ES2886072T3

ES2886072T3 - Procedimiento de fabricación de un tubo de aleación de cobre con excelente soldabilidad a alta temperatura

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Publication number: ES2886072T3
Application number: ES17796090T
Authority: ES
Inventors: Masato Arai; Yuta Arai; Mutsuki ISHIJIMA; Hayao EGUCHI; Yoshihito Ogasawara; Genjiro Hagino
Original assignee: Miyoshi Gokin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Miyoshi Gokin Kogyo Co Ltd
Priority date: 2016-05-13
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2021-12-16
Anticipated expiration: 2037-05-08
Also published as: WO2017195729A1; CN107709600B; EP3290540A4; CN107709600A; EP3290540A1; KR101985434B1; RU2686909C1; JP6063592B1; JP2017203205A; US20180304328A1; KR20180002789A; US10357813B2; EP3290540B1

Abstract

Un procedimiento para fabricar un tubo de aleación de cobre con excelente soldabilidad a alta temperatura, el procedimiento comprende: una etapa (S11) de disolución de calentamiento y mantenimiento de un material de extrusión tubular, hecho a partir de una aleación de cromo-circonio-cobre que tiene una composición que consiste en 0,5 a 1,5 % en masa de Cr, 0,02 a 0,20 % en masa de Zr, y los componentes restantes son impurezas inevitables y Cu, a una temperatura de disolución de 900 °C o superior, y luego templar con agua el material de extrusión tubular; a partir de entonces, una etapa (S21) del procedimiento principal que comprende un conjunto de etapas que incluyen una etapa (S12) del proceso de estirado para estirar el material de extrusión tubular para obtener un material estirado, y una etapa (S13) intermedia de recocido para calentar a una temperatura de recocido y luego templar con agua el material estirado; y una etapa (S14) de proceso de ajuste de estirar aún más el material estirado y establecer los tamaños promedio del grano de cristal en una sección (A1) transversal vertical a lo largo de un eje, así como en una sección (A2) transversal horizontal ortogonal al eje, a 50 micrómetros o menos cada uno; los tamaños promedio del grano de cristal de la sección (A1) transversal vertical y de la sección (A2) transversal horizontal se establecen cada uno en 100 micrómetros o más y la temperatura de recocido se fija en 900 °C o más después de la etapa de disolución, haciendo así que los tamaños promedio del grano de cristal de la sección transversal vertical y de la sección transversal horizontal sean de 100 micrómetros o menos después de la etapa de proceso de ajuste, y después de que el calentamiento se realice a 980 °C durante 30 minutos seguido de un enfriamiento por aire; en el que la etapa (S14) de proceso de ajuste realiza el proceso (S12) de estirado a una tasa de reducción del área de la superficie del 40% o más de la sección (A2) transversal horizontal.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de fabricación de un tubo de aleación de cobre con excelente soldabilidad a alta temperatura

Antecedente de la invención

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento para fabricar un tubo de aleación de cobre con una excelente soldabilidad a alta temperatura, y de manera particular se refiere a un procedimiento para fabricar un tubo de cobre hecho a partir de una aleación de cromo-circonio-cobre capaz de eliminar el engrasamiento de los granos de cristal, incluso a una alta temperatura de soldadura fuerte de 900 °C o superior, y el cual por lo tanto es excelente en propiedades mecánicas.

Descripción de la técnica antecedente

Los tubos de cobre que tienen una alta conductividad térmica se utilizan a menudo para las tuberías de refrigeración de agua y las tuberías de refrigerante de un intercambiador de calor. Se han realizado varios desarrollos en los tubos de aleación de cobre hechos a partir de una aleación de cobre con un componente de aleación añadido, particularmente desde el punto de vista de la resistencia a entornos especiales, incluyendo la resistencia al calor, la resistencia a la presión, y/o la resistencia a entornos corrosivos. A veces, es necesario que estos tubos tengan como una de sus propiedades una excelente resistencia al deterioro por la soldadura fuerte que se requiere para la integración en diversos dispositivos.

