MXPA06005900A

MXPA06005900A - Banda de aleacion de aluminio para soldadura.

Info

Publication number: MXPA06005900A
Application number: MXPA06005900A
Authority: MX
Inventors: Sylvain Henry
Original assignee: Alcan Rhenalu
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2006-06-27
Also published as: FR2862894A1; JP5701470B2; US20110315748A1; WO2005061165A1; FR2862894B1; NO340339B1; EP1687115A1; JP2007521396A; CA2547833A1; CN100581700C; ATE419945T1; CA2547833C; US20070099023A1; DE602004018970D1; KR101184173B1; CN1882407A; DE04805532T1; BRPI0416974A; EP1687115B1; KR20060123217A

Abstract

La invencion tiene por objeto una banda o chapa de aleacion de aluminio que contiene por lo menos un 80% en peso de aluminio y de 0,01 a 0,5 % de itrio y/o de 0,05 a 0,5 % de bismuto, revestida en por lo menos una cara con una aleacion de soldadura. Las chapas y bandas de conformidad con la invencion se utilizan para la fabricacion de piezas soldadas sin flujo.

Description

BANDA DE ALEACION DE ALUMINIO PARA SOLDADURA Campo de la invención La invención se refiere a bandas de aleación de aluminio, opcionalmente plaqueadas en una o dos caras con una aleación de soldadura, y destinadas a la fabricación de piezas soldadas, en particular cambiadores térmicos para el sector automovilístico y de la construcción, y más particularmente de piezas unidas por soldadura sin flujo en atmósfera controlada. Antecedentes de la invención El procedimiento más f ecuentemente utilizado para el ensamblaje de cambiadores térmicos destinados al sector automovilístico es la soldadura. Ésta radica en la utilización, para por lo menos uno de los componentes que se tienen que unir, de una banda plaqueada constituida por una aleación llamada "de alma" , revestida en una o dos caras con una aleación llamada "de soldadura" . Esta última se caracteriza por una temperatura de liquidus inferior de unos 30°C a la temperatura de solidus de la aleación de alma. Gracias a la aplicación de un tratamiento térmico adaptado, será posible fundir únicamente el plaqueado, que vendrá a mojar las superficies en contacto y posibilitará un correcto ensamblaje después del enfriamiento del conjunto. Actualmente, coexisten tres técnicas diferentes de REF. : 172444 soldadura : - la más extendida es la soldadura en atmosfera controlada de nitrógeno, tras haber, revestido las piezas que se tienen que unir con un Aflujo" no corrosivo, el más corriente siendo " el flujo Nocolok®. Este producto, destinado a disolver la capa de óxido superficial en el aluminio, y por consiguiente a aumentar la mojabilidad de las superficies, es de tipo fluoroaluminato de potasio. Su utilización plantea un cierto número de problemas: claro está que el producto tiene un coste intrínseco; su aplicación requiere instalaciones específicas que suelen impedir la automatización completa de las líneas de fabricación de los cambiadores térmicos; por último, se tiene que prever un tratamiento de los efluentes.

- Otra técnica, más antigua pero todavía utilizada en particular en Norteamérica, es la soldadura al vacío. Este procedimiento obliga a utilizar plaqueados que contienen magnesio: este elemento, segregado en la superficie, que se vaporiza al vacío, permite captar las huellas de oxígeno residuales. Así, se evita que vuelva a formarse la capa de óxido inicialmente rota por dilatación diferencial. No se necesita ningún flujo, pero las instalaciones de creación del vacío son muy pesadas y los gastos de mantenimiento asociados muy elevados. Por estas razones económicas, progresivamente se están abandonando las líneas existentes a favor de líneas Nocolok®.

