MÉTODO PARA FORMAR UNA SUPERFICIE DE PLATA DE AJUSTE CEÑIDO SOBRE UNA PIEZA DE ALUMINIO.

Un método para formar un recubrimiento de plata altamente electroconductor sobre la superficie de una pieza de aluminio,

que comprende las etapas de - limpiar el área de unión de la pieza de aluminio de su capa de óxido, - calentar la pieza de aluminio en una primera fase de calentamiento, - aplicar la pieza de plata a fijar a la superficie de la unión, - reanudar el calentamiento en una segunda fase, al menos a la temperatura requerida para la reacción eutéctica entre el aluminio y la plata, teniendo lugar el calentamiento en una atmósfera de aire, o en condiciones ligeramente reductoras, y dicha la carga se aplica al punto de unión durante el segundo periodo de calentamiento, y que dicha carga es de tipo puntual y se repite en ciclos

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FI2006/000132.

Solicitante: OUTOTEC OYJ.

Nacionalidad solicitante: Finlandia.

Dirección: RIIHITONTUNTIE 7 02200 ESPOO FINLANDIA.

Inventor/es: POLVI, VEIKKO, OSARA,Karri.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 25 de Abril de 2006.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C23C24/10B2
  • C23C30/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL.C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (aplicación de líquidos o de otros materiales fluidos sobre las superficies, en general B05; fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; mecanizado del metal por acción de una fuerte concentración de corriente eléctrica sobre un objeto por medio de un electrodo B23H; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; pinturas, barnices, lacas C09D; esmaltado o vidriado de metales C23D; medios para impedir la corrosión de materiales metálicos, las incrustaciones, en general C23F; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D, C25F; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04; detalles de aparatos de sonda de barrido, en general G01Q; fabricación de dispositivos semiconductores H01L; fabricación de circuitos impresos H05K). › Revestimiento con materiales metálicos, caracterizado solamente por la composición del material metálico, es decir, no caracterizado por el proceso de revestimiento (C23C 26/00, C23C 28/00 tienen prioridad).

Clasificación PCT:

  • B23K20/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B23 MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO EN OTRO LUGAR.B23K SOLDADURA SIN FUSION O DESOLDEO; SOLDADURA; REVESTIMIENTO O CHAPADO POR SOLDADURA O SOLDADURA SIN FUSION; CORTE POR CALENTAMIENTO LOCALIZADO, p. ej. CORTE CON SOPLETE; TRABAJO POR RAYOS LASER (fabricación de productos revestidos de metal por extrusión de metales B21C 23/22; realización de guarniciones o recubrimientos por moldeo B22D 19/08; moldeo por inmersión B22D 23/04; fabricación de capas compuestas por sinterización de polvos metálicos B22F 7/00; disposiciones sobre las máquinas para copiar o controlar B23Q; recubrimiento de metales o recubrimiento de materiales con metales, no previsto en otro lugar C23C; quemadores F23D). › Soldadura no eléctrica por percusión u otra forma de presión, con o sin calentamiento, p. ej. revestimiento o chapeado.
  • C23C26/00 C23C […] › Revestimientos no previstos por los grupos C23C 2/00 - C23C 24/00.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.

