ES2965474T3 - Material de hoja de soldadura fuerte de aleación de aluminio multicapa para soldadura fuerte sin fundente - Google Patents
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Abstract
En el presente documento se describe un producto de lámina para soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio para soldadura fuerte en una atmósfera de gas inerte sin fundente, que comprende una capa central hecha de una aleación 3xxx que comprende 0,20-0,75 en peso. % Mg, y provisto de una capa de revestimiento de cobertura que comprende 2-5 % en peso. % de Si en uno o ambos lados de dicha capa central de aleación 3xxx y una capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si que comprende del 7 al 13 en peso. % Si colocado entre la capa central de aleación 3xxx y la capa de revestimiento de cobertura, en donde la capa de revestimiento de cobertura tiene un espesor X1 y la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si tiene un espesor X2 y en donde X2 >= 2X1. La invención se refiere además al uso de un producto de lámina de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio en una operación de soldadura fuerte en atmósfera controlada (CAB) sin fundente para producir un aparato intercambiador de calor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Material de hoja de soldadura fuerte de aleación de aluminio multicapa para soldadura fuerte sin fundente
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
Con esta Solicitud se reivindica el beneficio y la prioridad de la Solicitud de Patente Europea n.° 20154258.6, presentada el 29 de enero de 2020 y titulada “Material de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio para soldadura fuerte sin fundente”, y la Solicitud de Patente Europea n.° 20160495.6, presentada el 2 de marzo de 2020 y titulada “Material de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio para soldadura fuerte sin fundente”.
Campo
Se describe en la presente un producto o material de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio para soldadura fuerte en una atmósfera de gas inerte sin un fundente (“CAB”), que comprende una capa de núcleo hecha de una aleación de aluminio de serie 3xxx y provista con una capa de revestimiento de recubrimiento que comprende del 2 % al 5 % en peso de Si en uno o en ambos lados de la capa de núcleo y una capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si que comprende del 6 % al 13 % en peso de Si colocado entre la capa de núcleo y la capa de revestimiento de recubrimiento. También se describe en la presente un montaje de soldadura fuerte fabricado en una operación de soldadura fuerte, comprendiendo el montaje de soldadura fuerte varios componentes y al menos un componente que está hecho del material de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio como se describe en la presente.
Antecedentes
Los sustratos de aluminio o aleaciones de aluminio en forma de hojas o extrusiones se usan para hacer productos conformados o formados. En algunos de estos procesos, las partes de aluminio (conformado) que comprenden sustratos están interconectadas. Un extremo de un sustrato puede interconectarse con el otro extremo o un sustrato puede ensamblarse con otro u otros sustratos más. Esto se hace comúnmente mediante soldadura fuerte. En un proceso de soldadura fuerte, un metal de relleno de soldadura fuerte o una aleación de soldadura fuerte o una composición que produce una aleación de soldadura fuerte después del calentamiento se aplica a al menos una porción del sustrato para soldadura fuerte. Después de que las partes de sustrato se ensamblan, se calientan hasta que el metal de carga de soldadura fuerte o la aleación de soldadura fuerte se funde. El punto de fusión del material de soldadura fuerte es menor que el punto de fusión del sustrato de aluminio o la hoja de núcleo de aluminio.
Los productos de hoja de soldadura fuerte encuentran amplias aplicaciones en intercambiadores de calor y otros equipos similares. Los productos de soldadura fuerte convencionales tienen un núcleo de hoja laminada que es típica, pero no exclusivamente, una aleación de aluminio de la serie 3xxx, que tiene en al menos una superficie de la hoja de núcleo una capa de revestimiento de soldadura fuerte de aluminio (también conocida como una capa de revestimiento de aluminio). La capa de revestimiento de soldadura fuerte de aluminio está hecha de una aleación de la serie 4xxx que comprende silicio como su constituyente de aleación principal en una cantidad en el intervalo del 4 % al 20 % en peso. La capa de revestimiento de soldadura fuerte de aluminio se puede acoplar o unir a la aleación de núcleo de aluminio de varias maneras conocidas en la técnica, por ejemplo, por medio de unión por rodillo, formación por pulverización de revestimiento o procesos de colada semicontinua o continua.
Estas capas de revestimiento de soldadura fuerte de aluminio tienen una temperatura de líquido típicamente en el intervalo de aproximadamente 540 °C a 620 °C y por debajo de la temperatura de sólido de la aleación de núcleo de aluminio. La mayor parte de la soldadura fuerte se hace a temperaturas entre 560 °C y 615 °C. En el documento EP2477783 se explica una hoja de soldadura fuerte de aluminio multicapa mejor que comprende un material de núcleo recubierto con una aleación de soldadura fuerte como una capa intermedia, y una capa de recubrimiento exterior y un intercambiador de calor que comprende dicha mejor hoja de soldadura fuerte de aluminio multicapa usando CAB sin la aplicación de fundente.
La invención se explica en las reivindicaciones adjuntas.
Descripción de los dibujos
Las Figs. 1A y 1B ilustran disposiciones del producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio como se describe en la presente.
La Fig. 2 es una vista isométrica de una porción de un conjunto de intercambiador de calor de soldadura fuerte.
Descripción detallada
Como se apreciará a continuación en la presente, salvo que se indique lo contrario, las designaciones de aleación y temple de aluminio se refieren a las designaciones de la Asociación de Aluminio en los estándares y datos de aluminio y los Archivos de registro, tal como publicó la Asociación de Aluminio en 2019, y actualizadas con frecuencia, y son bien conocidas para los expertos en la técnica. Las designaciones de temple también se establecen en la norma europea EN515.
Para cualquier descripción de composiciones de aleación o composiciones de aleación preferidas, todas las referencias a porcentajes son en porcentaje en peso a menos que se indique de otro modo.
Como se emplea en esta invención, el término “hasta” y la expresión “hasta aproximadamente” incluyen explícitamente, pero sin limitación, la posibilidad de cero porcentaje en peso del elemento de aleación particular al que se refiere. Por ejemplo, hasta aproximadamente un 0,20 % de Cr puede incluir una aleación de aluminio que no tenga Cr.
Como se usa en la presente, el significado de “un”, “una” o “el/la” incluye las referencias en singular y plural, a menos que el contexto indique claramente otra cosa.
Como se usa en la presente, una placa, en general, tiene un espesor mayor que aproximadamente 15 mm. Por ejemplo, una placa puede referirse a un producto de aluminio que tenga un espesor mayor que aproximadamente 15 mm, mayor que aproximadamente 20 mm, mayor que aproximadamente 25 mm, mayor que aproximadamente 30 mm, mayor que aproximadamente 35 mm, mayor que aproximadamente 40 mm, mayor que aproximadamente 45 mm, mayor que aproximadamente 50 mm o mayor que aproximadamente 100 mm.
Como se usa en la presente, una plancha (también conocida como palastro) tiene, en general, un espesor de aproximadamente 4 mm a aproximadamente 15 mm. Por ejemplo, una plancha puede tener un espesor de aproximadamente 4 mm, aproximadamente 5 mm, aproximadamente 6 mm, aproximadamente 7 mm, aproximadamente 8 mm, aproximadamente 9 mm, aproximadamente 10 mm, aproximadamente 11 mm, aproximadamente 12 mm, aproximadamente 13 mm, aproximadamente 14 mm o aproximadamente 15 mm.
Como se usa en la presente, una hoja, en general, se refiere a un producto de aluminio que tiene un espesor menor que aproximadamente 4 mm. Por ejemplo, una hoja puede tener un espesor menor que aproximadamente 4 mm, menor que aproximadamente 3 mm, menor que aproximadamente 2 mm, menor que aproximadamente 1 mm, menor que aproximadamente el 0,5 mm o menor que aproximadamente el 0,3 mm, o menor que aproximadamente el 0,1 mm.