Por ejemplo, el Documento 1 de Patente divulga un tubo de aleación de cobre que está hecho a partir de una aleación a base de Cu-Co-P en general excelente en resistencia al calor, y libre de pérdida significativa de resistencia mecánica incluso por un tratamiento de soldadura fuerte a altas temperaturas de 800 °C o superiores, así como el procedimiento de fabricación del mismo. En primer lugar, una palanquilla de aleación a base de Cu-Co-P que tiene una composición de componentes de Co y P ajustada se calienta a una temperatura de 680 a 800 °C para llevar a cabo un tratamiento de homogeneización, posteriormente es extruido en caliente a una temperatura de 750 a 980 °C, y luego se enfría con agua para obtener un tubo extruido. Luego, este tubo extruido se enrolla y se reduce para obtener un tubo estirado (tubo liso) que tiene un tamaño predeterminado, y los depósitos se dispersan a través de un recocido intermedio en el cual el tubo estirado se mantiene a una temperatura de 400 a 700 °C durante cinco minutos a una hora. Además, el tubo estirado luego se reduce y se somete a un recocido final en el cual el tubo se mantiene a una temperatura de 500 a 750 °C durante aproximadamente cinco minutos a una hora para ablandar el tubo estirado endurecido y volver a dispersar los depósitos. En este caso, a pesar de que el recocido se realiza dos veces, este recocido no sólo sirve para reducir la distorsión para facilitar la distorsión, sino también para dispersar los depósitos. Como resultado, los depósitos tales como los compuestos de Co-P, los compuestos de (Co, Ni)-P, y similares pueden dispersarse de modo que actúen como granos de fijación para eliminar el engrosamiento de los granos de cristal.

El Documento 2 de Patente y el Documento 3 de Patente describen aleaciones de cromo-circonio-cobre (CuCrZr) del tipo de endurecimiento por precipitación que contienen aproximadamente un 1 % en masa de Cr y Zr, siendo la aleación del Documento 2 de Patente un material de electrodo que requiere resistencia al calor, alta resistencia a la temperatura, alta conductividad eléctrica, y alta conductividad térmica, y siendo la aleación del Documento 3 de Patente un material de resorte y un material de contacto para partes eléctricas y electrónicas que requiere además capacidad de trabajo por flexión, resistencia a la fatiga, y similares, respectivamente. Dicha aleación se calienta y se mantiene a una temperatura de disolución de 900 °C o superior, se templa con agua para obtener una solución sólida sobresaturada, formada en una forma predeterminada, se somete a un tratamiento de envejecimiento a una temperatura de entre 400 y 500 °C, y se utiliza para dispersar y precipitar depósitos finos y ajustar la resistencia mecánica.

El documento US 2011/0174417 A1 divulga una tubería, varilla, o alambre de aleación de cobre de alta resistencia y alta conductividad la cual está compuesta por una composición de aleación que contiene de 0,13 a 0,33% en masa de Co, de 0,044 a 0,097% en masa de P, de 0,005 a 0,80% en masa de Sn, y de 0,00005 a 0,0050% en masa de O, en la que un contenido [Co] en masa% de Co y un contenido [P] en masa% de P satisfacen una relación de 2,9<([Co]-0,007)/([P]-0,008)<6,1, y el resto incluye Cu e impurezas inevitables. La tubería, varilla o alambre de aleación de cobre de alta resistencia y conductividad se produce mediante un procedimiento que incluye un proceso de extrusión en caliente. La resistencia y la conductividad de la tubería, varilla o alambre de cobre de alta resistencia y conductividad se mejoran mediante la precipitación uniforme de un compuesto de Co y P y mediante la solución sólida de Sn.

TABERNIG ET AL, “ Improved CuCrZr/316L transition for plasma facing components”, FUSION ENGINEERING AND DESIGN, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, AMSTERDAM, NL, vol. 82, no. 15-24, doi:10.1016/J.FUSENGDES.2007.04.015, ISSN 0920-3796, paginas 1793 - 1798, XP022290651 divulga diferentes estrategias de soldadura para mejorar la transición tubular de CuCrZr a 316L en tuberías de refrigeración para componentes de revestimiento de plasma con refrigeración activa. Se han llevado a cabo experimentos de soldadura por haz de electrones en muestras tubulares utilizando diferentes materiales de relleno y adaptadores. Después de las pruebas no destructivas con penetrante de colorante y pruebas de estanqueidad con He, las muestras se sometieron a pruebas de tracción a temperatura ambiente y a 400 °C para seleccionar los candidatos más prometedores. Además, se tomaron muestras para un examen metalográfico con el fin de determinar la integridad de las soldaduras, la profundidad de penetración y el perfil de dureza a través de la soldadura. En el microscopio electrónico de barrido se estudió la microestructura de la soldadura y la formación de fases. Se obtuvieron buenos resultados mediante el uso de un relleno de Ni, un Inconel y un adaptador soldado explosivo. Las muestras probadas de estas variaciones cumplían los requisitos de resistencia de acuerdo con la memoria descriptiva del ITER y mostraban una transición mejorada en comparación con la solución actual de un adaptador de Ni puro. La selección final sería en base a los resultados de las pruebas de fatiga y torsión.

