Un material laminar de cobresoldadura que comprende una capa de aleacion central de aluminio provista con un primer material de capa chapada de cobresoldadura en una o ambas caras de dicha capa central de aluminio y al menos un segundo material laminar chapado de cobresoldadura colocado entre la capa de aleacion central de aluminio y el primer material laminar chapado de cobresoldadura,

en el que el segundo material laminar chapado de cobresoldadura es un material de cobresoldadura de aleacion de Al-Si que tiene 5 a 20% de Si y 0, 01 a 3% de Mg, y en el que el primer material laminar chapado de cobresoldadura es un material de cobresoldadura de aleacion de Al-Si que tiene 6 a 14% de Si y menos que 0, 01% de Mg.

Material laminar de cobresoldadura de aluminio

Campo de la invención

La invencion se refiere a un material laminar de cobresoldadura que comprende una capa de aleacion central de aluminio proporcionada con un primer material de capa chapada de cobresoldadura de aleacion de Al-Si en una o ambas caras de dicha capa central de aluminio y al menos un segundo material de capa chapada de cobresoldadura de aleacion de Al-Si colocado entre la capa de aleacion central de aluminio y el primer material de capa chapada de cobresoldadura.

La invencion se refiere ademas a un montaje cobresoldado fabricado en una operacion de cobresoldadura, comprendiendo el montaje cobresoldado varios componentes y siendo al menos uno de los componentes fabricado a partir de lamina de cobresoldadura de aleacion de aluminio de acuerdo con esta invencion.

Antecedentes de la invención

Como se comprendera en el presente documento mas adelante, excepto si se indica lo contrario, las designaciones de aleacion de aluminio y las designaciones de templado se refieren a las designaciones de la Aluminum Association en Aluminum Standards and Data and the Registration Records, publicados por la Aluminum Association en 2008.

Para cualquier descripcion de composiciones de aleaciones o de las composiciones de aleaciones preferidas, todas las referencias a porcentajes estan en tanto por ciento en peso a menos que se indique lo contrario.

Los sustratos de aluminio o de aleacion de aluminio en forma de lamina o extrusion, se usan para fabricar productos con forma o conformados. En algunos de estos procesos las piezas de aluminio (con forma) que comprenden los 20 sustratos estan interconectadas. Un extremo de un sustrato puede estar interconectado con el otro extremo, o un sustrato puede estar ensamblado con uno o mas sustratos. Esto se hace normalmente por cobresoldadura. En un proceso de cobresoldadura, un metal de carga para cobresoldadura o una aleacion de cobresoldar, o una composicion que produce una aleacion de cobresoldadura despues de calentamiento, se aplica al menos a una parte del sustrato que sera cobresoldado. Despues de que las piezas del sustrato se han ensamblado, se calientan hasta que funde el metal de cobresoldadura o la aleacion de cobresoldadura. La temperatura de fusion del material de cobresoldadura es menor que la temperatura de fusion del sustrato de aluminio o de la lamina central de aluminio.

Los productos laminares de cobresoldadura encontraron amplias aplicaciones en los intercambiadores de calor y otros equipos similares. Los productos de cobresoldadura convencionales tienen un nucleo de lamina enrollada, 30 tipicamente, pero no exclusivamente una aleacion de aluminio de la serie 3xxx, que tiene en al menos una superficie de la hoja central una capa chapada de aluminio (tambien conocida como capa revestida de aluminio) . La capa chapada de aluminio se fabrica de una aleacion de la serie 4xxx que comprende silicio en una cantidad en el intervalo de 2 a 20% en peso y, preferiblemente, en el intervalo de aproximadamente 7 a 14% en peso. La capa chapada de aluminio puede acoplarse o unirse a la aleacion central de varias formas conocidas en la tecnica, por ejemplo por medio de procesos de colaminacion, conformado por aspersion sobre chapado o por procesos de colada semicontinua o continua. Estas capas chapadas de aluminio tienen una temperatura de liquidus, tipicamente, en el intervalo de aproximadamente 540 a 615°C.

Existen varios procesos de cobresoldadura de uso en la fabricacion a escala industrial de montajes cobresoldados tal como intercambiadores de calor.

Existe una cobresoldadura en vacio ("VB", de sus siglas en ingles) que se lleva a cabo a una presion atmosferica relativamente baja del orden de aproximadamente 1.10-5 mbar o menos. Para lograr que se produzcan las condiciones optimas de la union, las aleaciones de cobresoldadura Al-Si normalmente usadas para el cobresoldado en vacio contienen adiciones intencionales de Mg de un 1% o mas. El mecanismo estimado es que el Mg destruye la dura pelicula de oxido de la aleacion de carga cuando se evapora de la lamina de cobresoldadura durante el 45 cobresoldado, y ademas el Mg evaporado juega el papel de absorbente metalico que elimina el oxigeno y la humedad que quedan en el horno de cobresoldado.