Debe entenderse que todos los intervalos explicados en la presente abarcan todos y cada uno de los subintervalos incluidos en estos. Por ejemplo, se debería considerar que un intervalo establecido de “1 a 10” incluye 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, por ejemplo, de 1 a 6,1, y que terminan con un valor máximo de 10 o menos, por ejemplo, de 5,5 a 10.
Como se usa en la presente, el significado de “temperatura ambiente” puede incluir una temperatura de aproximadamente 15 °C a aproximadamente 30 °C, por ejemplo, de aproximadamente 15 °C, aproximadamente 16 °C, aproximadamente 17 °C, aproximadamente 18 °C, aproximadamente 19 °C, aproximadamente 20 °C, aproximadamente 21 °C, aproximadamente 22 °C, aproximadamente 23 °C, aproximadamente 24 °C, aproximadamente 25 °C, aproximadamente 26 °C, aproximadamente 27 °C, aproximadamente 28 °C, aproximadamente 29 °C o aproximadamente 30 °C.
Se proporciona en la presente un producto de hoja de soldadura fuerte mejor para soldadura fuerte en una atmósfera de gas inerte sin un fundente. También se proporciona en la presente un producto de hoja de soldadura fuerte multicapa para soldadura fuerte en una atmósfera de gas inerte.
Específicamente, se proporciona en la presente un producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio para soldadura fuerte en una atmósfera de gas inerte sin un fundente, que comprende una capa de núcleo hecha de una aleación 3xxx que comprende del 0,20 % al 0,75 % en peso de Mg, y provisto de una capa de revestimiento de recubrimiento que comprende del 2 % al 5 % en peso de Si en uno o en ambos lados de dicha capa de núcleo de aleación 3xxx y una capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si que comprende del 7 % al 13 % en peso de Si colocado entre la capa de núcleo de aleación 3xxx y la capa de revestimiento de recubrimiento, en donde la capa de revestimiento de recubrimiento tiene un espesor X<1>y la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si tiene un espesor X<2>y en donde X<2>s<2>X<1>.
La capa de núcleo de aleación de aluminio de la serie 3xxx comprende del 0,20 % al 0,75 % de Mg y preferiblemente del 0,20 % al 0,60 % de Mg. Opcionalmente, la capa de núcleo de aleación de aluminio de la serie 3xxx comprende del 0,25 % al 0,75 % de Mg, del 0,30 % al 0,75 % de Mg, o del 0,35 % al 0,75 % de Mg.
En una realización, la capa de núcleo de aleación de aluminio de la serie 3xxx incluye del 0,20%al 0,30%de Mg. En otra realización, la capa de núcleo de aleación de aluminio de la serie 3xxx incluye del 0,40 % al 0,55 % de Mg.
En algunos casos, la capa de revestimiento de recubrimiento (también referida en la presente como la capa de recubrimiento delgada) tiene una temperatura de líquido sustancialmente más alta que la temperatura de líquido de la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si de manera que el material de soldadura fuerte fundido durante una operación de soldadura fuerte posterior a una temperatura por encima de la temperatura de líquido de la capa de revestimiento de soldadura fuerte de aleación de Al-Si y por debajo de la temperatura de líquido de la capa de revestimiento de recubrimiento delgada provoca que dicha capa de revestimiento de soldadura fuerte de aleación de Al-Si se funda mientras mantiene dicha capa de revestimiento de recubrimiento delgada parcialmente sólida para evitar o al menos limitar la oxidación del material de soldadura fuerte que se funde, y luego provocar que el material de soldadura fuerte de Al-Si se filtre, debido a la expansión volumétrica, a través de porciones de segregación de dicha capa de revestimiento de recubrimiento delgada sobre una superficie de dicha capa de revestimiento de recubrimiento delgada y extenderse sobre la superficie de dicha capa de revestimiento de recubrimiento delgada para formar una superficie emergente que da como resultado una junta con soldadura fuerte. La capa de revestimiento de recubrimiento eventualmente se disolverá en el material de relleno fundido. La presencia de Mg en la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si facilita la ruptura de la capa de óxido en la superficie del producto de hoja de soldadura fuerte antes de la soldadura fuerte cuando el Mg se evapora en la superficie. Sin embargo, un contenido de Mg demasiado alto en la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si crea una capa de óxido de Mg no deseada antes de la soldadura fuerte y afecta adversamente el flujo de material fundido durante la soldadura fuerte. La capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si puede comprender una cantidad restringida de Mg y al tener una cantidad intencional controlada de Mg en la capa de núcleo de aleación de aluminio de la serie 3xxx, algunos de los Mg se difundirán con el tiempo en la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si durante el ciclo de calentamiento de una operación de soldadura fuerte y proporcionarán una evaporación retardada de Mg. De este modo, se evita la formación de un exceso de óxido de Mg en una etapa temprana de la operación de soldadura fuerte, lo que conduce a un rendimiento mejor de soldadura fuerte en una atmósfera de gas inerte sin fundente.
En una realización, la capa de aleación de núcleo de aluminio está hecha de una aleación de aluminio de serie 3xxx que consiste en (% en peso):
del 0,5 % al 1,8 % de Mn, preferiblemente del 0,6 % al 1,5 %, y más preferiblemente del 0,8 % al 1,3 %;
del 0,20 % al 0,75 % de Mg, preferiblemente del 0,20 % al 0,60 %;
hasta el 1,1 % de Cu, y preferiblemente hasta el 0,15 % o un intervalo del 0,15 % al 1,1 %, y preferiblemente del 0,20 % al 0,9 %, y más preferiblemente del 0,20 % al 0,60 %;
hasta el 0,4 % de Si, por ejemplo, hasta el 0,2 % de Si, y preferiblemente <0,10 %;
hasta el 0,7 % de Fe, preferiblemente hasta el 0,5 %, y más preferiblemente un intervalo del 0,05 % al 0,35 %;
hasta el 0,3 % de Cr, preferiblemente hasta el 0,20 %, y más preferiblemente hasta el 0,09 %, y lo más preferiblemente hasta el 0,04 %;
hasta el 0,3 % de Sc, preferiblemente hasta el 0,25 %;
hasta el 0.3 % de Zr y/o V, preferiblemente hasta el 0,09 %, y más preferiblemente hasta el 0,04 %;
hasta el 0,25 % de Ti, preferiblemente del 0,01 % al 0,20 %, más preferiblemente del 0,01 % al 0,12 %;
hasta el 1,2 % de Zn, preferiblemente hasta el 0,5 %, y lo más preferiblemente hasta el 0,2 %;
aluminio e impurezas. Típicamente, las impurezas son cada una hasta un 0,05 % máximo y en total aproximadamente un 0,2 % máximo, y preferiblemente en total no excediendo de aproximadamente un 0,15 %.
El contenido de Mn en la capa de núcleo de aleación de aluminio puede ser de aproximadamente el 0,5 % al 1,8 % de Mn, (por ejemplo, del 0,6 % al 1,5 %, del 0,7 % al 1,4 %, del 0,8 % al 1,3 %, o del 0,9 % al 1,2 %). Opcionalmente, el contenido de Mn puede ser de aproximadamente el 0,5 %, aproximadamente el 0,55 %, aproximadamente el 0,6 %, aproximadamente el 0,65 %, aproximadamente el 0,7 %, aproximadamente el 0,75 %, aproximadamente el 0,8 %, aproximadamente el 0,85 %, aproximadamente el 0,9 %, aproximadamente el 0,95 %, aproximadamente el 1 %, aproximadamente el 1,05 %, aproximadamente el 1,1 %, aproximadamente el 1,15 %, aproximadamente el 1,2 %, aproximadamente el 1,25 %, aproximadamente el 1,3 %, aproximadamente el 1,35 %, aproximadamente el 1,4 %, aproximadamente el 1,45 %, aproximadamente el 1,5 %, aproximadamente el 1,55 %, aproximadamente el 1,6 %, aproximadamente el 1,65 %, aproximadamente el 1,7 %, aproximadamente el 1,75 % o aproximadamente el 1,8 %.
