Aleación de aluminio altamente conductora para productos eléctricamente conductores.

Aleación de aluminio para productos eléctricamente conductores,

que presenta los siguientes constituyentes de aleación en porcentaje en peso:

0, 25 % ≤ Si ≤ 0, 7 %,

0, 25 % ≤ Fe ≤ 0, 7 %,

Cu< 0, 1 %,

0, 25 % ≤ Mn ≤ 0, 7 %,

0, 25 % ≤ Mg ≤ 0, 7 %,

Cr ≤ 0, 1 %,

Zn ≤ 0, 1 %,

Ti ≤ 0, 1 %,

el resto Al e impurezas inevitables individualmente como máximo el 0, 05 %, en total como máximo el 0, 15 %, siendo válido para los porcentajes de aleación de los constituyentes de aleación Si, Fe, Mn y Mg:

|[% de Si] -[% de Fe]| ≤ 0, 1 % y

|[% de Si] -[% de Mn]| ≤ 0, 1 % y

|[% de Si] -[% de Mg]| ≤ 0, 1 %.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11167951.

Solicitante: Hydro Aluminium Rolled Products GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Aluminiumstrasse 1 41515 Grevenbroich ALEMANIA.

Inventor/es: DR. ENGLER,OLAF, DR. JUPP,SIMON.

Fecha de Publicación: 12 de Febrero de 2014.

Clasificación Internacional de Patentes:

C22C21/00 QUIMICA; METALURGIA. › C22 METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO DE ALEACIONES O METALES NO FERROSOS. › C22C ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F). › Aleaciones basadas en aluminio.
C22C21/08 C22C […] › C22C 21/00 Aleaciones basadas en aluminio. › con silicio.
C22F1/04 C22 […] › C22F MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE METALES O ALEACIONES NO FERROSOS (procesos específicos para el tratamiento térmico de aleaciones ferrosas o aceros y dispositivos para el tratamiento térmico de metales o aleaciones C21D). › C22F 1/00 Modificación de la estructura física de metales o aleaciones no ferrosos por tratamiento térmico o por trabajo en caliente o en frío. › de aluminio o aleaciones basadas en él.
C22F1/05 C22F 1/00 […] › de aleaciones del tipo Al-Si-Mg, es decir, que contienen silicio y magnesio en proporciones sensiblemente iguales.
H01B1/02 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01B CABLES; CONDUCTORES; AISLADORES; ,o EMPLEO DE MATERIALES ESPECIFICOS POR SUS PROPIEDADES CONDUCTORAS, AISLANTES O DIELECTRICAS (empleo por las propiedades magnéticas H01F 1/00; guías de ondas H01P). › H01B 1/00 Conductores o cuerpos conductores caracterizados por los materiales conductores utilizados; Empleo de materiales específicos como conductores (conductores, cables o líneas de transmisión superconductores o hiperconductores caracterizados por los materiales utilizados H01B 12/00). › compuestos principalmente de metales o aleaciones.

PDF original: ES-2461994_T3.pdf

Fragmento de la descripción:

Aleación de aluminio altamente conductora para productos eléctricamente conductores La invención se refiere a una aleación de aluminio para productos eléctricamente conductores, al uso de la aleación de aluminio, a una banda o lámina fabricada a partir de la aleación de aluminio de acuerdo con la invención así como a un procedimiento para la fabricación de una banda o lámina.