Un producto laminar de cobresoldadura de este tipo que contiene Mg para cobresoldar en vacio se describe en la patente de EE.UU. n° 4.489.140 en la que el producto laminar de cobresoldadura mediante vacio que comprende una aleacion central de la serie AA3000, chapada con una capa de aleacion de cobresoldadura AA4104 y que tiene 50 una aleacion de cobresoldadura AA4343 interpuesta entre la aleacion central y la capa de aleacion de cobresoldadura AA4104 para proporcionar una consistentemente buena union entre el nucleo y la aleacion AA4104. Es bien sabido en la tecnica que las aleaciones AA4104 contienen Mg en un intervalo de 1, 2 a 2, 0% y Bi en un intervalo de 0, 02 a 0, 2%, y que las aleaciones AA4343 no tienen ni B ni Mg.

La patente de EE.UU. n° 5.069.980 describe un material chapado de aluminio para cobresoldadura en vacio que 55 consiste en un miembro central de aleacion de aluminio, y un primer chapado y un segundo chapado, consistiendo

dicho primer chapado esencialmente en 6 a 14% de Si, 0 a 0, 6% de Mg, y siendo el resto Al, y consistiendo dicho segundo chapado en 0 a 14% de Si, y preferiblemente cero % de Si, y 0, 8 a 2, 5% de Mg y siendo el resto Al, y en donde el espesor del segundo chapado es funcion del contenido de Si en esta segunda capa chapada.

La patente de EE.UU. n° 4.161.553 describe un producto laminar de cobresoldadura para cobresoldado en vacio, comprendiendo la lamina de cobresoldadura una aleacion central de aleacion de aluminio, una primera capa de una aleacion de cobresoldadura de aluminio que consiste esencialmente en 0 a 2, 5% de Mg, 5, 0 a 13, 0% de Si, un max. de 0, 8% de Fe, un max. de 0, 3% de Cu, un max. de 0, 3% de Zn, un max. de 0, 3% de Mn, el resto aluminio, y una segunda capa chapada de aleacion de aluminio sobre la primera capa, consistiendo dicha segunda capa esencialmente en 0, 5 a 1, 2% de Mg, 1, 2 a 1, 8% de Si, un max. de 0, 3% de Cu, un max. de 0, 7% de Fe, un max. de 1, 5% de Mn, el resto aluminio, teniendo la segunda capa una temperatura de fusion sustancialmente equivalente a la temperatura de fusion de la primera capa. En un ejemplo, cada primera y segunda capa de las aleaciones de aluminio tenia un contenido de 0, 5% de Mg.

Otro proceso de cobresoldadura es la cobresoldadura en atmosfera controlada ("CAB", de las siglas en ingles) que se lleva a cabo realiza en una atmosfera seca que no contiene oxigeno, usando preferiblemente un medioambiente inerte de nitrogeno, pero por ejemplo tambien puede usarse argon. Para facilitar la cobresoldadura, antes de cobresoldar sobre las piezas que se uniran, se aplica un fundente de cobresoldado no corrosivo, por ejemplo, un fundente basado en fluoruro. Este fundente de cobresoldado elimina o al menos abre rompiendo, durante la operacion de cobresoldadura, la siempre presente capa de oxido para permitir que la carga fundida llegue a entrar en contacto con el metal sin revestir para formar la junta. Las aleaciones de aluminio usadas en la CAB deberian estar exentas de Mg porque cualquier cantidad de Mg inhibe la accion del fundente de cobresoldadura en la eliminacion de la capa de oxido. En los montajes con formas complejas, la aplicacion de fundente de cobresoldadura no corrosivo antes de cobresoldar en el interior de los montajes se considera a menudo muy dificil y problematica.

Otro proceso mas de cobresoldadura es CAB sin el uso de un fundente de cobresoldadura, y este proceso esta usandose, en particular, para unir por medio de cobresoldado de superficies dentro de un intercambiador de calor que son muy dificiles de fundir y a escala industrial tiene un mayor coste eficaz que una operacion de cobresoldadura en vacio ya que el cobresoldado en vacio requiere costes de equipamiento de capital considerable.

En el documento de patente europea EP-1430988-A1 se describe que para un proceso del tipo de CAB sin el uso de un fundente de cobresoldado que el producto laminar de cobresoldado usado contiene Mg al menos en una capa que constituye la lamina de cobresoldadura distinta de la capa de aleacion de carga, tipicamente la aleacion central contiene Mg en un intervalo de 0, 05 a 1, 0% en peso. Interpuesto entre la aleacion central y la aleacion de carga esta presente una capa para impedir la difusion, tal como una aleacion de aluminio de la serie AA3003 exenta de Mg.