El contenido de Mg en la capa de núcleo de aleación de aluminio puede ser de aproximadamente el 0,2 % al 0,75 % de Mg (por ejemplo, del 0,20 % al 0,60 %, del 0,25 % al 0,55 %, del 0,30 % al 0,50 %, o del 0,35 % al 0,45 %). Opcionalmente, el contenido de Mg puede ser aproximadamente el 0,2 %, aproximadamente el 0,25 %, aproximadamente el 0,3 %, aproximadamente el 0,35 %, aproximadamente el 0,4 %, aproximadamente el 0,45 %, aproximadamente el 0,5 %, aproximadamente el 0,55 %, aproximadamente el 0,6 %, aproximadamente el 0,65 %, aproximadamente el 0,7 %, o aproximadamente el 0,75 %.
El contenido de Cu en la capa de núcleo de aleación de aluminio puede ser de hasta el 1,1 % de Cu (por ejemplo, hasta el 0,15 %, del 0,15 % al 1,1 %, del 0,20 % al 0,9 %, o del 0,20 % al 0,60 %). Opcionalmente, el contenido de Cu puede ser mayor que aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,1 %, aproximadamente el 0,15 %, aproximadamente el 0,2 %, aproximadamente el 0,25 %, aproximadamente el 0,3 %, aproximadamente el 0,35 %, aproximadamente el 0,4 %, aproximadamente el 0,45 %, aproximadamente el 0,5 %, aproximadamente el 0,55 %, aproximadamente el 0,6 %, aproximadamente el 0,65 %, aproximadamente el 0,7 %, aproximadamente el 0,75 %, aproximadamente el 0,8 %, aproximadamente el 0,85 %, aproximadamente el 0,9 %, aproximadamente el 0,95 %, aproximadamente el 1 %, aproximadamente el 1,05 % o aproximadamente el 1,1 %.
El contenido de Si en la capa de núcleo de aleación de aluminio puede ser hasta el 0,4 % de Si, hasta el 0,3 % de Si, o hasta el 0,2 % de Si (por ejemplo, menos del 0,10 %, del 0,01 % al 0,2 %, del 0,05 % al 0,4 %, del 0,05 % al 0,3 %, del 0,1 % al 0,4 %, del 0,05 % al 0,2 %, o del 0,05 % al 0,10 %). Opcionalmente, el contenido de Si puede ser aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,06 %, aproximadamente el 0,07 %, aproximadamente el 0,08 %, aproximadamente el 0,09 %, aproximadamente el 0,1 %, aproximadamente el 0,11 %, aproximadamente el 0,12 %, aproximadamente el 0,13 %, aproximadamente el 0,14 %, aproximadamente el 0,15 %, aproximadamente el 0,16 %, aproximadamente el 0,17 %, aproximadamente el 0,18 %, aproximadamente el 0,19 %, aproximadamente el 0,2 %, aproximadamente el 0,21 %, aproximadamente el 0,22 %, aproximadamente el 0,23 %, aproximadamente el 0,24 %, aproximadamente el 0,25 %, aproximadamente el 0,26 %, aproximadamente el 0,27 %, aproximadamente el 0,28 %, aproximadamente el 0,29 %, aproximadamente el 0,3 %, aproximadamente el 0,31 %, aproximadamente el 0,32 %, aproximadamente el 0,33 %, aproximadamente el 0,34 %, aproximadamente el 0,35 %, aproximadamente el 0,36 %, aproximadamente el 0,37 % aproximadamente el 0,38 %, aproximadamente el 0,39 % o aproximadamente el 0,4 %.
El contenido de Fe en la capa de núcleo de aleación de aluminio puede ser hasta el 0,7 % de Fe (por ejemplo, hasta el 0,5 %, del 0,05 % al 0,35 %, del 0,06 % al 0,35 %, del 0,1 % al 0,3 %, o del 0,15 % al 0,25 %) . Opcionalmente, el contenido de Fe puede ser aproximadamente el 0,01 %, aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,1 %, aproximadamente el 0,15 %, aproximadamente el 0,2 %, aproximadamente el 0,25 %, aproximadamente el 0,3 %, aproximadamente el 0,35 %, aproximadamente el 0,4 %, aproximadamente el 0,45 %, aproximadamente el 0,5 %, aproximadamente el 0,55 %, aproximadamente el 0,6 %, aproximadamente el 0,65 %, o aproximadamente el 0,7 %.
El contenido de Cr en la capa de núcleo de aleación de aluminio puede ser hasta el 0,3 % de Cr (por ejemplo, hasta el 0,20 %, hasta el 0,09 %, hasta el 0,04 %, del 0,05 % al 0,3 %, del 0,1 % al 0,25 %, o del 0,15 % al 0,2 %). Opcionalmente, el contenido de Cr puede ser aproximadamente el 0,01 %, aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,1 %, aproximadamente el 0,15 %, aproximadamente el 0,2 %, aproximadamente el 0,25 %, o aproximadamente el 0,3 %.
El contenido de Sc en la capa de núcleo de aleación de aluminio puede ser hasta el 0,3 % de Sc (por ejemplo, hasta el 0,25 %, hasta el 0,20 %, hasta el 0,09 %, hasta el 0,04 %, del 0,05 % al 0,3 %, del 0,1 % al 0,25 %, o del 0,15 % al 0,2 %). Opcionalmente, el contenido de Sc puede ser aproximadamente el 0,01 %, aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,1 %, aproximadamente el 0,15 %, aproximadamente el 0,2 %, aproximadamente el 0,25 %, o aproximadamente el 0,3 %.
El contenido de Zr y/o V en la capa de núcleo de aleación de aluminio puede ser hasta el 0,3 % de Zr y/o V (por ejemplo, hasta el 0,25 %, hasta el 0,20 %, hasta el 0,09 %, hasta el 0,04 %, del 0,05 % al 0,3 %, del 0,1 % al 0,25 %, o del 0,15 % al 0,2 %). Opcionalmente, el contenido de Zr y/o V puede ser aproximadamente el 0,01 %, aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,1 %, aproximadamente el 0,15 %, aproximadamente el 0,2 %, aproximadamente el 0,25 %, o aproximadamente el 0,3 %.
El contenido de Ti en la capa de núcleo de aleación de aluminio puede ser de hasta el 0,25 % de Ti (por ejemplo, del 0,01 % al 0,20 % o del 0,01 % al 0,12 %). Opcionalmente, el contenido de Ti puede ser aproximadamente el 0,01 %, aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,1 %, aproximadamente el 0,15 %, aproximadamente el 0,2 %, o aproximadamente el 0,25 %.