- Por último, un tercer procedimiento, utilizado de manera más marginal, consiste en aplicar, en vez del flujo, una capa de níquel. Después, la soldadura se realiza bajo nitrógeno. La energía liberada durante el ciclo de soldadura por la creación de fases Al-Ni en la superficie del plaqueado es suficiente como para romper la capa de óxido. El problema principal consiste en realizar la operación de soldadura en las líneas Nocolok® existentes, puesto que son las más extendidas y las más económicas, sin utilizar ningún flujo ni otra preparación de superficie compleja, sin engendrar tampoco ninguna degradación sobre las propiedades finales de los cambiadores térmicos que se unirán gracias a esta técnica. La solución que conoció el mayor desarrollo en este campo es una adaptación del procedimiento de soldadura por aplicación de níquel . Aunque se hayan puesto por obra técnicas de aplicación siempre más simplificadas, como se describe por ejemplo en la solicitud de patente O 02/07928 (Corus) , no constituyen sino una respuesta parcial al problema. El fabricante de cambiadores térmicos, o de bandas de aluminio, en el caso en el que él realizaría la operación, siempre tiene que añadir instalaciones específicas, para la preparación de la superficie antes de la soldadura, y tiene que seguir con los efluentes, generados esta vez por los baños de niquelado. Por otra parte, aunque se aportaron progresos en término de resistencia a la corrosión, tal como se indica en la solicitud de patente WO 02/060639 (Corus) , las prestaciones indicadas no alcanzan las por otro lado mencionadas para productos soldados Nocolok® (véase por ejemplo la solicitud de patente WO 02/40729 de Pechiney Rhenalu) . Otras soluciones se refieren a una adaptación de la aleación de plaqueado y/o de las condiciones de atmósfera en los hornos de soldadura, como por ejemplo en la patente US 3 811 177 (VAW) que menciona la adición a la soldadura de los elementos Bi, Sr, Ba o Sb para modificar su tensión de superficie. El efecto del bismuto sobre esta última propiedad también se menciona en la patente EP 0004096 (Ford) . Más recientemente, en la solicitud WO 01/98019 de Kaiser Aluminum, se menciona el interés de una adición de sodio opcionalmente acompañada de potasio o de bismuto. Por último, en EP 1306207 (Sky Aluminium) , la soldadura, que contiene g y Bi, se reviste de una fina capa formada de una aleación de aluminio que permanecerá sólida cuando ésta empezará a fundir; se romperá pero tarde en el ciclo de soldadura, liberando el plaqueado líquido que entonces vendrá a mojar su superficie superior: el trabajo en atmósfera durante un tiempo corto evita la oxidación de la soldadura líquida. En cuanto al óxido presente en la fina capa, se rompe al estar rodeado de líquido.

Breve descripción de la invención La invención tiene por objetivo permitir la fabricación por soldadura sin flujo de piezas soldadas de aleación de aluminio, en condiciones económicas favorables, y en particular con los mismos equipos que los que suelen utilizarse para la soldadura con flujo en atmósfera controlada . La invención tiene por obj eto una banda o chapa de aleación de aluminio que contiene de 0,01 a 0,5% de itrio y/o de 0,05 a 0,5% de bismuto, revestida en por lo menos una cara con una aleación de soldadura. El revestimiento puede ser una capa plaqueada por colaminado, por ejemplo de una aleación de aluminio que contiene de 4 a 15% de silicio. También puede ser una capa que comprende partículas de aleación de soldadura, en particular partículas de aleación Al-Si, opcionalmente envueltas en una resina. La invención también tiene por objeto una pieza soldada, en particular un cambiador térmico, realizada con ayuda de una banda o chapa de aleación de aluminio que contiene de 0,01 a 0,5% de itrio y/o de 0,05 a 0,5% de bismuto. Breve descripción de las figuras Las figuras la y Ib representan, respectivamente en vista desde arriba y en vista lateral, las probetas en V utilizadas en los ejemplos para evaluar la aptitud para la soldadura.