El aluminio o las aleaciones de aluminio se usan también para productos eléctricamente conductores o que conducen corriente, dado que el aluminio o las aleaciones de aluminio presentan una buena conductividad eléctrica. De este modo la conductividad eléctrica ! en el caso del aluminio puro se encuentra aproximadamente en 36, 5 MS/m. No obstante, el aluminio altamente puro no es adecuado como material de construcción, dado que, con frecuencia, no cumple las propiedades mecánicas necesarias, por ejemplo una resistencia o un límite elástico deseados. Si, por ejemplo en el caso de productos eléctricamente conductores o que conducen corriente, se desean también propiedades mecánicas, debe tenerse en cuenta una disminución significativa de la conductividad eléctrica, para proporcionar las propiedades mecánicas deseadas. Además, los costes del aluminio altamente puro son muy elevados, de modo que los productos producidos de manera correspondiente a partir de aluminio puro son relativamente caros en su fabricación. Con frecuencia, las aleaciones de aluminio usadas para la construcción tales como por ejemplo la aleación de aluminio del tipo AA 5xxx presentan por el contrario conductividades eléctricas en el intervalo de 15 a 25 MS/m, de modo que estas, a su vez, no pueden considerarse ideales para el uso en productos eléctricamente conductores. La patente JP200207940 se refiere a una aleación de aluminio que está prevista para productos eléctricamente conductores.

A partir de esto, la invención se basa en el objetivo de proponer una aleación de aluminio que presente las propiedades mecánicas necesarias y que, no obstante, tenga una conductividad eléctrica mejorada. Además se propondrán usos ventajosos así como un procedimiento para la fabricación de una banda o lámina compuesta por una aleación de aluminio de acuerdo con la invención.

De acuerdo con una primera enseñanza de la presente invención, el objetivo indicado se consigue mediante una aleación de aluminio que presente los siguientes constituyentes de aleación en % en peso:

0, 25 % ≤ Si ≤ 0, 7 %,

0, 25 % ≤ Fe ≤ 0, 7 %,

Cu < 0, 1 %,

0, 25 % ≤ Mn ≤ 0, 7 %,

0, 25 % ≤ Mg ≤ 0, 7 %,

Cr ≤ 0, 15 %,

Zn ≤ 0, 1 %,

Ti ≤ 0, 1 %,

el resto Al e impurezas inevitables individualmente como máximo el 0, 05 %, en total como máximo el 0, 15 %, siendo válido para los porcentajes de aleación de los constituyentes de aleación Si, Fe, Mn y Mg:

|[% de Si] -[% de Fe]|≤ 0, 1 % y

|[% de Si] -[% de Mn]| ≤0, 1 % y

|[% de Si] -[% de Mg]| ≤ 0, 1 %.

Los inventores han descubierto que para la mejora de la conductividad eléctrica ha de aumentarse el grado de precipitación de constituyentes de aleación en la aleación de aluminio, para que la aleación de aluminio presente los menos constituyentes de aleación posible en la matriz de aluminio en estado disuelto. Mediante la composición de aleación de aluminio de acuerdo con la invención se consigue que la precipitación de fases intermetálicas en forma de fases intermetálicas cuaternarias por ejemplo Al (Fe, Mn) Si, fases ternarias en forma de por ejemplo AlFeSi y fases binarias por ejemplo en forma de Mg2Si se soporte a temperatura ambiente. Como resultado, las fases intermetálicas mencionadas precipitan más fácilmente. Los constituyentes de aleación están disueltos en menor medida en la matriz de aluminio. Con ello se mejora claramente la conductividad eléctrica de la aleación de aluminio, dado que existen menos constituyentes de aleación en estado disuelto. Los porcentajes de Si, Fe, Mn y Mg se encuentran entre el 0, 25 % en peso y el 0, 7 % en peso, para garantizar las propiedades mecánicas deseadas de la aleación de aluminio. Además, la aleación de aluminio de acuerdo con la invención se caracteriza por que para los porcentajes de Si, Fe, Mn y Mg es válido:

|[% de Si] -[% de Fe]| ≤ 0, 1 % y |[% de Si] -[% de Mn]| ≤0, 1 % y |[% de Si] -[% de Mg]| ≤ 0, 1 %, de modo que precipita un porcentaje lo más alto posible de fases intermetálicas. El contenido de cobre de < 0, 1 % en peso mejora adicionalmente el comportamiento de precipitación de la aleación de aluminio de acuerdo con la invención. Los formadores de dispersoides tales como Cr deben presentar también porcentajes relativamente bajos, en el presente caso como máximo el 0, 1 % en peso. Zinc y