El contenido de Zn en la capa de núcleo de aleación de aluminio puede ser hasta el 1,2%de Zn (por ejemplo, del 0,5 %, al 0,2 %, del 0,05 % al 1,2 %, del 0,06 % al 1,2 %, del 0,1 % al 1,0 %, o del 0,25 % al 0,8 %). Opcionalmente, el contenido de Zn puede ser de aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,1 %, aproximadamente el 0,15 %, aproximadamente el 0,2 %, aproximadamente el 0,25 %, aproximadamente el 0,3 %, aproximadamente el 0,35 %, aproximadamente el 0,4 %, aproximadamente el 0,45 %, aproximadamente el 0,5 %, aproximadamente el 0,55 %, aproximadamente el 0,6 %, aproximadamente el 0,65 %, aproximadamente el 0,7 %, aproximadamente el 0,75 %, aproximadamente el 0,8 %, aproximadamente el 0,85 %, aproximadamente el 0,9 %, aproximadamente el 0,95 %, aproximadamente el 1 %, aproximadamente el 1,05 %, aproximadamente el 1,1 %, aproximadamente el 1,15 %, o aproximadamente el 1,2 %.
La capa de núcleo de aleación de aluminio también incluye aluminio e impurezas, como se describió anteriormente.
Opcionalmente, la capa de aleación de núcleo de aluminio se hace a partir de una aleación de aluminio de la serie 3xxx de acuerdo con una de las denominaciones de aleaciones de aluminio siguientes: AA3002, AA3102, AA3003, AA3103, AA3103A, AA3103B, AA3203, AA3403, AA3004, AA3004A, AA3104, AA3204, AA3304, AA3005, AA3005A, AA3105, AA3105A, AA3105B, AA3007, AA3107, AA3207, AA3207A, AA3307, AA3009, AA3010, AA3110, AA3011, AA3012, AA3012A, AA3013, AA3014, AA3015, AA3016, AA3017, AA3019, AA3020, AA3021, AA3025, AA3026, AA3030, AA3130, and AA3065.
En una realización, la capa de revestimiento de recubrimiento está exenta de elementos humectantes o elementos que modifican la tensión superficial de una aleación de Al-Si fundida, seleccionada del grupo de Ag, Be, Bi, Ca, Ce, La, Li, Na, Pb, Se, Sb, Sr, Th, e Y. Con “exento” se quiere decir que no se hace ninguna adición a propósito de Ag, Be, Bi, Ca, Ce, La, Li, Na, Pb, Se, Sb, Sr, Th, o Y a la composición química, pero que debido a impurezas y/o fugas por contacto con el equipo de fabricación, cantidades traza del elemento pueden, sin embargo, encontrar su camino en la capa de material de recubrimiento. En la práctica, esto significa que la cantidad presente de cada uno de estos elementos definidos, si está presente, es de hasta aproximadamente el 0,005 %, típicamente menos de aproximadamente el 0,001 %. Por ejemplo, menos de 10 ppm de Sr, y preferiblemente menos de 5 ppm de Sr, es un ejemplo de una cantidad de trazas. Y menos de 10 ppm de Na, y preferiblemente menos de 3 ppm de Na, es otro ejemplo de una cantidad traza.
La capa de revestimiento de recubrimiento está preferiblemente exenta de Mg, lo que significa que el contenido está por debajo de aproximadamente el 0,05 %, tal como por debajo de aproximadamente el 0,03 % o por debajo del 0,01 %. Con “exento” se quiere decir que no se hace una adición a propósito de Mg a la composición química, sino que debido a impurezas y/o fugas por contacto con el equipo de fabricación, cantidades traza del elemento pueden, sin embargo, encontrar llegar a la capa de material de recubrimiento.
En una realización, la capa de revestimiento de recubrimiento es una aleación de aluminio exenta de Mg que comprende (% en peso),
Si 2 % al 5 %, preferiblemente del 2,5 % al 4,0 %, más preferiblemente del 3,0 % al 3,9 %;
Fe hasta el 0,5 %, preferiblemente hasta el 0,3 %;
Mn hasta el 0,2 %, preferiblemente hasta el 0,10 %;
Cu hasta el 0,1 %, preferiblemente hasta el 0,05 %;
Zn hasta el 0,4 %, preferiblemente hasta el 0,2 %;
Ti hasta el 0,1 %, preferiblemente hasta el 0,05 %;
impurezas inevitables, cada una <0,05 %, total <0,15 %, y preferiblemente cada una <0,02 % y total <0,05 %, y aluminio.
El contenido de Si en la capa de revestimiento de recubrimiento puede ser del 2 % al 5 % (por ejemplo, del 2,5 % al 4,0 %, o del 3,0 % al 3,9 %). Opcionalmente, el contenido de Si puede ser aproximadamente el 0,2 %, aproximadamente el 0,25%, aproximadamente el 0,3 %, aproximadamente el 0,35 %, aproximadamente el 0,4 %, aproximadamente el 0,45 %, o aproximadamente el 0,5 %.
El contenido de Fe en la capa de revestimiento de recubrimiento puede ser de hasta el 0,5 % (por ejemplo, hasta el 0,3 %, del 0,05 % al 0,5 %, del 0,1 % al 0,4 %, del 0,15 % al 0,4 %, o del 0,2 % al 0,35 %). Opcionalmente, el contenido de Fe puede ser aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,1 %, aproximadamente el 0,15 %, aproximadamente el 0,2 %, aproximadamente el 0,25 %, aproximadamente el 0,3 %, aproximadamente el 0,35 %, aproximadamente el 0,4 %, aproximadamente el 0,45 %, o aproximadamente el 0,5 %.
El Mn en la capa de revestimiento de recubrimiento puede ser de hasta el 0,2 % (por ejemplo, hasta el 0,10 %, del 0,05 % al 0,2 %, del 0,1 % al 0,2 %, o del 0,15 % al 0,2 %). Opcionalmente, el contenido de Mn puede ser aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,1 %, aproximadamente el 0,15 %, o aproximadamente el 0,2 %.
El Cu en la capa de revestimiento de recubrimiento puede ser de hasta el 0,1 % (por ejemplo, hasta el 0,05 %, del 0,01 % al 0,1 %, del 0,05 % al 0,1 %, o del 0,06 % al 0,1 %). Opcionalmente, el contenido de Cu puede ser aproximadamente el 0,01 %, aproximadamente el 0,02 %, aproximadamente el 0,03 %, aproximadamente el 0,04 %, aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,06 %, aproximadamente el 0,07 %, aproximadamente el 0,08 %, aproximadamente el 0,09 % o aproximadamente el 0,1 %.
El Zn en la capa de recubrimiento puede ser hasta el 0,4 % (por ejemplo, hasta el 0,3 %, hasta el 0,2 %, hasta el 0,1 %, del 0,01 % al 0,4 %, del 0,05 % al 0,4 %, del 0,06 % al 0,35 %, del 0,1 % al 0,35 %, o del 0,15 % al 0,3 %). Opcionalmente, el contenido de Zn puede ser aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,1 %, aproximadamente el 0,15 %, aproximadamente el 0,2 %, aproximadamente el 0,25 %, aproximadamente el 0,3 %, aproximadamente el 0,35 %, o aproximadamente el 0,4 %.
El Ti en la capa de revestimiento de recubrimiento puede ser de hasta el 0,1 % (por ejemplo, hasta el 0,05 %, del 0,01 % al 0,1 %, del 0,05 % al 0,1 %, o del 0,06 % al 0,1 %). Opcionalmente, el contenido de Ti puede ser de aproximadamente el 0,01 %, aproximadamente el 0,02 %, aproximadamente el 0,03 %, aproximadamente el 0,04 %, aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,06 %, aproximadamente el 0,07 %, aproximadamente el 0,08 %, aproximadamente el 0,09 % o aproximadamente el 0,1 %.
La capa de revestimiento de recubrimiento también incluye aluminio e impurezas, como se describió anteriormente.
En una realización, la capa de revestimiento de recubrimiento es una aleación de aluminio exenta de Mg que consiste en (% en peso),
Si del 2 % al 5 %
Fe hasta el 0,5 %
Mn hasta el 0,2 %
Cu hasta el 0,1 %,
Zn hasta el 0,4 %
Ti hasta el 0,1 %
impurezas inevitables, cada uno < 0,05 %, total < 0,15 % de aluminio, y con intervalos más estrechos opcionales como se describe y reivindica en la presente.
