La presente invención tiene por objeto una composición química para fabricar un hilo de cobre apto para soldadura,

así como un hilo de cobre apto para soldadura con mejores propiedades mecánicas y de resistencia frente a la temperatura, que el hilo de cobre convencional, lo cual le confiere una mejor estabilidad dimensional durante el proceso de soldadura. La presente invención también se refiere a un proceso de obtención de dicho hilo de cobre y su uso para soldadura, por ejemplo, de envases metálicos

Hilo de cobre polimicroaleado para soldadura.

Objeto de la invención

La presente invención tiene por objeto una composición química para fabricar un hilo de cobre apto para soldadura con mejores propiedades mecánicas, y de resistencia frente a la temperatura, que el hilo de cobre convencional, lo cual le confiere una mejor estabilidad dimensional durante el proceso de soldadura.

La presente invención también se refiere a un proceso de obtención de dicho hilo de cobre y su uso para la soldadura, por ejemplo, de envases metálicos.

Antecedentes de la invención

Para el embalaje y la conservación de diferentes productos tales como: alimentos, aerosoles, productos cosméticos, etc., el envase tiene un papel fundamental, de él depende que el producto envasado cumpla con las expectativas de seguridad y conservación adecuadas para mantener en óptimas condiciones las características del producto y, por tanto, la completa satisfacción del consumidor final. Un envase tiene que cumplir con aspectos fundamentales tales como resistencia; química y física, hermeticidad y seguridad, necesarios para la óptima conservación del producto envasado. Además, debe ser ligero, adecuarse a los nuevos avances tecnológicos y ser reciclable para cumplir con la legislación vigente.

A mediados de la década de los 60, existían en el mercado máquinas totalmente automáticas para la producción de cuerpos de latas de tamaño medio y grande. En 1969, se desarrollaron maquinas de más velocidad, para la fabricación de envases para aerosoles, produciendo 200 unidades por minuto. Sin embargo, tal vez la aportación más importante tuvo lugar en 1975, con el sistema de soldadura por alambre "perfilado" o WIMA (Wire Mash Welding System). Esta técnica comporta la utilización de un alambre de cobre estirado y preformado, de manera que se aumenta la superficie de contacto en la zona de soldadura, produciendo una soldadura más sólida y adecuada, con una solapa de solo 1 mm de ancho, como se muestra en la figura 1. De este modo, se desarrolló la utilización del alambre de cobre, como electrodo intermedio entre la costura de la lata y los electrodos (denominados roldanas) de soldadura de cobre, para resolver el problema de la contaminación de la superficie del electrodo, y sus efectos en la calidad de soldadura. Como el alambre no se vuelve a utilizar, la contaminación del electrodo deja de ser un problema.

Estas mejoras permitieron a los fabricantes de latas producir botes de unión lateral por soldadura sin aleación para su utilización en la industria alimentaria y otras aplicaciones igual de exigentes.

Más tarde en 1978, se introdujo el sistema da soldadura SUPERWIMA. Este desarrollo del proceso de soldadura es más ventajoso que el anterior porque sólo necesita un solape de 0,15-0,3 mm en la costura lateral. A esta, hay que añadir otras ventajas como la reducción de la zona de soldadura afectada por el calor; el menor endurecimiento y la reducción del grueso de la costura. Además, junto con una mayor eficacia en el proceso de soldadura, se produjeron mejoras en las velocidades a las que las máquinas podían operar, siendo capaces de producir más de 500 envases por minuto.

Adicionalmente, el sistema básico de las máquinas de fabricación de cuerpos, comprende un sistema de alimentación de cuerpos planos a la máquina, un sistema de desfibrado de los mismos, una unidad de enrollado y la estación de soldadura. En esta última se encuentran los brazos, que soportan las roldanas. En el brazo inferior va incorporado todo el sistema de conductos para las distintas funciones (hilo de cobre, refrigeración, nitrógeno, barniz, etc.) tal y como se aprecia en la figura 2. La máquina productora del cuerpo del bote, puede contar también con una unidad de corte para cuerpos de doble o triple altura, un sistema incorporado para soldar en atmósfera inerte para evitar la formación de óxido, y una unidad de barnizado de costura lateral tanto por la parte interior como por la exterior del cuerpo.

Las máquinas de soldar han evolucionado de modo que el hilo de cobre se utiliza por ambas caras, después de ser perfilado, esto quiere decir que se somete por dos veces al proceso de soldadura. Durante su utilización el hilo de cobre es: defilado, guiado, perfilado y tensionado entre poleas guía, esto juntamente con el calor de aportación de la soldadura facilitan el que el hilo se alargue y pierda sección efectiva, tal y como se muestra en la figura 3, lo que supone un problema para la calidad de la soldadura.