Documentos de Patentes

Documento 1 de patente: Solicitud de Patente Japonesa Abierta número 2013-100579

Documento 2 de patente: Solicitud de Patente Japonesa Abierta número H09-76074

Documento 3 de patente: Solicitud de Patente Japonesa Abierta número 2009-132965

Sumario de la invención

Problemas que se resolverán con la invención

En los últimos años, se ha demandado una alta eficiencia de energía para los generadores de potencia y similares, y se está realizando una gran cantidad de trabajo a temperaturas más altas. Bajo tales circunstancias, se puede considerar el uso de una aleación de CuCrZr excelente en fiabilidad a altas temperaturas para las tuberías de los intercambiadores de calor y similares. Sin embargo, los ejemplos de fabricación de un tubo de aleación que utiliza dicha aleación son todavía pocos y distantes entre sí.

Además, incluso en la unión de partes, en un dispositivo que requiera un funcionamiento a altas temperaturas tal como el descrito anteriormente, es posible aplicar un tratamiento de soldadura fuerte que utilice un material de soldadura fuerte que contenga un metal que tenga un punto de fusión alto, tal como el níquel, el cromo, o el tungsteno, el cual presente una alta fiabilidad a altas temperaturas. Sin embargo, la temperatura de dicho tratamiento de soldadura fuerte puede alcanzar 900 °C o más y, dependiendo del caso, aproximadamente 1.000 °C. Es decir, la temperatura es comparable a la zona de temperatura de un tratamiento de disolución de una aleación de cobre en general, incluida la aleación de cromo-circonio-cobre, y como tal causa problemas, en particular en el deterioro de la resistencia mecánica causado por el engrosamiento de los granos de cristal.

La presente invención se hizo a la luz de circunstancias tales como las descritas anteriormente, y por lo tanto es un objeto de la presente invención proporcionar un tubo de aleación de cobre que es un tubo estirado hecho a partir de una aleación de cromo-circonio-cobre, capaz de eliminar el deterioro de la resistencia mecánica y, en particular, el engrosamiento de los granos de cristal, incluso en una zona de temperatura comparable a la de un tratamiento de disolución, y que por lo tanto es excelente en la soldabilidad a alta temperatura, así como el procedimiento de fabricación del mismo.

Medios para resolver los problemas

En un tratamiento de soldadura fuerte a una temperatura alta comparable a la zona de temperatura de un tratamiento de disolución tal como el descrito anteriormente, una porción de las partículas precipitadas se puede disolver en la fase de origen y, por lo tanto, no se puede esperar la eliminación del engrosamiento de los granos de cristal por dicho efecto de fijación de las partículas precipitadas. Por lo tanto, los inventores de la presente invención, a la vez que observaban seriamente el comportamiento de la recristalización y el crecimiento de los granos de cristal a temperaturas más altas que la temperatura general de envejecimiento de aproximadamente 450 °C de una aleación de tipo endurecimiento por precipitación, llegaron a descubrir la presente invención. Es decir, la presente invención se logró tras el descubrimiento de que, con al menos una aleación de CuCrZr, el aumento de la temperatura de recocido durante el proceso de estirado en un grado considerablemente superior que la temperatura convencional permite la introducción de una distorsión en el proceso de estirado posterior, el cual elimina el engrosamiento de los granos de cristal tal como el descrito anteriormente.

Es decir, el procedimiento para fabricar un tubo de aleación de cobre con una excelente soldabilidad a alta temperatura de acuerdo con la presente invención comprende: una etapa de disolución de calentamiento y mantenimiento de un material de extrusión tubular, hecho a partir de una aleación de cromo-circonio-cobre que tiene una composición que consiste en 0,5 a 1,5 % en masa de Cr, 0,02 a 020 % en masa de Zr, y los componentes restantes son impurezas inevitables y Cu, a una temperatura de disolución de 900 °C o superior y, luego, templar con agua del material de extrusión tubular, a partir de entonces, una etapa del procedimiento principal que comprende un conjunto de etapas que incluyen una etapa del proceso de estirado para estirar el material de extrusión tubular para obtener un material estirado, y una etapa intermedia de recocido de calentamiento a una temperatura de recocido y, luego, templar con agua el material estirado; y una etapa de procedimiento de ajuste de estirar aún más el material estirado y establecer los tamaños promedio del grano de cristal en una sección transversal vertical a lo largo de un eje, así como en una sección transversal horizontal ortogonal al eje, a 50 micrómetros o menos cada uno. Los tamaños promedio del grano de cristal de la sección transversal vertical y de la sección transversal horizontal se establecen cada uno en 100 micrómetros o superior y la temperatura de recocido se establece en 900 °C o superior después de la etapa de disolución, haciendo así que los tamaños promedio del grano de cristal de la sección transversal vertical y de la sección transversal horizontal sean de 100 micrómetros o menos después de la etapa del procedimiento de ajuste, y después de que el calentamiento se realice a al menos 980 °C durante 30 minutos, seguido de un enfriamiento por aire; en el que la etapa del procedimiento de ajuste realiza el proceso de estirado a una tasa de reducción del área de superficie del 40% o superior de la sección transversal horizontal.