En algunos ejemplos, la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si tiene la siguiente composición, que comprende, (% en peso),
Mn hasta
Zn hasta
Ti hasta
aluminio, e impurezas inevitables cada una <0,05 %, total <0,2 %.
En una realización particular, la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si puede comprender además hasta el 0,3 % de Bi, preferiblemente del 0,1 % al 0,3 %, más preferiblemente del 0,11 % al 0,20 %, para mejorar la formación de la junta durante la soldadura fuerte.
El Si en la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si puede ser del 7 % al 13 % (por ejemplo, del 10 % al 13 %, del 11 % al 13 %, del 7,5 % al 12,5 %, o del 8 % al 12 %). Opcionalmente, el contenido de Si puede ser aproximadamente el 7 %, aproximadamente el 7,05 %, aproximadamente el 7,1 %, aproximadamente el 7.15 %, aproximadamente el 7,2 %, aproximadamente el 7,25 %, aproximadamente el 7,3 %, aproximadamente el 7,35 %, aproximadamente el 7,4 %, aproximadamente el 7,45 %, aproximadamente el 7,5 %, aproximadamente el 7,55 %, aproximadamente el 7,6 %, aproximadamente el 7,65 %, aproximadamente el 7,7 %, aproximadamente el 7,75 %, aproximadamente el 7,8 %, aproximadamente el 7.85 %, aproximadamente el 7,9 %, aproximadamente el 7,95 %, aproximadamente el 8 %, aproximadamente el 8,05 %, aproximadamente el 8,1%, aproximadamente el 8,15 %, aproximadamente el 8,2 %, aproximadamente el 8,25 %, aproximadamente el 8,3 %, aproximadamente el 8,35 %, aproximadamente el 8,4 %, aproximadamente el 8,45 %, aproximadamente el 8,5 %, aproximadamente el 8,55 %, aproximadamente el 8,6 %, aproximadamente el 8,65 %, aproximadamente el 8,7 %, aproximadamente el 8,75 %, aproximadamente el 8,8 %, aproximadamente el 8,85 %, aproximadamente el 8,9 %, aproximadamente el 8,95 %, aproximadamente el 9 %, aproximadamente el 9,05 %, aproximadamente el 9,1 %, aproximadamente el 9,15 %, aproximadamente el 9,2 %, aproximadamente el 9,25 %, aproximadamente el 9,3 %, aproximadamente el 9,35 %, aproximadamente el 9,4 %, aproximadamente el 9,45 %, aproximadamente el 9,5 %, aproximadamente el 9,55 %, aproximadamente el 9,6 %, aproximadamente el 9,65 %, aproximadamente el 9,7 %, aproximadamente el 9,75 %, aproximadamente el 9,8 %, aproximadamente el 9,85 %, aproximadamente el 9,9 %, aproximadamente el 9,95 %, aproximadamente el 10 %, aproximadamente el 10,05 %, aproximadamente el 10,1 %, aproximadamente el 10.15 %, aproximadamente el 10,2 %, aproximadamente el 10,25 %, aproximadamente el 10,3 %, aproximadamente el 10,35 %, aproximadamente el 10,4 %, aproximadamente el 10,45 %, aproximadamente el 10,5 %, aproximadamente el 10,55 %, aproximadamente el 10,6 %, aproximadamente el 10,65 %, aproximadamente el 10,7 %, aproximadamente el 10,75 %, aproximadamente el 10,8 %, aproximadamente el 10.85 %, aproximadamente el 10,9 %, aproximadamente el 10,95 %, aproximadamente el 11 %, aproximadamente el 11,05 %, aproximadamente el 11,1 %, aproximadamente el 11,15 %, aproximadamente el 11,2 %, aproximadamente el 11,25 %, aproximadamente el 11,3 %, aproximadamente el 11,35 %, aproximadamente el 11,4 %, aproximadamente el 11,45 %, aproximadamente el 11,5 %, aproximadamente el 11,55 %, aproximadamente el 11,6 %, aproximadamente el 11,65 %, aproximadamente el 11,7 %, aproximadamente el 11,75 %, aproximadamente el 11,8 %, aproximadamente el 11,85 %, aproximadamente el 11,9 %, aproximadamente el 11,95 %, aproximadamente el 12 %, aproximadamente el 12,05 %, aproximadamente el 12,1 %, aproximadamente el 12,15 %, aproximadamente el 12,2 %, aproximadamente el 12,25 %, aproximadamente el 12,3 %, aproximadamente el 12,35 %, aproximadamente el 12,4 %, aproximadamente el 12,45 %, aproximadamente el 12,5 %, aproximadamente el 12,55 %, aproximadamente el 12,6 %, aproximadamente el 12,65 %, aproximadamente el 12,7 %, aproximadamente el 12,75 %, aproximadamente el 12,8 %, aproximadamente el 12,85 %, aproximadamente el 12,9 %, aproximadamente el 12,95 %, o aproximadamente el 13 %.
El Mg en la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si puede ser de hasta el 0,5 % (por ejemplo, del 0,01 % al 0,5 %, del 0,02 % al 0,5 %, del 0,02 % al 0,4 %, del 0,02 % al 0,3 %, del 0,02 % al 0,2 %, del 0,05 % al 0,5 %, del 0,1 % al 0,5 %, del 0,1 % al 0,4 %, o del 0,1 % al 0,3 %). Opcionalmente, el contenido de Mg puede ser aproximadamente el 0,01 %, aproximadamente el 0,02 %, aproximadamente el 0,03 %, aproximadamente el 0,04 %, aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,06 %, aproximadamente el 0,07 %, aproximadamente el 0,08 %, aproximadamente el 0,09 %, aproximadamente el 0,1 %, aproximadamente el 0,15 %, aproximadamente el 0,2 %, aproximadamente el 0,25 %, aproximadamente el 0,3 %, aproximadamente el 0,35 %, aproximadamente el 0,4 %, aproximadamente el 0,45 %, o aproximadamente el 0,5 %.
El Fe en la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si puede ser de hasta el 0,7 % (por ejemplo, hasta el 0,5 %, del 0,05 % al 0,35 %, del 0,06 % al 0,35 %, del 0,1 % al 0,3 %, o del 0,15 % al 0,25 %). Opcionalmente, el contenido de Fe puede ser aproximadamente el 0,01 %, aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,1 %, aproximadamente el 0,15 %, aproximadamente el 0,2 %, aproximadamente el 0,25 %, aproximadamente el 0,3 %, aproximadamente el 0,35 %, aproximadamente el 0,4 %, aproximadamente el 0,45 %, aproximadamente el 0,5 %, aproximadamente el 0,55 %, aproximadamente el 0,6 %, aproximadamente el 0,65 %, o aproximadamente el 0,7 %.
El Cu en la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si puede ser hasta el 0,3 % (por ejemplo, hasta el 0,2 %, hasta el 0,1 %; hasta el 0,09 %, hasta el 0,04 %, del 0,05 % al 0,3 %, del 0,1 % al 0,25 %, o del 0,15 % al 0,2 %). Opcionalmente, el contenido de Cu puede ser aproximadamente el 0,01 %, aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,1 %, aproximadamente el 0,15 %, aproximadamente el 0,2 %, aproximadamente el 0,25 %, o aproximadamente el 0,3 %.