PDF original: ES-2370604_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Método para formar una superficie de plata de ajuste ceñido sobre una pieza de aluminio Campo de la invención La invención se refiere a un método para formar una superficie altamente electroconductora sobre una pieza de aluminio. Se forma una capa de plata, altamente electroconductora, sobre la pieza mediante una unión eutéctica. La temperatura de la pieza de aluminio se eleva gradualmente y la capa de óxido que se forma sobre la superficie de la pieza se retira. Después de la primera fase de calentamiento, la pieza de plata que se va a fijar se transfiere a la superficie limpiada y, aplicando simultáneamente una carga al punto de contacto, se calienta hasta una temperatura en la que se genera una aleación consistente con el punto eutéctico entre el aluminio y la plata, que continúa para formar una unión metalúrgica a medida que solidifica. Antecedentes de la invención El aluminio es un metal usado mucho en estructuras conductoras de electricidad, porque su conductividad es muy buena. Sin embargo, el aluminio forma una capa de óxido sobre su superficie en una atmósfera de aire, que obstaculiza considerablemente la conductividad de electricidad hacia o desde la pieza de aluminio. De vez en cuando, es necesario mejorar la conductividad eléctrica de la pieza de aluminio localmente, y esto se realiza, por ejemplo, uniendo piezas de cobre a la pieza de aluminio. Análogamente se conocen también métodos en los que se ha realizado una unión de aluminio y plata, aunque no siempre por razones de mejorar la conductividad. Cuando algún otro material se une al aluminio, el mayor problema es generalmente la oxidación inmediata del aluminio en la atmósfera de aire. El óxido de aluminio que se genera es difícil de retirar permanentemente, en conexión con los métodos de soldadura normales. Por ejemplo, los agentes de flujo comerciales, que contienen cadmio y fluoruro, no retiran los óxidos en cantidades suficientes y la unión formada por soldadura permanece porosa y débil. Se conoce un método a partir de la Solicitud WO 2004/042121, en el que se forma una capa de recubrimiento de plata sobre una barra de soporte de electrodo de aluminio. El contacto entre el aluminio y el material de recubrimiento se consigue, en particular, con un método de recubrimiento por pulverización térmica. La técnica de pulverización térmica rompe la capa de pasivado del aluminio, es decir, la capa de óxido, de manera que el contacto de los metales es suficientemente bueno para que se forme una unión metalúrgica y, para fijar el recubrimiento a su sustrato. Puede conseguirse un recubrimiento hermético sobre la superficie del aluminio con métodos de pulverización térmica, pero el equipo requerido por los métodos también es bastante caro. Además, típicamente en los métodos de pulverización térmica, no todo el material de recubrimiento termina en la superficie de la pieza a recubrir y, en lugar de ello, parte del material de recubrimiento se desperdicia con respecto a la eficacia del método. La Publicación de Patente EP 28763 describe un método para unir piezas metálicas entre sí. Las piezas pueden ser del mismo metal o de metales diferentes. Las uniones metálicas descritas en la patente son Al-Al, Cu-Cu y Al-Cu, y también se describen uniones en las que se introduce un agente intermedio entre las piezas a unir, tal como una inserción de silicio, una aleación de aluminio-silicio o plata. La unión tiene lugar mediante presión, a una presión de oxígeno elevada, aprovechando la reacción eutéctica que ocurre entre los metales. La temperatura requerida por la reacción eutéctica depende de los materiales a unir y la temperatura usada está en la región de la temperatura eutéctica ±50 ºC. La descripción del método pone de manifiesto que cuando se usa una atmósfera enriquecida en oxígeno para calentar las piezas, las capas de óxido formadas sobre los puntos de contacto de las piezas se estrujan con la aleación eutéctica licuada. En los ejemplos se usa oxígeno puro y la presión usada estaba en la región de 150-710 bar. La unión de las piezas entre sí, descrita en la Publicación EP tiene lugar a una presión muy alta, que estruja las impurezas y la capa que se oxidaba durante el calentamiento del punto de unión. Sin embargo, el uso de una atmósfera de oxígeno durante el calentamiento, y la alta presión, hacen a este método de enlace muy caro. La Solicitud JP 57195592 se refiere a un método para unir plata y aluminio entre sí, en el que la oxidación de las superficies se evita realizando una unión por presión con calor, y al vacío o en una atmósfera inerte. La unión metálica descrita en la solicitud JP mediante presión con calor y al vacío o en atmósfera inerte no es una solución de unión particularmente rentable. El documento US 2.612.682 desvela un método para revestir una pieza de aluminio con otro metal, mediante el cual una lámina de aluminio se aplica a la capa de metal de revestimiento antes de presionarlo sobre la pieza de aluminio. La lámina de aluminio pretende evitar la oxidación sobre la pieza de aluminio. Para este fin, se requieren dos etapas de temperatura, una para aplicar la lámina de aluminio sobre el metal de revestimiento y la segunda para 2   presionar con rodillo la unidad de metal de revestimiento, más la lámina, sobre la pieza de aluminio. Fin de la invención El fin de la invención es eliminar los inconvenientes que surgen en los métodos descritos anteriormente. El fin de la invención es proponer un método sencillo y barato para formar un recubrimiento de plata altamente conductor sobre una pieza de aluminio. El objetivo es proponer un método en el que el recubrimiento de plata esté formado sobre