De acuerdo con dicha invención, el tamaño promedio del grano de cristal no aumenta significativamente incluso cuando el calentamiento se realiza en la zona de temperatura de un tratamiento de disolución de 900 °C o superior durante un tratamiento de soldadura fuerte, haciendo posible proporcionar un tubo de aleación de cobre capaz de eliminar el deterioro de la resistencia mecánica.

En la invención descrita anteriormente, en la etapa del proceso de estirado, el proceso de estirado se puede realizar con una tasa de reducción del área de superficie del 50% o mayor de la sección transversal horizontal. De acuerdo con dicha invención, se elimina de manera fiable el aumento del tamaño promedio del grano de cristal incluso en un tratamiento de soldadura fuerte a alta temperatura, haciendo posible proporcionar un tubo de aleación de cobre capaz de eliminar aún más el deterioro de la resistencia mecánica.

En la invención descrita anteriormente, en la etapa del procedimiento de ajuste, el proceso de estirado puede realizarse en una pluralidad de veces. Además, en la etapa del proceso de estirado, el proceso de estirado puede realizarse en una pluralidad de veces. De acuerdo con dicha invención, la distorsión causada por el proceso de estirado se puede ajustar, y se elimina de manera fiable un aumento del tamaño promedio del grano de cristal incluso en un tratamiento de soldadura fuerte a alta temperatura, haciendo posible proporcionar un tubo de aleación de cobre capaz de eliminar aún más el deterioro de la resistencia mecánica.

Además, en la invención descrita anteriormente, la etapa del procedimiento principal puede incluir el conjunto de etapas una pluralidad de veces. De acuerdo con dicha invención, la distorsión causada por el proceso de estirado y el recocido intermedio puede ajustarse, y se elimina de manera fiable el aumento del tamaño promedio del grano de cristal incluso en un tratamiento de soldadura fuerte a alta temperatura, haciendo posible proporcionar un tubo de aleación de cobre capaz de eliminar aún más el deterioro de la resistencia mecánica.

Además, en la invención descrita anteriormente, en la etapa de disolución, el material de extrusión tubular puede ser calentado después de ser preprocesado en un proceso de estirado. De acuerdo con dicha invención, es posible disminuir la tasa de procesamiento de la etapa del procedimiento principal y aumentar la eficiencia de la fabricación.

De acuerdo con dicha invención, el tamaño promedio del grano de cristal no aumenta significativamente incluso cuando se realiza el calentamiento en la zona de temperatura del tratamiento de disolución de 900 °C o superior durante un tratamiento de soldadura fuerte, haciendo posible que este material se utilice para una tubería de un intercambiador de calor de temperatura más alta o similar con un deterioro mínimo de la resistencia mecánica.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una tabla que muestra una composición de componentes de una aleación de cobre utilizada para un tubo de aleación de cobre de acuerdo con la presente invención.

La Figura 2 es un diagrama de flujo que muestra un procedimiento de fabricación de acuerdo con la presente invención.

La Figura 3 es una vista en sección transversal para describir un procedimiento de un proceso de estirado.

Las Figuras 4A y 4B son vistas en sección transversal para describir una tasa de procesamiento.

La Figura 5 es un diagrama que ilustra las direcciones de corte de las muestras observadas.

La Figura 6 es un diagrama de flujo que muestra un procedimiento para instalar el tubo de aleación de cobre en un dispositivo.

La Figura 7 es una tabla que muestra las condiciones de procesamiento de los ejemplos y un ejemplo comparativo del tubo de aleación de cobre de acuerdo con la presente invención.

La Figura 8 es una tabla que muestra los tamaños del grano de cristal de los ejemplos y del ejemplo comparativo del tubo de aleación de cobre de acuerdo con la presente invención.

Las Figuras 9A y 9B son imágenes estructurales de observaciones en sección transversal del tubo de aleación de cobre del Ejemplo 2.

Las Figuras 10A y 10B son imágenes estructurales de observaciones en sección transversal del tubo de aleación de cobre de las Figuras 9A y 9B después del tratamiento térmico.

La Figura 11 es un gráfico que muestra la relación entre la tasa de procesamiento y el tamaño del grano de cristal en una etapa del proceso de ajuste.

Descripción de las realizaciones preferentes

A continuación, se describirá un ejemplo de un procedimiento para fabricar un tubo de aleación de cobre de acuerdo con la presente invención, utilizando las Figuras 1 a 6.