El Mn en la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si puede ser hasta el 0,8%(por ejemplo, hasta el 0,6 %, hasta el 0,4 %, hasta el 0,2 %, del 0,05 % al 0,8 %, del 0,1 % al 0,7 %, del 0,2 % al 0,6 %, o del 0,25 % al 0,55 %). Opcionalmente, el contenido de Mn puede ser aproximadamente el 0,01 %, aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,1 %, aproximadamente el 0,15 %, aproximadamente el 0,2 %, aproximadamente el 0,25 %, aproximadamente el 0,3 %, aproximadamente el 0,35 %, aproximadamente el 0,4 %, aproximadamente el 0,45 %, aproximadamente el 0,5 %, aproximadamente el 0,55 %, aproximadamente el 0,6 %, aproximadamente el 0,65 %, aproximadamente el 0,7 %, aproximadamente el 0,75 % o aproximadamente el 0,8 %.
El Zn en la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si puede ser de hasta el 2 % (por ejemplo, hasta el 1 %, hasta el 0,5 %, hasta el 0,3 %, del 0,01 % al 0,3 %, del 0,05 % al 0,3 %, o del 0,05 % al 0,2 %). Opcionalmente, el contenido de Zn puede ser aproximadamente el 0,01 %, aproximadamente el 0,02 %, aproximadamente el 0,03 %, aproximadamente el 0,04 %, aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,06 %, aproximadamente el 0,07 %, aproximadamente el 0,08 %, aproximadamente el 0,09 %, aproximadamente el 0,1 %, aproximadamente el 0,11 %, aproximadamente el 0,12 %, aproximadamente el 0,13 %, aproximadamente el 0,14 %, aproximadamente el 0,15 %, aproximadamente el 0,16 %, aproximadamente el 0,17 %, aproximadamente el 0,18 %, aproximadamente el 0,19 % o aproximadamente el 0,2 %.
El Ti en la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si puede ser hasta el 0,25 % (por ejemplo, hasta el 0,20 %, hasta el 0,09 %, hasta el 0,04 %, del 0,05 % al 0,25 %, del 0,1 % al 0,25 %, o del 0,15 % al 0,2 %). Opcionalmente, el contenido de Ti puede ser aproximadamente el 0,01 %, aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,1 %, aproximadamente el 0,15 %, aproximadamente el 0,2 %, o aproximadamente el 0,25 %.
El Bi en la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si puede ser hasta el 0,3 % de Bi, (por ejemplo, hasta el 0,20 %, hasta el 0,09 %, hasta el 0,04 %, del 0,1 % al 0,3 %, preferiblemente del 0,11 % al 0,20 %, del 0,05 % al 0,3 %, del 0,1 % al 0,25 %, o del 0,15 % al 0,2 %). Opcionalmente, el contenido de Bi puede ser aproximadamente el 0,01 %, aproximadamente el 0,05 %, aproximadamente el 0,1 %, aproximadamente el 0,15 %, aproximadamente el 0,2 %, aproximadamente el 0,25 %, o aproximadamente el 0,3 %.
La capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si también incluye aluminio e impurezas, como se describió anteriormente.
En algunos ejemplos, la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si tiene la siguiente composición, que consiste en (% en peso),
Si 7 % al 13 %, preferiblemente 10 % al 13 %, más preferiblemente 11 % al 13 %;
Mg hasta el 0,5 %, preferiblemente del 0,02 % al 0,5 %, y más preferiblemente del 0,02 % al 0,20 %; Fe hasta el 0,7 %, preferiblemente hasta el 0,5 %;
Cu hasta el 0,3 %, preferiblemente hasta el 0,1 %;
Mn hasta el 0,8 %, preferiblemente hasta el 0,2 %;
Zn hasta el 2 %, preferiblemente hasta el 0,3 %;
Bi hasta el 0,3 %, preferiblemente del 0,1 % al 0,3 %;
Ti hasta el 0,25 %;
aluminio, e impurezas inevitables cada una <0,05 %, total <0,2 %.
En algunos ejemplos del material de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio descrito en la presente, la capa de núcleo de aleación 3xxx está provista en ambos lados de la capa de revestimiento de recubrimiento y la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si. Cuando ambos lados de la capa de núcleo de aleación 3xx se revisten de la misma manera, el material de hoja de soldadura fuerte consiste en una configuración de cinco capas.
En una realización, el material de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio está desprovisto o exento de una capa de aleación de aluminio interpuesta entre la capa de núcleo de aleación 3xxx y la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si ya que esto impediría la difusión del Mg desde la capa de núcleo de aleación 3xxx en la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si.
El material de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio como se describe en la presente se puede fabricar mediante diversas técnicas. Por ejemplo, el material de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio puede fabricarse por medio de unión por rodillos tal como entienden los expertos en la técnica. El proceso puede comprender generalmente los siguientes pasos:
colar las diferentes aleaciones de aluminio para obtener bloques de laminación;
el escaldado de los bloques a cada lado para eliminar las zonas de segregación superficial que se originan del proceso de colada y para mejorar la planeidad del producto;
precalentamiento de los bloques de material de soldadura fuerte de 400 °C a 550 °C;
laminación en caliente de los bloques que forman la capa de recubrimiento y la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si hasta el espesor deseado para proporcionar múltiples cubiertas de revestimiento laminadas en caliente;
alternativamente, laminar en caliente los bloques de la capa de recubrimiento y la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si hasta un espesor intermedio y apilar los dos materiales a un espesor intermedio y laminar en caliente adicionalmente la pila para proporcionar una cubierta de revestimiento laminado en caliente del espesor requerido compuesto de las dos capas;
opcionalmente, homogeneizar el bloque de aleación de núcleo de aluminio a una temperatura de 500 °C a 630 °C durante al menos 1 hora, preferiblemente de 1 a 20 horas;
ensamblar el bloque de aleación de núcleo con al menos una cara, opcionalmente en ambas caras, la cubierta o cubiertas de revestimiento laminadas para obtener un sándwich;
precalentar el sándwich a una temperatura de 400 °C a 550 °C;
laminar en caliente el sándwich hasta un espesor intermedio, por ejemplo, de 2 mm a 10 mm; laminar en frío el sándwich laminado en caliente hasta el espesor final deseado para obtener un producto de hoja de soldadura fuerte multicapa; y
opcionalmente, se recoció a una temperatura de 200 °C a 480 °C para obtener un producto de hoja de soldadura fuerte multicapa del temple deseado, por ejemplo, temple O, temple H1x, temple H2x o temple H3x.
Alternativamente, en una base menos preferida, una o más de la capa de revestimiento de recubrimiento y la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si se pueden aplicar sobre la capa de núcleo de aleación 3xxx por medio de técnicas de pulverización térmica. En otros casos, la capa de aleación de aluminio de núcleo y la capa de revestimiento de soldadura fuerte de aleación de Al-Si se pueden fabricar por medio de técnicas de colada, por ejemplo, como se explica en el documento de Patente Internacional WO-2004/112992, que se incorpora en la presente como referencia en su totalidad, donde después de la capa de revestimiento de recubrimiento se puede aplicar por medio de, por ejemplo, técnicas de unión por rodillo o pulverización térmica.
En una realización, el material de hoja de soldadura multicapa de aleación de aluminio así obtenido se trata con un grabador alcalino o ácido antes del proceso de soldadura para eliminar una película de óxido de superficie para facilitar la operación de soldadura CAB sin fundente.
Preferiblemente, la superficie exterior del material de hoja de soldadura multicapa de aleación de aluminio se trata con un agente de ataque ácido. El agente de ataque ácido preferiblemente comprende H2SO4 en una cantidad de 10 g/L a 25 g/L (por ejemplo, 12 g/L a 16 g/L, o 14 g/L). El agente de ataque ácido también puede incluir HF en una cantidad de 0,5 g/L a 5 g/L (por ejemplo, 1 g/L a 3 g/L, o 2 g/L de<h>F (5 %)).