La figura 2 representa la definición de la anchura de la junta soldada en la prueba de aptitud para la soldadura descrita en los ejemplos. Descripción detallada de la invención Al contrario del conjunto de las técnicas anteriormente mencionadas, la invención tiene por objetivo modificar la composición de la aleación de alma, con el fin de que la soldadura pueda efectuarse sin ayuda de ninguna aplicación, y en condiciones de atmósfera controlada estándar, que los fabricantes de equipos pueden obtener sin modificación de las instalaciones de soldadura. De forma un poco asombrosa, la adición de determinados elementos en el alma, como el itrio a la altura de un 0,05% o el bismuto a la altura de un 0,15%, permite obtener, en el caso de una soldadura sin flujo bajo nitrógeno, una calidad muy satisfactoria de las juntas soldadas. El método es aplicable a todos los tipos de aleaciones de aluminio que contienen por lo menos un 80% en peso de aluminio, y en particular a aquellas cuya composición, antes de la adición de los elementos específicamente destinados a posibilitar la soldadura sin flujo, cumple las siguientes condiciones (% en peso) : Si < 1,0 Fe < 1,0 Cu < 1,0 Mn < 2,0 Mg < 3,0 Zn < 6,0 Ti < 0,3 Zr < 0,3 Cr < 0,3 Hf < 0,6 V < 0,3 Ni < 2,0 Co < 2,0 In < 0,3 Sn < 0,3 otros elementos < 0,05 cada uno y 0,15 en total, resto aluminio. La chapa o banda se puede plaquear por colaminado en una o dos caras con una aleación de aluminio de soldadura, por lo general una aleación que contiene de 4 a 15% de silicio. La aleación de soldadura puede contener otros elementos adicionales, como el cobre, el magnesio o el cinc. También puede contener elementos destinados a modificar la tensión de superficie de la aleación, como Ag, Be, Bi, Ce, La, Pb, Pd, Sb, Y o mischmetal, es decir una mezcla de tierras raras no separadas. En el caso en el que la aleación de soldadura se plaquea en una sola cara, la otra cara puede revestirse, de manera conocida en si, con una aleación sacrificial, por lo general de tipo Al-Zn, destinada a mejorar la resistencia a la corrosión de la aleación de alma. La aleación de soldadura también puede aplicarse en forma de partículas, en particular de partículas Al-Si, como se describe por ejemplo en la patente EP 0568568 (Alean International) . Para la soldadura en atmósfera controlada, las partículas de aleación de soldadura suelen asociarse a partículas de flujo, en particular de flujo a base de fluoruros como el fluoroaluminato de potasio, y de un ligante como una resina polimérica. En este caso, una ventaja específica de la invención es que se evita la presencia de flujo en el revestimiento.

La chapa de aleación con adición de bismuto y/o de itrio también se puede utilizar no revestida cuando se asocia, para la fabricación de la pieza soldada, a otra chapa revestida con una aleación de soldadura.

Ej emplos Ej emplo 1 Se colaron cuatro placas de aleaciones de alma que tenían las siguientes composiciones: así como una placa de aleación de plaqueado 4047 (Al-12% Si) . Se realizaron ensamblajes a partir de estas placas de suerte que el espesor de aleación de plaqueado represente el 10% del espesor total. Estos ensamblajes se laminaron en caliente, y después en frío, para producir bandas plaqueadas de 0,3 mm de espesor. Luego esta bandas se sometieron a un tratamiento de restauración de 10 h a 250°C. La probeta descrita en la figura 1 se utilizó para evaluar la aptitud para la soldadura de estos materiales . La "V" está constituida por una banda desnuda de aleación 3003, en estado H24, y de 0,3 mm de espesor. Se aplica un tratamiento de desengrase de 15 min. a 250°C al metal que se tiene que soldar. No se utiliza ninguna otra preparación de superficie y en particular no se aplica ningún flujo. La soldadura se hace en un horno de vidrio con doble pared, lo que permite visualizar los movimientos de soldadura líquida y la formación de las juntas durante el tratamiento. El ciclo térmico comprende una fase de elevación de la temperatura hasta los 610 °C según una rampa de unos 20°C/min. , de mantenimiento de 2 min. a los 610°C y de baja de unos 30°C/min. Todo esto se hace con barrido continuo de nitrógeno, con un caudal de 8 1/min. Los resultados se califican con una nota de A a E según la siguiente escala: Los resultados se indican en la tabla 1: Tabla 1 Se observa la mejora de la aptitud para la soldadura obtenida por la adición de Y o Bi a la aleación de alma.

