ALEACION DE COBRE, ZINC Y SILICIO, SU UTILIZACION Y SU PRODUCCION.

Aleación de Cu-Zn-Si que comprende, expresado en % en peso, de 70 a 80% de cobre,

de 1 a 5% de silicio y de 0,0001 a 0,5% de boro, así como de 0 a 0,2% de fósforo y/o arsénico, opcionalmente de modo adicional por lo menos un elemento, expresado en % en peso, tomado entre el conjunto formado por 0,01 a 2,5% de plomo, 0,01 a 2% de estaño, 0,01 a 0,3% de hierro, 0,01 a 0,03% de cobalto, 0,01 a 0,3% de níquel, 0,01 a 0,03% de manganeso, opcionalmente de modo adicional por lo menos un elemento, expresado en % en peso, tomado del conjunto formado por hasta 0,5% de plata, hasta 0,5% de aluminio, hasta 0,5% de magnesio, hasta 0,5% de antimonio, hasta 0,5% de titanio y hasta 0,5% de zirconio, de manera preferida seleccionado entre el conjunto formado por 0,01 a 0,1% de plata, 0,01 a 0,1% de aluminio, 0,01 a 0,1% de magnesio, 0,01 a 0,1% de antimonio, 0,01 a 0,1% de titanio y 0,01 a 0,1% de zirconio, opcionalmente de modo adicional por lo menos un elemento, expresado en % en peso, tomado del conjunto formado por hasta 0,3% de cadmio, hasta 0,3% de cromo, hasta 0,3% de selenio, hasta 0,3% de teluro y hasta 0,3% de bismuto, de manera preferida tomado del conjunto formado por 0,01 a 0,3% de cadmio, 0,01 a 0,3% de cromo, 0,01 a 0,3% de selenio, 0,01 a 0,3% de teluro y 0,01 a 0,3% de bismuto

Aleación de cobre, zinc y silicio, su utilización y su producción.

El invento se refiere a una aleación de cobre, zinc y silicio, así como a una utilización y a una preparación de una de tales aleaciones de cobre, zinc y silicio.

El requisito primordial que se plantea a las aleaciones de cobre, zinc y silicio consiste en que éstas han de ser estables frente a la eliminación de zinc y aptas para la mecanización con arranque de virutas. Una buena aptitud para la mecanización con arranque de virutas de tales aleaciones de latón se realizaba hasta ahora mediante la adición de plomo, tal como se describe por ejemplo en el documento de solicitud de patente europea EP 1.045.041 A1. Recientemente, sin embargo, se han desarrollado también unas aleaciones de latón exentas de plomo con unas buenas propiedades para la mecanización con arranque de virutas, tal como se describen por ejemplo en el documento EP 1.038.981 A1 y en el documento de patente alemana DE 103 08 778 B3. Tanto las aleaciones de Cu-Zn-Si exentas de plomo como también las que contienen plomo tienen una tendencia a oxidarse a unas temperaturas comprendidas entre 300ºC y 800ºC y a formar una capa de cascarilla. Esta capa de cascarilla se adhiere solamente en forma floja al metal, se desprende con facilidad y se distribuye a lo largo de las instalaciones de producción, lo cual tiene la consecuencia de que éstas se impurifican y ensucian de una manera perturbadora. La limpieza de las instalaciones de producción es costosa, con lo cual son altos los costos de producción. También resulta desventajoso en las aleaciones de Cu-Zn-Si hasta ahora conocidas el hecho de que las propiedades mecánicas del material se modifican a lo largo de piezas de trabajo largas, puesto que el material no es homogéneo.

Con el conocimiento de estas circunstancias, el presente invento se plantea por lo tanto el problema de presentar una aleación de cobre, zinc y silicio, que esté mejorada en lo que se refiere a su homogeneidad y además de ello presente una menor tendencia a la formación de cascarilla, así como indicar una utilización y una producción de una de tales aleaciones de latón.

El problema mencionado en primer lugar en lo referente a una aleación, se resuelve conforme al invento mediante una aleación de cobre, zinc y silicio, que comprende, en tantos por ciento en peso, de 70 a 80% de cobre; de 1 a 5% de silicio; de 0,0001 a 0,5% de boro; de 0 a 0,2% de fósforo y/o arsénico, así como el resto zinc, junto con las impurezas inevitables.