El agente de ataque ácido puede comprender al menos uno de los siguientes ácidos minerales: H<2>SO<4>, H<3>PO<4>, HCl, HF y/o HNO<3>. Preferiblemente, el agente de ataque ácido es una mezcla de H<2>SO<4>y HF. El agente de ataque ácido está generalmente en forma de una solución y el contenido de ácido mineral es generalmente del 0,5 % al 20 % en peso (por ejemplo, del 1 % al 20 % en peso, del 2 % al 18 % en peso, del 3 % al 16 % en peso, del 4 % al 15 % en peso, del 5 % al 12,5 % en peso, o del 6 % al 10 % en peso).
De acuerdo con otra realización, el agente de ataque puede ser alcalino. El grabador alcalino puede comprender al menos uno de los siguientes: NaOH y/o KOH. El agente de ataque alcalino esta generalmente en la forma de una solución y el contenido alcalino es generalmente del 0,5 % al 20 % en peso (por ejemplo, del 1 % al 20 % en peso, del 2 % al 18 % en peso, del 3 % al 16 % en peso, del 4 % al 15 % en peso, del 5 % al 12,5 % en peso, o del 6 % al 10 % en peso).
El agente de ataque alcalino puede comprender además tensioactivos (por ejemplo, tensioactivos aniónicos tales como alquilbenceno sulfonatos, alquilsulfatos, alquil éter sulfatos; tensioactivos catiónicos tales como sistemas cuaternarios de monoalquilo; tensioactivos no iónicos tales como con enlace de éster, éter o amido (por ejemplo, ésteres de glicol); o tensioactivos anfóteros tales como derivados o polipéptidos de imidazolina) 0 agentes complejantes (por ejemplo, gluconato de sodio, sorbitol, ácido úsico o goma arábiga).
El agente de ataque alcalino generalmente necesita aclararse con un ácido, por ejemplo, ácido nítrico o sulfúrico.
El tratamiento superficial con un agente de ataque generalmente dura de 1 segundo a 5 minutos, preferiblemente de 3 segundos a 80 segundos, más preferiblemente de 5 segundos a 50 segundos.
La temperatura durante este tratamiento superficial es generalmente de 20 °C a 100 °C, preferiblemente de 30 °C a 80 °C, más preferiblemente de 50 °C a 80 °C.
Durante el tratamiento superficial, la cantidad de aluminio retirado del lado de la capa exterior revestida es de 1 mg/m2 a 1000 mg/m2 por lado, preferiblemente de 5 mg/m2 a 500 mg/m2 por lado, más preferiblemente de 5 mg/m2 a 300 mg/m2 por lado.
El material de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio descrito en la presente tiene un espesor típico en el calibre final en el intervalo de aproximadamente 0,05 mm a 4 mm, y preferiblemente de aproximadamente 0,2 mm a 2 mm, y más preferiblemente de aproximadamente 0,2 mm a 1,5 mm.
En una realización, cada capa de revestimiento de recubrimiento tiene un espesor que es de aproximadamente el 0,5 % al 10 %, preferiblemente del 0,5 % al 5 %, de todo el espesor de la hoja de soldadura fuerte multicapa, y cada capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si tiene un espesor que es de aproximadamente el 3 % al 25 %, preferiblemente de aproximadamente el 4 % al 15 %, de todo el espesor de la hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio.
En una realización, la capa de revestimiento de recubrimiento tiene un espesor en el intervalo de 4 jm a 80 |jm, preferiblemente en un intervalo de 5 jm a 50 jm .
Es importante mantener delgado el espesor de la capa de revestimiento de recubrimiento en comparación con el espesor de la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si. La capa de revestimiento de recubrimiento tiene un espesor X<1>y la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si tiene un espesor X<2>y la relación de espesor (X<2>a X<1>) de la capa de revestimiento de soldadura fuerte de aleación de Al-Si y la capa de revestimiento de recubrimiento es 2 o más a 1. En una realización, la relación de espesor es 2,5 o más a 1, y preferiblemente X<2>s<3>.X<1>, por ejemplo, la relación de espesor es 2,5 a 1, o 3 a 1, o 3,5 a 1.
Preferiblemente, el total de los espesores de la capa de revestimiento de recubrimiento y la capa de revestimiento de soldadura fuerte de Al-Si aplicados en un lado de la capa de aleación de núcleo están en un intervalo de aproximadamente el 5 % al 25 %, preferiblemente del 5 % al 15 %, de todo el espesor del material de hoja de soldadura fuerte multicapa.
En una realización, el material de hoja de soldadura multicapa de aleación de aluminio se proporciona en un temple en O, y que se recoció completamente.
En una realización, el material de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio se proporciona en un temple H3x, temple H2x o temple H1x, y en donde x es 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 u 8, tal como, por ejemplo, el temple H14, H18, H22, H24 y H26.
Como un ejemplo particular, el material de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio se proporciona en un temple H24, H16 u O.
También se describe en la presente el uso del material o producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio para la producción por medio de una operación de soldadura fuerte en atmósfera controlada sin fundentes (CAB) de un intercambiador de calor, por ejemplo, de un vehículo de motor, y como tal, el material de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio es adecuado para aplicarse en intercambiadores de calor para radiadores de enfriamiento de tren de potencia y motor, radiadores de baja temperatura, enfriamiento de aire de carga aire-a-aire directo (“CAC”) o interenfriamiento, CAC aire-a-agua, CAC aire-a-refrigerante, CAC refrigerante-a-aire, evaporadores de aire-a-refrigerante, condensadores de aire a refrigerante, evaporadores de agua a refrigerante, condensadores de agua a refrigerante, núcleos de calentador, enfriamiento de gases de escape, sistemas de recirculación de gases de escape, sistema de enfriamiento híbrido, sistemas de enfriamiento bifásico, enfriadores de aceite, enfriadores de combustible, material para sistemas de enfriamiento de baterías, refrescadores, placas de frío, sistemas de recuperación de calor, etc.
En un aspecto adicional, se proporciona en la presente un artículo que comprende al menos dos miembros formados, por ejemplo, formados por medio de flexión, plegado, formación de tubo o embutición profunda, unidos entre sí en una operación de soldadura fuerte en atmósfera controlada (CAB) sin fundente, en particular, un intercambiador de calor de un vehículo de motor, que incorpora al menos el material de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio de acuerdo con esta invención como uno de los miembros formados.
En otro aspecto, se proporciona en la presente un método de fabricación de un conjunto de componentes de soldadura fuerte, que comprende los pasos de, en ese orden: proporcionar o formar los componentes de los cuales al menos uno está hecho de un producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio como se expone o reivindica en la presente; y preferiblemente la hoja de soldadura multicapa se trata con un agente de ataque alcalino o ácido; ensamblar los componentes en un conjunto; y preferiblemente un lado de la hoja de soldadura fuerte multicapa de la invención que tiene la capa de revestimiento de recubrimiento se mantiene dentro del conjunto que forma la hoja de soldadura para constituir una estructura, preferiblemente una estructura hueca; montaje sin aplicar flujo de soldadura fuerte en una atmósfera de gas inerte, por ejemplo, argón o nitrógeno, a una temperatura de soldadura fuerte, típicamente a una temperatura en un intervalo de aproximadamente 540 °C a 615 °C, por ejemplo, a aproximadamente 590 °C o a aproximadamente 600 °C, durante un período lo suficientemente largo para fundir y extender el material de soldadura fuerte de Al-Si, por ejemplo, un tiempo de permanencia de aproximadamente 1 a 10 minutos, preferiblemente de 1 a 6 minutos, típicamente alrededor de aproximadamente 2 o 4 minutos, para formar un filete entre el material de carga y al menos otro componente; y en donde el contenido de oxígeno es la atmósfera seca de gas inerte controlado a un nivel tan bajo como sea posible, preferiblemente por debajo de 200 ppm, y más preferiblemente por debajo de 100 ppm, y más preferiblemente por debajo de 40 ppm; y enfriamiento del conjunto de soldadura fuerte, típicamente por debajo de 100 °C, por ejemplo, a temperatura ambiente.