la superficie de la pieza de aluminio en un entorno normal o ligeramente reductor, y en el que la carga usada en la unión sea sólo una fracción de la usada en la técnica anterior. El fin de la invención es proponer un método en el que la pieza de aluminio se caliente por fases, de manera que la pieza de plata se coloque sobre la superficie de aluminio entre periodos de calentamiento. Antes de aplicar la pieza de plata, la capa de óxido puede retirarse también de la superficie de la pieza de aluminio. Sumario de la invención Las características básicas del método de acuerdo con la invención se presentan en las reivindicaciones adjuntas. La invención se refiere a un método para formar un recubrimiento de plata altamente electroconductor sobre la superficie de una pieza de aluminio, con lo que la pieza de aluminio, limpiada de la capa de óxido, se calienta por fases. Después de la primera fase de calentamiento, la pieza de plata se aplica a la superficie del aluminio. La segunda fase de calentamiento se realiza al menos a la temperatura requerida por la reacción eutéctica entre el aluminio y la plata, formándose una unión metalúrgica a partir de la difusión de la capa fundida entre los metales. El calentamiento tiene lugar en condiciones atmosféricas o ligeramente reductoras. Se aplica una carga de aproximadamente 0,2-2 bar al punto de unión. Preferentemente, la carga es de tipo puntual y se repite cíclicamente. La capa de óxido se retira de la superficie de unión de la pieza de aluminio, según sea necesario, después de la primera fase de calentamiento, antes de que la pieza de plata se aplique a la superficie de la unión Descripción detallada de la invención En base al dibujo de equilibrio de plata y aluminio, se sabe que el punto de fusión eutéctico mínimo está a 567 ºC. La solubilidad de plata en aluminio sube de forma brusca desde 400 ºC hasta la temperatura eutéctica, donde la solubilidad máxima es de aproximadamente el 56 por ciento en peso. La solubilidad del aluminio en plata en el punto eutéctico es de aproximadamente el 5 por ciento en peso. Cuando sube la temperatura al unir las piezas, se crea una película fina de óxido sobre la superficie de la plata que, sin embargo, se degrada a una temperatura de aproximadamente 200 ºC. Esto posibilita la difusión eficaz y las reacciones de generación de una unión metalúrgica. En el método desarrollado ahora, el objetivo era formar una unión metalúrgica entre el aluminio y la plata de una forma tan fácil y directa como fuera posible. De acuerdo con el método, el área de unión de una pieza de aluminio se limpia de su capa de óxido y se calienta a 270-330 ºC, preferentemente a 300 ºC. La retirada de la capa de óxido puede realizarse mecánicamente, por ejemplo, por rectificación, puesto que el área de unión en cuestión generalmente no es extensiva. Si fuera necesario, la retirada de la capa de óxido se realiza también después de la primera fase de calentamiento. Sin embargo, con la asignación correcta, las fases de trabajo lineal y trabajo temporizado correctamente, la retirada de una capa de óxido a altas temperaturas puede evitarse... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para formar un recubrimiento de plata altamente electroconductor sobre la superficie de una pieza de aluminio, que comprende las etapas de - limpiar el área de unión de la pieza de aluminio de su capa de óxido, - calentar la pieza de aluminio en una primera fase de calentamiento, - aplicar la pieza de plata a fijar a la superficie de la unión, - reanudar el calentamiento en una segunda fase, al menos a la temperatura requerida para la reacción eutéctica entre el aluminio y la plata, teniendo lugar el calentamiento en una atmósfera de aire, o en condiciones ligeramente reductoras, y dicha la carga se aplica al punto de unión durante el segundo periodo de calentamiento, y que dicha carga es de tipo puntual y se repite en ciclos. 2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que en la primera fase de calentamiento la temperatura de la pieza de aluminio se eleva a un intervalo entre 280-300 ºC. 3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que en la primera fase de calentamiento la temperatura de la pieza de aluminio se eleva a una temperatura de aproximadamente 300 ºC. 4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado por que la capa de óxido formada sobre la capa de aluminio se retira después de la primera fase de calentamiento. 5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que la retirada de la capa de óxido se realiza mecánicamente por rectificación. 6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado por que la carga aplicada al punto de unión en la segunda fase de calentamiento es del orden de 0,2-3 bar. 7. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado por que el calentamiento de la pieza de aluminio se realiza con una antorcha de precalentamiento. 8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que la antorcha es una antorcha de acetileno. 9. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que el calentamiento se realiza en una parte reductora de la llama. 10. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado por que el calentamiento de la pieza de aluminio se realiza con una herramienta de calentamiento a temperatura controlada. 11. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado por que el calentamiento de la pieza de aluminio se realiza en un horno. 12. Un método de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que hay una atmósfera de gas protector en el horno. 13. Un método de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que hay una atmósfera reductora en el horno.

 

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