Como se muestra en la Figura 1, una aleación de CuCrZr, la cual es una aleación de cobre de tipo endurecimiento por precipitación excelente en conductividad eléctrica, conductividad térmica, y propiedades mecánicas a altas temperaturas, se utiliza como la aleación de cobre para un tubo de aleación de cobre. Para este tubo se utiliza la aleación de cobre C18150, que contiene de 0,5 a 1,5 % en masa de Cr y de 0,02 a 0,20 % en masa de Zr. Dicha aleación de cobre se somete en generala un tratamiento de disolución a 900 °C o superior, se mecaniza en formas de diversas partes eléctricas y similares, se somete posteriormente a un tratamiento de envejecimiento (tratamiento térmico) que dispersa una fase de precipitación, y luego se utiliza. En este caso, por el contrario, la aleación de cobre se forma de plástico en un tubo de aleación de cobre, típicamente estirado, envejecido, y luego utilizado. Cabe señalar que, si bien el tratamiento de soldadura fuerte en diversos dispositivos puede seguir al tratamiento de envejecimiento, los tratamientos de alta temperatura, de manera particular los tratamientos de soldadura fuerte en los cuales el metal se expone a temperaturas de 900 °C o superiores, los cuales son comparables a la temperatura de un tratamiento de disolución, se realizan preferentemente antes del tratamiento de envejecimiento. Esto se describirá más adelante.

Como se ilustra en la Figura 2, un material de extrusión tubular hecho a partir de la aleación de CuCrZr descrita anteriormente se calienta y se mantiene a una temperatura de disolución, y luego se templa con agua (S11: etapa de disolución). Este material de extrusión tubular se estira para obtener un material estirado (S12: etapa del proceso de estirado), el material estirado se calienta a una temperatura más alta que la temperatura de recocido para la eliminación de la distorsión inducida por el procedimiento convencional, tal como una temperatura de recocido de 900 °C o superior, por ejemplo, y se templa con agua después del recocido de la distorsión (S13: etapa de recocido intermedio). Posteriormente, se realiza el proceso de estirado, y se ajusta el tamaño promedio del grano de cristal a 50 pm o menos (S14: etapa del proceso de ajuste). Cabe señalar que este conjunto de procesamiento, que incluye la etapa S12 del proceso de estirado y la etapa S13 de recocido intermedio, se repite preferentemente según convenga (S21).

Al menos en el caso de la aleación de CuCrZr, la distorsión del proceso de estirado, en el cual se realiza la formación de plástico con la forma tubular retenida tal cual, se corrige en la etapa S13 de recocido intermedio. Después de que la temperatura de recocido en este momento se aumente a la alta temperatura de 900 °C o superior, se realiza el templado con agua de modo que controle la recristalización durante el descenso de la temperatura, permitiendo que la distorsión introducida en la etapa S14 de proceso de ajuste funcione entonces de modo que elimine el tamaño promedio del grano de cristal a 100 pm o menos, incluso bajo las condiciones de alta temperatura del tratamiento posterior de soldadura fuerte, tales como las condiciones de temperatura de calentamiento a 980 °C durante 30 minutos y luego el enfriamiento con aire, por ejemplo.

Además, este conjunto de procesamiento que incluye la etapa S12 de proceso de estirado y la etapa S13 de recocido intermedio se repite, permitiendo que la distorsión introducida en la etapa S14 de proceso de ajuste funcione de modo que elimine aún más el crecimiento del cristal bajo las condiciones de alta temperatura del posterior tratamiento de soldadura fuerte.

Más específicamente, en la etapa S11 de tratamiento de disolución, el material de extrusión tubular obtenido a partir de un lingote de aleación que tiene una composición de componentes tal como se muestra en la Figura 1, se calienta y se mantiene a la temperatura de disolución y posteriormente se templa con agua. En este caso, si bien se puede considerar la temperatura de calentamiento, la duración del calentamiento, y similares desde la perspectiva de homogeneizar eficazmente el material de extrusión tubular a nivel macro, se puede reducir el gradiente de calor interno en una aleación de cobre excelente en conductividad térmica, haciendo que la aleación de cobre no dependa en gran medida de la forma y que la necesidad de considerar tales factores sea mínima. Se debe tener en cuenta que cuando la temperatura de disolución es demasiado alta, la composición de los componentes puede cambiar. Por lo tanto, incluso en la atmósfera o, más típicamente, en una atmósfera de gas inerte o una atmósfera de gas reductor (lo mismo para otro tratamiento de calentamiento también, a menos que se indique lo contrario), el material de extrusión tubular se calienta a una temperatura de disolución entre 900 °C y 1.050 °C, se mantiene durante 30 minutos a una hora, y luego se templa con agua. Con el templado con agua, se elimina la recristalización durante el descenso de la temperatura y los granos de cristal engrosados se enfrían tal cual, con lo que se obtiene inevitablemente un tamaño promedio del grano de cristal de 100 pm o superior.