El contenido de cobre está situado entre 70 y 80%, puesto que unos contenidos de cobre situados por debajo de 70% o respectivamente por encima de 80% influirían desfavorablemente sobre la aptitud para la mecanización con arranque de virutas de la aleación. Esto mismo es válido al abandonarse el indicado intervalo de concentraciones de silicio de 1% a 5%. La concentración de boro en la aleación está situada entre 0,0001 y 0,5%. De una manera sorprendente, se encontró ahora que por medio de la adición de boro de una manera correspondiente al intervalo reivindicado de concentraciones, se consigue, por una parte, que sea menor la formación de cascarilla y que al mismo tiempo aumente manifiestamente la adhesión de la cascarilla restante al material. Por otro lado, también sorprende el hecho de que la adición de boro dé lugar a que se mejore la homogeneidad de la estructura y de esta manera se eviten fluctuaciones de las propiedades mecánicas. El fósforo y el arsénico pueden estar contenidos en cada caso con un contenido de concentración de hasta 0,2% en la aleación, y son reemplazables uno por otro. Mediante el fósforo y el arsénico se influye favorablemente sobre la formación de la estructura de colada inicial y sobre las propiedades de corrosión, aumentándose además de ello la capacidad de fluir de la masa fundida y disminuyéndose la susceptibilidad frente a la corrosión en grietas por tensiones. La restante proporción esencial de la aleación es de zinc.

Junto a las ventajas arriba mencionadas, de que se evitan unas capas de cascarilla que se desprenden con facilidad y aumentan los costos de producción, y se mejoran las propiedades mecánicas, así como se presenta además de ello una buena aptitud para la mecanización con arranque de virutas y una buena conformabilidad en unión con una alta estabilidad frente a la corrosión, en el caso del invento precisamente también es especialmente pronunciada la estabilidad frente a la eliminación de zinc y a la corrosión en grietas por tensiones. Los ensayos para la eliminación de zinc de acuerdo con la norma ISO 6509 dan unas profundidades de eliminación de zinc de solamente hasta 26 µm.

El problema mencionado en segundo lugar, referente a una utilización de una de tales aleaciones de cobre, zinc y silicio, se resuelve mediante una utilización para piezas componentes electrotécnicas, para piezas componentes técnicas sanitarias, para recipientes destinados al transporte o al almacenamiento de líquidos o gases, para piezas componentes solicitadas por torsión, para piezas componentes reciclables, para piezas forjadas a estampa, para productos semitermninados, para bandas y cintas, para chapas, para perfiles, para planchas, o como aleaciones maleables, para laminar o para moldear por colada.

La aleación de Cu-Zn-Si encuentra utilización para contactos, clavijas, espigas o elementos de fijación en la electrotecnia, por ejemplo como contactos estáticos o contactos fijos, a los que pertenecen también las conexiones por fijación y por enchufe o los contactos de enchufes.

La aleación tiene frente a medios líquidos y gaseosos una alta estabilidad contra la corrosión. Además, ella es extremadamente estable contra la eliminación de zinc y contra la corrosión en grietas por tensiones. Como consecuencia de ello, la aleación es apropiada especialmente para un empleo para recipientes destinados al transporte o al almacenamiento de líquidos o gases, en particular para recipientes en la técnica frigorífica o para tubos, griferías de agua, prolongaciones de grifos, conectadores de tubos y válvulas en la técnica sanitaria.

Las pequeñas tasas de corrosión garantizan también que la indiferencia y la laxitud metálicas, es decir la propiedad de descargar ciertas partes de las aleaciones por acción de medios líquidos o gaseosos, es de por sí pequeña. Por lo tanto, el material es apropiado para unos sectores de empleo, que necesiten una baja emisión de sustancias contaminantes con el fin de proteger al medio ambiente. Por consiguiente, la utilización de la aleación conforme al invento pertenece al sector de las piezas componentes reciclables.

La insensibilidad frente a la corrosión en grietas por tensiones recomienda a la aleación para una utilización en conexiones por atornillamiento o respectivamente por sujeción, en las cuales, de modo condicionado por causas técnicas se almacenan grandes energías elásticas. Es especialmente apropiada por consiguiente la utilización de la aleación para todas las piezas componentes solicitadas por tracción y/o por torsión, en particular para tornillos y tuercas. Después de una conformación en frío la pieza de trabajo consigue unos altos valores para el límite de alargamiento. Por ejemplo, en conexiones por atornillamiento, que no deben de deformarse plásticamente, se realizan unos mayores momentos de torsión por aprieter. La relación de los límites de estiramiento de la aleación de Cu-Zn-Si es menor que en el caso de un latón para aparatos automáticos. Las conexiones por atornillamiento, que solamente han sido apretadas una vez y en este contexto se alargan en exceso deliberadamente, alcanzan por lo tanto unas fuerzas de retención especialmente altas.

