aleación de una cualquiera de las reivindicaciones 1 -3, en la que la aleación está en un temple H o en la que la aleación está en un temple O.
5. Un procedimiento para producir una aleación de aluminio, que comprende:
fundir una aleación de aluminio según la reivindicación 1 para formar una aleación de aluminio fundido; homogeneizar la aleación de aluminio fundido;
laminar en caliente la aleación de aluminio fundido para producir una hoja de calibre intermedio; laminar en frío la hoja de calibre intermedio para producir una hoja de calibre final; y
recocer la hoja de calibre final.
6. Un artículo de aluminio que comprende una aleación de aluminio de la reivindicación 1.
7. El artículo de aluminio de la reivindicación 6, en el que el artículo de aluminio comprende un componente intercambiador de calor.
8. El artículo de aluminio de la reivindicación 7, en el que el componente del intercambiador de calor comprende al menos uno de un radiador, un condensador, un evaporador, un refrigerador de aceite, un inter-refrigerador, un refrigerador de aire de carga, o un núcleo del calefactor o
en el que el componente del intercambiador de calor comprende un tubo.
9. El artículo de aluminio de la reivindicación 6, en el que el artículo de aluminio comprende una unidad interior de calefacción, ventilación, aire acondicionado y refrigeración (HVAC&R) o en el que el artículo de aluminio comprende una unidad exterior HVAC&R.
10. El artículo de aluminio de la reivindicación 6, en el que el artículo de aluminio comprende material de alcantarilla, tubería de riego o un vehículo marino.
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