Cabe señalar que, antes de la etapa S11 de tratamiento de disolución, la realización de la formación de plástico tal como un proceso de estirado (preprocesamiento) en el material de extrusión tubular hasta un tamaño predeterminado hace posible reducir la tasa de procesamiento necesaria resultante del posterior proceso de estirado y, por lo tanto, es preferente en términos de eficiencia de fabricación.

La etapa S12 del proceso de estirado es una etapa de formación en frío a temperatura ambiente y, como se ilustra en la Figura 3, se realiza utilizando un tapón 11 insertado en un tubo 1 de aleación, y una matriz 12. A la vez que el espesor del tubo 1 de aleación puede determinarse por la diferencia entre el diámetro de la matriz y el diámetro del tapón, preferentemente el modo de introducción de la distorsión del proceso se varía en una pluralidad de veces para obtener un tamaño de diámetro predeterminado.

En este caso, como se ilustra en la Figura 4, la tasa de procesamiento y se expresa mediante una tasa de reducción del área de la sección transversal de una sección transversal horizontal. Es decir, dado S1 (diámetro R1 exterior, diámetro r1 interior) y S2 (diámetro R2 exterior, diámetro r2 interior) como las áreas de la sección transversal antes del procesamiento y después del procesamiento, respectivamente. luego:

Tasa de procesamiento y = (S¹- S²) / S¹= {(R¹²-r-i2) - (R²²- r²2)} / (R¹²- r-i2)

La etapa S13 de recocido intermedio es una etapa en la cual el material de extrusión tubular se calienta y se mantiene a una temperatura predeterminada, se controla la recristalización durante el descenso de la temperatura, y se realiza el templado con agua. La distorsión introducida en la etapa S12 de proceso de estirado se alivia, y la distorsión introducida en la etapa S14 de proceso de ajuste se introduce entonces de modo que elimine el crecimiento de los granos de cristal en un posterior tratamiento S32 de soldadura fuerte (se describe más adelante). Por lo tanto, la temperatura a la cual se calienta y mantiene el material de extrusión tubular es de 1.050 °C o menos, y debe ser una temperatura de al menos 800 °C o superior, preferentemente 850 °C o superior, y más preferentemente 900 °C.

Cabe señalar que el conjunto de etapas que incluye la etapa S12 de proceso de estirado y la etapa S13 de recocido intermedio puede realizarse una pluralidad de veces (S21). En este caso, la distorsión introducida en la etapa S14 del proceso de ajuste puede introducirse de modo que elimine aún más el crecimiento de los granos de cristal en el posterior tratamiento S32 de soldadura fuerte.

La etapa S14 del proceso de ajuste, similar a la etapa S12 del proceso de estirado, es una etapa de formación en frío que utiliza el tapón 11 y la matriz 12 (se refiere a la Figura 3). Como se ilustra en la Figura 5, en esta etapa S14 del proceso de ajuste, se realiza un proceso de estirado de modo que se establezcan los tamaños promedio del grano de cristal en una sección A1 transversal vertical a lo largo de un eje 2 del tubo 1 de aleación y una sección A2 transversal horizontal ortogonal al eje 2 a 50 pm o menos cada una. También en este caso, el proceso se puede realizar una pluralidad de veces para obtener un tamaño de diámetro predeterminado. En el proceso de estirado, el proceso se realiza una pluralidad de veces incluso cuando se aplica la misma tasa de procesamiento, y por lo tanto el modo de introducción de la distorsión del proceso puede llegar a ser más complejo.

Con lo anterior, es posible obtener un tubo de aleación de cobre con una excelente soldabilidad a alta temperatura antes del tratamiento de envejecimiento.

Cabe señalar que, como se ilustra en la Figura 6, el tubo de aleación de cobre obtenido a través de la etapa S14 de proceso de ajuste se instala en un dispositivo predeterminado que utiliza el tubo de aleación de cobre (etapa de montaje: S31), soldado utilizando un material de soldadura fuerte que contiene un metal que tiene un alto punto de fusión, tal como el níquel, el cromo o el tungsteno, el cual es altamente fiable a altas temperaturas (etapa: S32 de tratamiento de soldadura fuerte), y por último se calienta en su totalidad, precipitando así los depósitos y ajustando la resistencia mecánica (etapa: S33 de tratamiento de envejecimiento).

Como se ha descrito anteriormente, el tubo de aleación obtenido a través de la etapa S14 de proceso de ajuste puede eliminar el deterioro de la resistencia mecánica sin aumentar significativamente el tamaño promedio del grano de cristal, incluso cuando el calentamiento se realiza en la zona de temperatura del tratamiento de disolución de 900 °C o superior. Por ejemplo, incluso si el calentamiento se realiza a al menos 980 °C durante 30 minutos, seguido de un enfriamiento por aire, los tamaños promedio del grano de cristal en la sección A1 transversal vertical y en la sección A2 transversal horizontal puede ser de 100 |jm o menos.

