Aleación de cobre y zinc estable frente a la desgalvanización así como un procedimiento para su producción.

Aleación de cobre y zinc estable frente a la desgalvanización,

en particular para su uso en el sector sanitario, caracterizada porque ella comprende

de 50 a 80 % en peso de Cu,

de 0 a 5 % en peso de Pb,

de 0,01 a 0,10 % en peso de As,

de 0,03 a menos que 0,3 % en peso de Si,

de 0 a 0,3 % en peso de Fe,

de 0 a 0,04 % en peso de Mn

y facultativamente de 0,15 a 0,3 % en peso de Al

siendo el resto Zn así como las impurezas inevitables, y porque el equivalente de Cu eficaz es de 60 a 70 % en peso.

Aleación de cobre y zinc estable frente a la desgalvanización así como un procedimiento para su producción El invento se refiere a una aleación de cobre y zinc estable frente a la desgalvanización o eliminación de zinc, que se adecua en particular para usos en el sector sanitario, p.ej. para griferías para agua potable, tuberías para agua potable o conectadores de tubos. El invento se refiere además a un procedimiento de producción para una aleación de cobre y zinc de este tipo.

Las habituales aleaciones de cobre y zinc, también denominadas latón o aleaciones de latón, se pueden presentar

en dos fases metálicas diferentes. En la denominada fase α, la aleación de latón tiene una estructura fcc (del inglés "Face - Centered - Cubic" = cúbica centrada en las caras) , mientras que en la fase β ella posee una estructura Bcc (del inglés "Body - Centered - Cubic" = cúbica centrada en el cuerpo) . En el diagrama de fases de una aleación de latón, aparece la fase α pura en el caso de una proporción de cobre de más que 62 % en peso. En el caso de una proporción de cobre comprendida entre 54 y 62 % en peso, la aleación de latón se presenta con unas ciertas proporciones tanto de la fase α como también de la fase β. En el caso de la presencia de componentes metálicos adicionales, los límites de las fases arriba mencionados se desplazan.

Para usos sanitarios, una aleación de latón debido al contacto constante con agua debe de tener una alta estabilidad frente a la corrosión. El latón, y también el cobre, en soluciones electrolíticas acuosas de carácter desde débilmente ácido hasta alcalino, forman unas capas de cubrimiento a base de óxido de cobre, que por regla general ofrecen una cierta protección general contra la corrosión. En aguas blandas, que contienen cloruros, en el caso de las aleaciones de latón se puede presentar una forma especial de corrosión, que se designa como desgalvanización. En este caso, el zinc es desprendido desde la aleación de latón, y queda atrás una esponja porosa de cobre. Además, la fase β es atacada más fuertemente que la fase α, puesto que la citada en primer lugar es menos electropositiva que la citada en último lugar. Para el mejoramiento de la estabilidad frente a la corrosión de una aleación de latón se conoce por lo tanto el recurso de evitar en lo posible la formación de una fase β mediante un tratamiento térmico durante su producción. Además, también se conoce añadir a una aleación de latón unos componentes metálicos adicionales, que protejan a la fase α contra la desgalvanización. Como tales componentes metálicos, a partir del documento de solicitud de patente internacional WO 89/08725 se conocen fósforo, arsénico, antimonio, bismuto y silicio. A partir del documento de solicitud de patente alemana DE 197 22 827 A1 se conoce la adición de arsénico o fósforo a una aleación de latón.

La adición de un único componente metálico adicional puede modificar sin embargo drásticamente otras particularidades características de la aleación de latón. Así, de acuerdo con el documento WO 89/08725, la adición de arsénico mejora ciertamente la protección contra la corrosión para la fase α, pero en el caso de la presencia de las fases α y β, se empeora la estabilidad frente a la corrosión en presencia de aguas que contienen sulfatos. Puesto que la composición de un agua potable, es decir el tipo y la concentración de los iones disueltos en ella, es dependiente grandemente de su procedencia geográfica, se requieren unas investigaciones largas y tediosas para encontrar una composición de una aleación de latón, que no se corroiga ni siquiera después de un uso y un contacto con agua durante varios decenios.

Como aleación de latón con una escasa desgalvanización y que es estable frente a la corrosión, a partir del documento WO 89/08725 se conoce una aleación de cobre y zinc, que contiene hasta 0, 8 % en peso de níquel, entre 0, 5 y 3 % en peso de plomo, entre 0, 3 y 1 % en peso de silicio y entre 0, 07 y 0, 8 % en peso de hierro. El arsénico es considerado en principio como perturbador, puesto que favorece una corrosión intercristalina, por lo que su proporción debe de estar situada por debajo de 0, 02 % en peso.

Una misión del presente invento consiste en indicar una aleación de cobre y zinc que tenga una estabilidad especialmente alta frente a una desgalvanización y a una corrosión intercristalina, y que se adecue en particular para usos en el sector sanitario. Además, es otra misión del invento indicar un procedimiento de producción para una aleación de cobre y zinc de este tipo.