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1. Un material laminar de cobresoldadura que comprende una capa de aleacion central de aluminio provista con un primer material de capa chapada de cobresoldadura en una o ambas caras de dicha capa central de aluminio y al menos un segundo material laminar chapado de cobresoldadura colocado entre la capa de aleacion central de aluminio y el primer material laminar chapado de cobresoldadura, en el que el segundo material laminar chapado de cobresoldadura es un material de cobresoldadura de aleacion de Al-Si que tiene 5 a 20% de Si y 0, 01 a 3% de Mg, y en el que el primer material laminar chapado de cobresoldadura es un material de cobresoldadura de aleacion de Al-Si que tiene 6 a 14% de Si y menos que 0, 01% de Mg.

2. Un material laminar de cobresoldadura de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el segundo material laminar chapado de cobresoldadura de aleacion de Al-Si tiene un contenido de Mg en un intervalo de 0, 01 a 1% y, preferiblemente, en un intervalo de 0, 01 a 0, 50%.

3. Un material laminar de cobresoldadura de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que la suma del contenido de Mg en el primero y en el segundo material laminar chapado de cobresoldadura de aleacion de Al-Si no supera el 0, 25% y, preferiblemente, no supera el 0, 10%.

4. Un material laminar de cobresoldadura de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el primer material laminar chapado de cobresoldadura de aleacion de Al-Si tiene una composicion dentro del intervalo de aleacion de aluminio de las series AA4045 o AA4343.

5. Un material laminar de cobresoldadura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el segundo material laminar chapado de cobresoldadura de aleacion de Al-Si contiene ademas uno o mas elementos humectantes, preferiblemente seleccionados del grupo constituido por Bi, Pb, Li, Sb, Se, Y y Th, y en el que la cantidad total de los elementos humectantes esta en el intervalo de 0, 01 a 0, 5%.

6. Un material laminar de cobresoldadura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el segundo material laminar chapado de cobresoldadura de aleacion de Al-Si contiene ademas Bi como elemento humectante en un intervalo de 0, 01% a 0, 5%, y preferiblemente en un intervalo de 0, 01% a 0, 25%.

7. Un material laminar de cobresoldadura de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que el exceso de Mg con respecto a la composicion estequiometrica de Bi2Mg3 es 0, 07% o menos, y preferiblemente 0, 05% o menos.

8. Un material laminar de cobresoldadura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el primer material laminar chapado de cobresoldadura de aleacion de Al-Si contiene ademas uno o mas elementos humectantes, preferiblemente seleccionados del grupo constituido por Bi, Pb, Li, Sb, Se, Y y Th, y en el que la cantidad total de los elementos humectantes esta en el intervalo de 0, 01 a 0, 5%.

9. Un material laminar de cobresoldadura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que cada primera y segunda capas del material laminar chapado de cobresoldadura de aleacion de Al-Si puede contener ademas hasta 0, 8% de Fe, y hasta 0, 2% de Ti, y el resto las inevitables impurezas y aluminio.

10. Un material laminar de cobresoldadura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que cada primera y segunda capas del material laminar chapado de cobresoldadura de aleacion de Al-Si puede contener ademas uno o mas de los elementos seleccionados del grupo constituido por 0, 1% a 8% de Zn, 0, 01% a 1% de In, 0, 01% a 1% de Sn, y 0, 01% a 1% de Ge.

11. Un material laminar de cobresoldadura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la primera capa de material chapado de cobresoldadura de aleacion de Al-Si tienen un espesor que es 3% a 15% de todo el espesor de dicho producto laminar de cobresoldadura de aleacion de aluminio, y la segunda capa de material chapado de cobresoldadura de aleacion de Al-Si tiene un espesor de 3% a 20% de todo el espesor de dicho producto laminar de cobresoldadura de aleacion de aluminio.

12. Un procedimiento de fabricar un montaje de componentes cobresoldados, que comprende las etapas de:

a. conformar los componentes de los que al menos uno se fabrica de un material laminar de cobresoldadura de aluminio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11;

b. ensamblar los componentes en un montaje;

c. cobresoldar el montaje sin aplicar fundente en una atmosfera de gas inerte a una temperatura de cobresoldadura durante un periodo suficientemente largo para la fusion y dispersion del material de carga;

d. enfriar el montaje cobresoldado.

13. Un procedimiento de fabricar un montaje de componentes cobresoldados, que comprende las etapas de:

14. Un articulo que comprende al menos dos miembros conformados unidos por cobresoldado, que incorpora al menos el material laminar de cobresoldadura de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, como 10 uno de los miembros conformados.

15. Un articulo de acuerdo con la reivindicacion 14, en el que el articulo es un enfriador de aceite o un tubo-B.