Ejemplos

Como se muestra en la Figura 7, se creó un tubo de aleación de cobre mediante el procedimiento de fabricación descrito anteriormente, y se midió y observó el tamaño del grano del cristal antes y después del tratamiento térmico modelado en la etapa S32 de tratamiento de soldadura fuerte.

En primer lugar, se estiró un material de extrusión tubular (preprocesado) a una tasa de procesamiento de y = 31,7% para obtener un tubo que tenga un diámetro exterior de 57 mm y un espesor de 4 mm. luego, el tubo se calentó y se mantuvo a 980 °C durante 30 minutos y se templó con agua para obtener un material tubular.

En los Ejemplos 1 y 2, el material se estiró a una tasa de procesamiento de y = 52,4% durante tres veces como la etapa S12 del proceso de estirado, posteriormente se calentó y se mantuvo a 980 °C durante 30 minutos como la etapa S13 de recocido intermedio, y luego se templó con agua. Posteriormente, el material se ajustó a una tasa de procesamiento de y = 42,0% durante dos veces como la etapa S14 de proceso de ajuste en el Ejemplo 1, y se ajustó a una tasa de procesamiento de y = 76,3% durante seis veces como la etapa S14 de proceso de ajuste en el Ejemplo 2.

En el Ejemplo 3, el material se estiró a una tasa de procesamiento de y = 52,4% durante tres veces como la etapa S12 del proceso de estirado, posteriormente se calentó y se mantuvo a 980 °C durante 30 minutos como primera etapa S13 de recocido intermedio, y luego se templó con agua. Además, el material se estiró a una tasa de procesamiento de y = 56,1% durante tres veces como la segunda etapa S12 del proceso de estirado, posteriormente se calentó y se mantuvo a 900 °C durante 30 minutos como la etapa S13 de recocido intermedio, y luego se templó con agua. Luego, el tubo resultante se ajustó a una tasa de procesamiento de y = 46,1% durante dos veces como la etapa S14 del proceso de ajuste.

Por otra parte, en el Ejemplo 1 comparativo, el material se estiró a una tasa de procesamiento de y = 52,4% durante tres veces como la etapa S12 del proceso de estirado, posteriormente se calentó y se mantuvo a 600 °C durante 30 minutos como la etapa S13 de recocido intermedio, y luego se templó con agua. Además, el tubo resultante se ajustó a una tasa de procesamiento de y = 74,9% durante seis veces como la etapa S14 de proceso de ajuste.

Se recortaron porciones de estos materiales, se observaron bajo el microscopio la sección A1 transversal vertical y la sección A2 transversal horizontal (se refiere a la Figura 5), y se midieron los tamaños del grano de cristal. El resto fue sometido a un tratamiento térmico modelado en la etapa S32 de tratamiento de soldadura fuerte, es decir, calentado y mantenido a 980 °C durante 30 minutos y luego enfriado por aire. Luego, de la misma manera, se observaron al microscopio la sección A1 transversal vertical y la sección A2 transversal horizontal, y se midieron los tamaños del grano de cristal. Los resultados se muestran en la Figura 8. Cabe señalar que los tamaños del grano de cristal se midieron de acuerdo con la norma ASTM E 112-96 (2004), y se indicaron los tamaños promedio del grano de cristal.

Como se muestra en la Figura 8, los tamaños promedio del grano de cristal antes del tratamiento térmico en los Ejemplos 1 a 3, así como en el Ejemplo 1 Comparativo, era de 50 jm o menos. Por el contrario, después del tratamiento térmico, los tamaños promedio del grano de cristal en los Ejemplos 1 a 3 era de 100 jm o menos y se podía eliminar el crecimiento del grano de cristal, a la vez que el tamaño promedio del grano de cristal en el Ejemplo 1 comparativo, en el cual el tratamiento térmico en la etapa S13 de recocido intermedio se realizó a 600 °C, fue de 100 jm o superior y se observaba un crecimiento anormal del grano. Es decir, se hizo la observación de que realizar la etapa S13 de recocido intermedio a una temperatura más alta hacia posible eliminar el crecimiento del grano de cristal. Cabe señalar que, en el Ejemplo 3, se confirmó que el tamaño promedio del grano de cristal podía mantenerse en 100 jm o menos incluso en las condiciones de temperatura de calentamiento y mantenimiento del tubo a 985 °C durante tres horas y luego enfriarlo por aire.

Las Figuras 9A a 10B muestran microfotografías de la sección A1 transversal vertical y la sección A2 transversal horizontal del Ejemplo 2 antes y después del tratamiento térmico. En las Figuras 9A y 9B, está claro que los granos de cristal se distorsionaron, y la distorsión se acumuló intrincadamente en el interior de los granos de cristal también. Por otro lado, en las Figuras 10A y 10B, los tamaños de los granos de cristal, tanto en la sección transversal vertical como en la sección transversal horizontal, son relativamente muy uniformes, y también se observan claramente los subgranos.