Unas posibilidades de utilización de la aleación de Cu-Zn-Si se establecen para materiales de partida tanto en forma de tubos como también en forma de bandas. Ella es apropiada asimismo bien para bandas, chapas y planchas aptas para fresarse o estamparse, en particular para llaves, grabados, para finalidades decorativas o para utilizaciones en rejas y rejillas estampadas.

El problema mencionado en tercer lugar, referente a una producción de una de tales aleaciones de cobre, zinc y silicio, se resuelve mediante una colada continua y una laminación en caliente convencionales a unas temperaturas comprendidas entre 600 y 760ºC con una subsiguiente conformación, en particular una laminación en frío, lo que se complementa preferiblemente mediante otras etapas de recocido y conformación.

El problema referente a una producción de una de tales aleaciones de cobre, zinc y silicio, se resuelve...

1. Aleación de Cu-Zn-Si que comprende, expresado en % en peso, de 70 a 80% de cobre, de 1 a 5% de silicio y de 0,0001 a 0,5% de boro, así como de 0 a 0,2% de fósforo y/o arsénico, opcionalmente de modo adicional por lo menos un elemento, expresado en % en peso, tomado entre el conjunto formado por 0,01 a 2,5% de plomo, 0,01 a 2% de estaño, 0,01 a 0,3% de hierro, 0,01 a 0,03% de cobalto, 0,01 a 0,3% de níquel, 0,01 a 0,03% de manganeso, opcionalmente de modo adicional por lo menos un elemento, expresado en % en peso, tomado del conjunto formado por hasta 0,5% de plata, hasta 0,5% de aluminio, hasta 0,5% de magnesio, hasta 0,5% de antimonio, hasta 0,5% de titanio y hasta 0,5% de zirconio, de manera preferida seleccionado entre el conjunto formado por 0,01 a 0,1% de plata, 0,01 a 0,1% de aluminio, 0,01 a 0,1% de magnesio, 0,01 a 0,1% de antimonio, 0,01 a 0,1% de titanio y 0,01 a 0,1% de zirconio, opcionalmente de modo adicional por lo menos un elemento, expresado en % en peso, tomado del conjunto formado por hasta 0,3% de cadmio, hasta 0,3% de cromo, hasta 0,3% de selenio, hasta 0,3% de teluro y hasta 0,3% de bismuto, de manera preferida tomado del conjunto formado por 0,01 a 0,3% de cadmio, 0,01 a 0,3% de cromo, 0,01 a 0,3% de selenio, 0,01 a 0,3% de teluro y 0,01 a 0,3% de bismuto.

2. Aleación de Cu-Zn-Si de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado por,

expresado en % en peso, de 75 a 77% de cobre; de 2,8 a 4% de silicio; y de 0,0001 a 0,01% de boro, así como de 0,03 a 0,1% de fósforo y/o arsénico.

3. Aleación de Cu-Zn-Si de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado por

adicionalmente por lo menos un elemento, expresado en % en peso, tomado del conjunto formado por de 0,01 a 0,1% de plomo, de 0,01 a 0,2% de estaño, de 0,01 a 0,1% de hierro, de 0,01 a 0,1% de cobalto, de 0,01 a 0,1% de níquel y de 0,01 a 0,1% de manganeso.

4. Utilización de una aleación de Cu-Zn-Si de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, para piezas componentes electrotécnicas, para piezas componentes de técnica sanitaria, para recipientes destinados al transporte o al almacenamiento de líquidos o gases, para piezas componentes solicitadas por torsión, para piezas componentes reciclables, para piezas forjadas a estampa, para piezas semiterminadas, para bandas y cintas, para chapas, para perfiles, para planchas así como en calidad de una aleación maleable, para laminar o moldear por colada.

5. Procedimiento para la producción de una aleación de Cu-Zn-Si de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, mediante una colada continua y una laminación en caliente convencionales a unas temperaturas comprendidas entre 600 y 760ºC con una subsiguiente conformación, en particular una laminación en frío, de manera preferida completada por otras etapas adicionales de recocido y conformación.

6. Procedimiento para la producción de una aleación de Cu-Zn-Si de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, mediante una colada continua y una extrusión convencionales a unas temperaturas hasta de 760ºC, de manera preferida comprendidas entre 650 y 680ºC, y un enfriamiento en presencia de aire.