El problema planteada por la misión citada en primer lugar es resuelto conforme al invento para una aleación de cobre y zinc mediante el recurso de que ésta comprende de 50 a 80 % en peso de cobre, de 0 a 5 % en peso de plomo, de 0, 01 a 0, 1 % en peso de arsénico, de 0, 03 a menos que 0, 3 % en peso de silicio, de 0 a 0, 3 % en peso de hierro, de 0 a 0, 04 % en peso de manganeso, siendo el resto zinc así como unas impurezas inevitables, y de que el equivalente de cobre eficaz es de 60 a 70 % en peso.

Con el equivalente de cobre o el contenido de cobre eficaz se toman en cuenta los efectos de los diferentes elementos de la aleación en el caso de aleaciones de latón en lo que respecta a la formación de textura. Si, por ejemplo, están contenidos plomo o hierro en la aleación de cobre y zinc, entonces sus proporciones se suman en lo que respecta a la eficacia frente a la proporción real de cobre. En este caso, la proporción real de cobre es más baja que el equivalente de cobre eficaz. Si el equivalente de cobre eficaz es de aproximadamente 60 % en peso y si está contenida adicionalmente una proporción de plomo de 2 % en peso, entonces la proporción real de cobre es de (1 - 0, 02) x 60 % en peso = 58, 8 % en peso.

Unas extensas investigaciones han mostrado que una aleación de cobre y zinc con la composición mencionada tiene tanto una alta estabilidad frente a la desgalvanización así como también una muy pequeña corrosión intercristalina, en lo sucesivo llamada IK. El invento parte en este caso del reconocimiento de que un determinado contenido de arsénico es decisivo para la evitación de la corrosión intercristalina. Además, el invento parte del supuesto de que el hierro no es necesario para la estabilidad frente a la corrosión de la aleación de latón, sino que actúa de un modo perturbador. La influencia perturbadora del hierro se puede evitar, sin embargo, en una extensión limitada mediante la adición de silicio.

Otras ventajosas formas de realización se encuentran en las reivindicaciones subordinadas 2 - 5.

El problema planteado por esta misión en lo que respecta al procedimiento de producción para una aleación de cobre y zinc, en el que los materiales de partida son mezclados de acuerdo con la composición deseada, fundidos y moldeados por colada para dar una aleación metálica, y la aleación metálica es recocida a 500 - 650 °C para la formación de la fase α, se resuelve conforme al invento mediante el recurso de que la aleación metálica recocida es enfriada activamente por medio de agentes refrigerantes.

Extensas investigaciones han establecido que la estabilidad de la aleación frente a la corrosión intercristalina se puede mejorar adicionalmente, de acuerdo con las características de la reivindicación 1, cuando la aleación recocida es enfriada activamente por medio de agentes refrigerantes. Un tal enfriamiento activo para la aceleración del enfriamiento natural, no empleándose ningún agente auxiliar adicional, se puede realizar por ejemplo mediante un ventilador de refrigeración, o sino se puede enfriar rápidamente mediante un temple. Un tal temple se puede efectuar, por ejemplo, mediante un baño de agua. En el caso de la utilización de un ventilador de refrigeración, el tratamiento de refrigeración puede ser estructurado como un enfriamiento por paso directo para mayores números o cantidades de piezas.

Si una aleación de cobre y zinc producida de tal manera es tratada ulteriormente mediante una conformación en frío, entonces se ha mostrado que de este modo disminuye la estabilidad frente a una corrosión intercristalina. Esto se puede evitar ventajosamente si la aleación conformada en frío es sometida a un recocido con eliminación de tensiones durante 10 min hasta 2 horas a una temperatura comprendida entre 250 y 600°C

Unos Ejemplos de realización del invento se ilustran más detalladamente con ayuda de los siguientes ensayos, dibujos y tablas. En tal caso muestran:

La Figura 1: la susceptibilidad porcentual frente a la corrosión intercristalina de diferentes aleaciones... [Seguir leyendo]

1. Aleación de cobre y zinc estable frente a la desgalvanización, en particular para su uso en el sector sanitario, caracterizada porque ella comprende de 50 a 80 % en peso de Cu, de 0 a 5 % en peso de Pb, de 0, 01 a 0, 10 % en peso de As, de 0, 03 a menos que 0, 3 % en peso de Si, de 0 a 0, 3 % en peso de Fe, de 0 a 0, 04 % en peso de Mn, y facultativamente de 0, 15 a 0, 3 % en peso de Al siendo el resto Zn así como las impurezas inevitables, y porque el equivalente de Cu eficaz es de 60 a 70 % en peso.

2. Aleación de cobre y zinc de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque está contenido de 0 a 0, 02 % en peso de Mn.

3. Aleación de cobre y zinc de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque está contenido de 0, 02 a 0, 08 de As.

4. Aleación de cobre y zinc de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque está contenido hasta 0, 2 % en peso de Fe y de 0, 15 a 0, 25 % en peso de Si.

5. Procedimiento para la producción de una aleación de cobre y zinc de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que los materiales de partida se mezclan en la relación ponderal indicada, se funden, y se moldean por colada para dar una aleación metálica, y la aleación metálica es recocida para la formación de la fase α a 500 - 650 °C, caracterizado porque la aleación metálica recocida es enfriada activamente mediante agentes refrigerantes.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la aleación metálica, después de un tratamiento ulterior mediante una conformación en frío a 250 hasta 600 °C, se somete durante 10 min y 2 h a un recocido con eliminación de tensiones.

Figura 1

Figura 2 Figura 3