Además, en la Figura 9A, se observan los granos de cristal extendiéndose en una dirección T de estirado. Por otro lado, la Figura 10A muestra que, a la vez que el tamaño del grano de cristal es sustancialmente constante, los granos de cristal están alineados en la dirección T de estirado, y estos son granos recristalizados resultantes del tratamiento térmico. De acuerdo con el tratamiento térmico a una alta temperatura más alta en la etapa S13 de recocido intermedio descrita anteriormente, se prioriza la recristalización de los granos de cristal sobre el crecimiento de los cristales en la etapa S32 de tratamiento de soldadura fuerte, y se considera que se obtiene un grano de cristal relativamente fino. En los Ejemplos 1 y 2, las tasas de procesamiento de la etapa S14 de proceso de ajuste son diferentes. La Figura 11 muestra la tasa de procesamiento y los resultados de las mediciones del tamaño del grano del cristal después del tratamiento térmico, junto con otras mediciones. Es decir, siempre que la tasa de procesamiento de la etapa S14 de proceso de ajuste, como se indica por P1 en la Figura 11, sea del 30% o superior, y preferentemente del 40% o superior, es posible eliminar el tamaño del grano del cristal a 100 pm o menos.

Aunque en lo anterior se han descrito ejemplos de acuerdo con la presente invención y modificaciones en base a los mismos, la presente invención no se limita a ellos, y los expertos en la técnica pueden concebir varios ejemplos alternativos y ejemplos modificados, sin apartarse de las reivindicaciones adjuntas de la presente invención.

Descripciones de los números de referencia

1 Tubo

2 Eje

11 Tapón

12 Matriz

A1 Sección transversal vertical

A2 Sección transversal horizontal

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para fabricar un tubo de aleación de cobre con excelente soldabilidad a alta temperatura, el procedimiento comprende:

una etapa (S11) de disolución de calentamiento y mantenimiento de un material de extrusión tubular, hecho a partir de una aleación de cromo-circonio-cobre que tiene una composición que consiste en 0,5 a 1,5 % en masa de Cr, 0,02 a 0,20 % en masa de Zr, y los componentes restantes son impurezas inevitables y Cu, a una temperatura de disolución de 900 °C o superior, y luego templar con agua el material de extrusión tubular; a partir de entonces,

una etapa (S21) del procedimiento principal que comprende un conjunto de etapas que incluyen una etapa (S12) del proceso de estirado para estirar el material de extrusión tubular para obtener un material estirado, y una etapa (S13) intermedia de recocido para calentar a una temperatura de recocido y luego templar con agua el material estirado; y

una etapa (S14) de proceso de ajuste de estirar aún más el material estirado y establecer los tamaños promedio del grano de cristal en una sección (A1) transversal vertical a lo largo de un eje, así como en una sección (A2) transversal horizontal ortogonal al eje, a 50 micrómetros o menos cada uno;

los tamaños promedio del grano de cristal de la sección (A1) transversal vertical y de la sección (A2) transversal horizontal se establecen cada uno en 100 micrómetros o más y la temperatura de recocido se fija en 900 °C o más después de la etapa de disolución, haciendo así que los tamaños promedio del grano de cristal de la sección transversal vertical y de la sección transversal horizontal sean de 100 micrómetros o menos después de la etapa de proceso de ajuste, y después de que el calentamiento se realice a 980 °C durante 30 minutos seguido de un enfriamiento por aire;

en el que la etapa (S14) de proceso de ajuste realiza el proceso (S12) de estirado a una tasa de reducción del área de la superficie del 40% o más de la sección (A2) transversal horizontal.

2. El procedimiento para fabricar un tubo de aleación de cobre de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa (S12) de proceso de estirado realiza el proceso de estirado a una tasa de reducción del área de la superficie del 50% o más de la sección (A2) transversal horizontal.

3. El procedimiento para fabricar un tubo de aleación de cobre de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la etapa (S14) de proceso de ajuste realiza el proceso de estirado en una pluralidad de veces.

4. El procedimiento para fabricar un tubo de aleación de cobre de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la etapa (S12) del proceso de estirado realiza el proceso de estirado en una pluralidad de veces.

5. El procedimiento para fabricar un tubo de aleación de cobre de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la etapa (S21) del proceso principal incluye el conjunto de etapas una pluralidad de veces.

6. El procedimiento para fabricar un tubo de aleación de cobre de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la etapa (S11) de disolución incluye además el calentamiento del material de extrusión tubular después del preprocesamiento en un proceso de estirado.