Ej emplo 2 Del mismo modo, se colaron dos placas que tenían las composiciones : así como una placa de aleación de plaqueado 4045 (Al-10% Si) . La gama de transformación así como las pruebas realizadas son exactamente del mismo tipo que en el ejemplo 1 Los resultados se indican en la tabla 2 : Tabla 2 Se observa que la adición de itrio a la aleación conduce a una clara mejora de la aptitud para la soldadura.

Ej emplo 3 Del mismo modo, se colaron dos placas que tenían 1 composiciones : así como una placa de aleación de plaqueado 4045 (Al-10% Si) . La gama de transformación así como las pruebas realizadas son exactamente del mismo tipo que en el ejemplo 1. Los resultados se indican en la tabla 3 : Tabla 3 Se observa que la adición de itrio a la aleación P conduce a una clara mejora de la aptitud para la soldadura.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos o productos a que la misma se refiere.

Claims

REIVINDICACIONES
Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Banda o chapa de aleación de aluminio de alma caracterizada porque contiene por lo menos un 80% en peso de aluminio, de 0,01 a 0,5% de itrio y/o de 0,05 a 0,5% de bismuto, así como los siguientes elementos según los siguientes porcentajes: Si < 1,0 Fe < 1,0 Cu < 1,0 Mn < 2,0 Mg < 3,0 Zn < 6,0 Ti < 0,3 Zr < 0,3 Cr < 0,3 Hf < 0,6 V < 0,3 Ni < 2,0 Co < 2,0 In < 0,3 Sn < 0,3 otros elementos < 0,05 cada uno y 0,15 en total, resto aluminio, en la que la correspondiente banda o chapa se reviste en por lo menos una cara de una aleación de . aluminio de soldadura . 2. Banda o chapa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la aleación de soldadura es una aleación que contiene de 4 a 15% en peso de silicio.
3. Banda o chapa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la aleación de soldadura contiene por lo menos un elemento destinado a modificar la tensión de superficie de la aleación, como Ag, Be, Bi, Ce, La, Pb, Pd, Sb, Y o mischmetal .
4. Banda o chapa de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el revestimiento de aleación de soldadura es una capa plaqueada obtenida por colaminado con la aleación de aluminio básica.
5. Banda o chapa de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 3 , caracterizada porque el revestimiento de aleación de soldadura está constituido por partículas, opcionalmente envueltas en una capa de resina.
6. Pieza soldada realizada con ayuda de una banda o chapa de aleación de aluminio caracterizada porque contiene de 0,01 a 0,5% de itrio y/o de 0,05 a 0,5% de bismuto, así como los siguientes elementos según los siguientes porcenta es : Si < 1,0 Fe < 1,0 Cu < 1,0 Mn < 2,0 Mg < 3,0 Zn < 6,0 Ti < 0,3 Zr < 0,3 Cr < 0,3 Hf < 0,6 V < 0,3 Ni < 2,0 Co < 2,0 In < 0,3 Sn < 0,3 otros elementos < 0,05 cada uno y 0,15 en total, resto aluminio.
7. Pieza soldada de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque la banda o chapa utilizada se reviste con una aleación de soldadura.
8. Pieza soldada de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque la banda o chapa utilizada se reviste con partículas - de aleación de soldadura, opcionalmente envueltas en una capa de resina.