Idealmente, cuando se ensamblan los componentes en un montaje adecuado para unirse mediante soldadura fuerte, un lado del producto de hoja de soldadura fuerte multicapa como se describe en la presente memoria y que tiene la capa de revestimiento de cubierta delgada se mantiene dentro del montaje que forma la hoja de soldadura fuerte para constituir una estructura. Mientras se usa el producto de hoja de soldadura fuerte como se describe en la presente, no hay ningún requisito para aplicar un flujo de soldadura fuerte con el fin de obtener una buena junta después de la operación de soldadura fuerte.
En una realización preferida, la atmósfera de gas inerte de soldadura fuerte durante la operación de soldadura fuerte debe ser seca, lo que significa que el punto de rocío es menor que menos de 40 °C, y más preferiblemente de menos 45 °C o incluso menor.
Ejemplos
Las Figs. 1A y 1B ilustran disposiciones del producto 4 de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio como se describe en la presente. La capa 2 de revestimiento de recubrimiento y la capa 1 de revestimiento de soldadura fuerte de aleación de Al-Si pueden aplicarse en ambos lados o en un solo lado de la capa 3 de núcleo y en donde la capa 2 de revestimiento de recubrimiento forma la capa exterior del producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio. Cuando ambos lados están revestidos, el producto de hoja de soldadura fuerte multicapa tiene cinco capas que incluyen la capa de aleación de núcleo como se muestra en la Fig. 1A. Cuando un lado está revestido con el material de soldadura fuerte, el producto de hoja de soldadura fuerte multicapa tiene una configuración de tres capas como se muestra en la Fig. 1B.
La Fig. 2 es una vista isométrica de una porción de un conjunto de intercambiador de calor de soldadura fuerte. Como se muestra en la Fig. 2, un intercambiador 12 de calor de aluminio de soldadura fuerte de acuerdo con la presente invención puede incluir una pluralidad de tubos 6 portadores de fluido hechos de la hoja de soldadura fuerte multicapa descrita en la presente. Los extremos de los tubos 6 de transporte de fluido están abiertos a una placa 8 de cabecera y un depósito 10 (un extremo de los tubos 6 de transporte de fluido, una placa 8 de cabecera y un depósito 10 se muestran en la Fig. 2). El refrigerante se hace circular desde el depósito 10, a través de los tubos 6 de transporte de fluido y hacia otro depósito (no mostrado). Como se muestra, una pluralidad de aletas 7 de enfriamiento están dispuestas entre los tubos 6 portadores de fluido con el fin de transferir calor lejos de estos, facilitando así un intercambio de calor que enfría el fluido en estos.
Claims (15)
1. Un producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio para soldadura fuerte en una atmósfera de gas inerte sin fundente, que comprende:
una capa de núcleo hecha de una aleación 3xxx que comprende del 0,20 % al 0,75 % en peso de Mg, y provisto de una capa de revestimiento de recubrimiento que comprende del 2 % en peso al 5 % en peso de Si en uno 0 ambos lados de la capa de núcleo de aleación 3xxx; y
una capa de revestimiento de soldadura fuerte de AI-Si que comprende del 7 % en peso al 13 % en peso de Si colocado entre la capa de núcleo de aleación 3xxx y la capa de revestimiento de recubrimiento, en donde la capa de revestimiento de recubrimiento tiene un espesor X<1>y la capa de revestimiento de soldadura fuerte de AI-Si tiene un espesor X<2>y en donde X<2>s<2>X<1>.
2. El producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa de núcleo de aleación 3xxx comprende del 0,20 % al 0,60 % de Mg.
3. El producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la capa de núcleo de aleación 3xxx comprende del 0,20 % al 0,30 % de Mg.
4. El producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la capa de núcleo de aleación 3xxx comprende del 0,40 % al 0,55 % de Mg.
5. El producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la capa de revestimiento de recubrimiento está exenta de Bi y exenta de Li.
6. El producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la capa de revestimiento de recubrimiento está exenta de Mg, exenta de Bi y exenta de Li, y comprende (% en peso),
Si 2 % al 5 %; preferiblemente del 2,5 % al 4,0 %;
Fe hasta el 0,5 %;
Mn hasta el 0,2 %;
Cu hasta el 0,1 %;
Zn hasta el 0,4 %;
Ti hasta el 0,1 %;
impurezas inevitables, cada una <0,05 %, en total <0,15 %, y aluminio.
7. El producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la capa de núcleo de aleación 3xxx comprende (% en peso), 0,5 % al 1,8 % de Mn;
0,20 % a 0,75 % de Mg;
hasta el 1,1 % Cu;
hasta el 0,4 % de Si; preferiblemente menos del 0,10 % de Si;
hasta el 0,7 % de Fe;
hasta el 0,3 % de Cr;
hasta el 0,3 % de Sc;
hasta el 0,3 % de Zr y/o V;
hasta el 0,25 % de Ti;
hasta el 1,2%de Zn;
impurezas inevitables, cada una hasta el 0,05 % y total hasta el 0,2 %, y aluminio.
8. El producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la capa de núcleo de aleación 3xxx tiene un contenido de Cu de hasta el 0,15 %.
9. El producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la capa de núcleo de aleación 3xxx tiene un contenido de Cu en el intervalo de hasta el 0,15 % al 1,1 %.
10. El producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la capa de revestimiento de soldadura fuerte de AI-Si comprende (% en peso),
Si 7 % a 13 %;
Mg hasta el 0,5 %;
Fe hasta el 0,7 %;
Cu hasta el 0,3 %;
Mn hasta el 0,8 %;
Zn hasta el 2 %;
Bi hasta el 0,3 %;
Ti hasta el 0,25 %;
impurezas inevitables, cada una <0,05 %, total <0,2 %, y aluminio.
11. El producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio de acuerdo con la reivindicación 10, en donde la capa de revestimiento de soldadura fuerte de AI-Si comprende del 10 % al 13 % de Si; y/o en donde la capa de revestimiento de soldadura fuerte de AI-Si comprende del 0,02 % al 0,5 % de Mg.
12. El producto de hoja de soldadura multicapa de aleación de aluminio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde el producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio se trata superficialmente con un agente de ataque alcalino o ácido antes de un paso de soldadura; y/o en donde la capa de revestimiento de recubrimiento tiene un espesor X<1>y la capa de revestimiento de soldadura fuerte de AI-Si tiene un espesor X<2>y en donde X<2>s<2>,<5>X<1>; y, en particular,
en donde X<2>s<3>X<1>.
13. Un procedimiento para la producción de un intercambiador de calor de soldadura fuerte, que comprende los pasos de:
proporcionar al menos un producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12; y
soldar fuerte en una atmósfera controlada de soldadura fuerte exenta de flujo (CAB).
14. El procedimiento de la reivindicación 13, en donde la hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio se trata superficialmente con un agente de ataque alcalino o ácido antes de un paso de soldadura fuerte.
15. Uso de un producto de hoja de soldadura fuerte multicapa de aleación de aluminio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 en una operación de soldadura fuerte en atmósfera controlada (CAB) sin fundente para producir un aparato intercambiador de calor.
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