titanio presentarán además también menos del 0, 1 % en peso, dado que, de otro modo, se perjudicaría la precipitación de las fases intermetálicas. Debido a que los constituyentes de aleación Fe, Mn y Mg con respecto al silicio están contenidos en un intervalo fijo de +/-0, 1 % en peso en la aleación de aluminio, el porcentaje de fases intermetálicas cuaternarias y ternarias presentes a temperatura ambiente en estado precipitado aumenta claramente. Preferentemente este intervalo estrecho es válido también para los constituyentes de aleación Fe, Mn y Mg también entre sí, es decir, preferentemente es válido adicionalmente:

|[% de Mn]-[% de Fe]| ≤ 0, 1 % y |[% de Mg]-[% de Mn]| ≤ 0, 1 % y |[% de Fe] -[% deMg]| ≤0, 1 %.

De acuerdo con una primera configuración de la aleación de aluminio, la aleación de aluminio presenta los siguientes constituyentes de aleación en % en peso:

0, 4 % ≤Si ≤ 0, 6%, 0, 4 % ≤ Fe ≤ 0, 6 %, Cu < 0, 05 %, 0, 4 % ≤ Mn ≤ 0, 6 %, 0, 4 % ≤ Mg ≤ 0, 6 %, Cr ≤ 0, 1 %, Zn ≤ 0, 05 %, Ti ≤ 0, 05 %,

|[% de Si] -[% de Fe]| ≤ 0, 1 % % y |[% de Si] -[% de Mn]| ≤0, 1 % y |[% de Si] -[% de Mg]| ≤ 0, 1 %.

La limitación de los constituyentes de aleación de Si, Fe, Mn y Mg a un intervalo del 0, 4 % en peso al 0, 6 % en peso, mejora la precipitación de las fases intermetálicas. Adicionalmente, mediante la disminución de los porcentajes de Cu, Zn y Ti se consigue que se encuentren en disoluciones aún menos constituyentes de aleación. Como resultado, puede aumentarse la conductividad eléctrica una vez más con propiedades mecánicas constantes.

Esto es válido también siempre que el contenido de Si supere al contenido de Mg, da entonces el silicio puede formar tanto la Mg2-Si preferentemente formada como las fases ternarias y cuaternarias restantes, que se encuentran en estado precipitado en la aleación de aluminio a temperatura ambiente.

Por último, la aleación de aluminio de acuerdo con la invención puede mejorarse adicionalmente con respecto a su conductividad eléctrica de tal manera que para los porcentajes de aleación de los constituyentes de aleación Si, Fe, Mn y Mg es válido:

|[% de Si] -[% de Fe] |≤0, 05 % y |[% de Si] -[% de Mn] | ≤ 0, 05 % y |[% de Si] -[% de Mg]| ≤ 0, 05 %,

siendo válido preferentemente para los constituyentes de aleación Fe, Mn y Mg entre sí así mismo adicionalmente:

|[% de Mn]-[% de Fe]| ≤ 0, 05 % y |[% de Mg]-[% de Mn]| ≤ 0, 05 % % y |[% de Fe] -[% de Mg]| ≤0, 05 %.

El contenido de Fe, Si, Mn y en Mg de la aleación de aluminio se encuentra entonces en un intervalo extremadamente estrecho y lleva por lo tanto a una configuración especialmente preferida de las fases intermetálicas, precipitadas.

Debido a la conductividad eléctrica especialmente adecuada es especialmente ventajoso el uso de la aleación de aluminio de acuerdo con la invención para productos eléctricamente conductores o que conducen corriente. En particular, la aleación de aluminio de acuerdo con la invención, puede proporcionar, además de la conductividad eléctrica muy buena también buenas propiedades mecánicas, de modo que puedan usarse productos correspondientes también piezas de construcción.