Este problema se ha visto enormemente reducido con el uso del hilo de cobre polimicroaleado objeto de la presente invención, ya que al tener una mayor resistencia a la tracción frente a la temperatura evita la reducción de sección, factor que resulta en una mayor robustez frente a las tensiones que le son aplicadas durante el proceso de soldadura de los envases. En consecuencia, la calidad de las soldaduras de los envases que se realizan con el hilo de cobre objeto de la presente invención, es muy superior a la obtenida con el hilo convencional.

De este modo, con la presente invención, se obtiene un hilo de cobre que soluciona los inconvenientes del estado de la técnica, favoreciendo la calidad de las soldaduras de los envases gracias a que ofrece una mayor resistencia a la tracción, y en consecuencia una mayor estabilidad dimensional, frente a la temperatura.

Descripción de la invención

La presente invención se ha desarrollado con el fin de proporcionar una composición química para fabricar un hilo de cobre apto para soldadura, con mayor estabilidad, mejores propiedades mecánicas y de resistencia frente a la temperatura que el hilo de cobre convencional.

La presente invención también se refiere a un proceso de obtención de dicho hilo de cobre y su uso para la soldadura, por ejemplo, de envases metálicos.

Es por lo tanto un objeto de la invención proporcionar un hilo de cobre para soldadura con mayor estabilidad, mejores propiedades mecánicas y de resistencia frente a la temperatura que el hilo de cobre convencional. Para lograr esto se introducen elementos aleantes a la composición química del material manteniendo un contenido mínimo de un 99,90% de Cu+Ag, frente al 99,99% de Cu+Ag del hilo de cobre convencional.

Para el objeto de la presente invención existen elementos de aleación que confieren a la composición química del hilo las siguientes propiedades técnicas:

- Sn y Ni: Incrementan sensiblemente la resistencia a la tracción.

- Zn: Incrementa ligeramente la resistencia a la tracción.

- Sb: Incrementa sensiblemente la resistencia a la temperatura.

- Oxigeno: tiene un papel importante en la mejora de propiedades mecánicas.

Todos estos elementos que forman parte de la composición química del hilo son fundamentales para incrementar las propiedades mecánicas y de resistencia a la tracción, pero es el conjunto de los 20 elementos aleantes el que confiere al hilo sus diferenciadas propiedades respecto al hilo de cobre convencional.

Además, es muy importante ajustar y controlar su concentración dentro de la aleación de cobre para conseguir incrementar las propiedades mecánicas sin reducir de forma severa la conductividad eléctrica, la cual no debe ser inferior a 99,1% IACS (International Annealed Cooper Standard: Estándar Internacional de Cobre Recocido) que es la mínima exigida para que el proceso de soldadura pueda desarrollarse sin problemas.

De este modo, el hilo de cobre objeto de la presente invención se caracteriza por tener los siguientes elementos, en las siguientes proporciones en peso atómico, de manera que los valores individuales de los porcentajes de los distintos componentes de la composición química del hilo son tales que el total de la composición nunca supere el 100%:

1. Composición para fabricar un hilo de cobre apto para soldadura caracterizado porque comprende una pluralidad de elementos aleantes en la composición química con un contenido mínimo de un 99,90% de Cu+Ag en peso.

2. Composición para fabricar un hilo de cobre apto para soldadura según la reivindicación 1 caracterizado porque comprende en proporciones en peso atómico los siguientes elementos: Sn en una proporción de entre 0 y 0,02%, Ni en una proporción de entre 0 y 0,016%, Zn en una proporción de entre 0 y 0,01%, Sb en una proporción de entre 0 y 0,005% y Oxígeno en una proporción de entre 0,06 y 0,15%.

3. Hilo de cobre apto para soldadura caracterizado porque comprende los siguientes elementos, en las siguientes proporciones en peso atómico, de manera que los valores individuales de los porcentajes de los distintos componentes de la composición del hilo son tales que el total de la composición nunca supere el 100%:

4. Proceso de obtención de un hilo de cobre caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

5. Hilo de cobre recocido apto para soldadura obtenido por el proceso de la reivindicación 4.

6. Uso de la composición química de las reivindicaciones 1 y 2 para fabricar un hilo de cobre.

7. Uso del hilo de cobre de reivindicaciones 3 o 5 para soldadura.

8. Uso del hilo de cobre según la reivindicación 7 para soldadura de envases metálicos.