De acuerdo con una configuración adicional, la aleación de aluminio de acuerdo con la invención se usa para una pieza eléctricamente conductora de una disposición de circuito, una pista conductora, un conector enchufable eléctricamente conductor, una placa de circuitos impresos eléctrica, un cable, un cable de cinta o una lámina de

electrodo. A todos los usos es común que estos,... [Seguir leyendo]

Reivindicaciones:

1. Aleación de aluminio para productos eléctricamente conductores, que presenta los siguientes constituyentes de aleación en porcentaje en peso:

0, 25 % ≤ Si ≤ 0, 7 %, 0, 25 % ≤ Fe ≤ 0, 7 %, Cu < 0, 1 %, 0, 25 % ≤ Mn ≤ 0, 7 %, 0, 25 % ≤ Mg ≤ 0, 7 %, Cr ≤ 0, 1 %, Zn ≤ 0, 1 %, Ti ≤ 0, 1 %,

|[% de Si] -[% de Fe]| ≤ 0, 1 % y |[% de Si] -[% de Mn]| ≤ 0, 1 % y |[% de Si] -[% de Mg]| ≤ 0, 1 %.

2. Aleación de aluminio de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que la aleación de aluminio presenta los siguientes constituyentes de aleación en porcentaje en peso:

0, 4 % ≤ Si ≤ 0, 6 %, 0, 4 % ≤ Fe ≤ 0, 6 %, Cu < 0, 05 %, 0, 4 % ≤ Mn ≤ 0, 6 %, 0, 4 % ≤ Mg ≤ 0, 6 %, Cr ≤ 0, 1 %, Zn ≤ 0, 05 %, Ti ≤ 0, 05 %,

|[% de Si] -[% de Fe]| ≤ 0, 1 % y |[% de Si] -[% de Mn]| ≤ 0, 1 % y |[% de Si] -[% de Mg]| ≤ 0, 1 %.

3. Aleación de aluminio de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2,

caracterizada por que el contenido de Si supera al contenido de Mg.

4. Aleación de aluminio de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3,

caracterizada por que para los porcentajes de aleación de los constituyentes de aleación Si, Fe, Mn y Mg es válido:

|[% de Si] -[% de Fe]| ≤ 0, 05 % y |[% de Si] -[% de Mn]| ≤ 0, 05 % y |[% de Si] -[% de Mg]| ≤ 0, 05 %.

5. Uso de una aleación de aluminio de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4 para productos eléctricamente conductores o que conducen corriente.

6. Uso de acuerdo con la reivindicación 5,

caracterizado por que la aleación de aluminio se usa para una pieza eléctricamente conductora de una disposición de circuito, una pista conductora, un conector enchufable eléctricamente conductor, una placa de circuitos impresos eléctrica, un cable, un cable de cinta o una lámina de electrodo.

7. Banda o lámina que se compone de una aleación de aluminio de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4,

caracterizada por que la banda o lámina después de un recocido inverso a 250 °C durante 1 a 4 horas presenta un límite elástico Rp0, 2 de más de 140 MPa y una conductividad eléctrica de más de 31 MS/m, preferentemente más de 31, 5 MS/m a temperatura ambiente.

8. Procedimiento para la fabricación de una banda de una aleación de aluminio de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que se fabrica una barra de laminación a partir de una aleación de aluminio correspondiente, se homogeneiza la barra de laminación durante un periodo de tiempo de 2 h a 12 h a de 550 °C a 610 °C, se enfría hasta una temperatura de 380 °C a 500 °C y se mantiene a esta temperatura durante al menos 1 h, la barra de laminación se lamina en caliente a continuación a una temperatura de 280 °C a 500 °C y opcionalmente se somete a un recocido de banda en caliente a una temperatura de 280 °C a 380 °C durante más de 1 h y a continuación se lamina en frío opcionalmente hasta un grosor final.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8,

caracterizado por que como alternativa la barra de laminación después de la homogeneización se enfría hasta temperatura ambiente y antes de la laminación en caliente se calienta hasta una temperatura de 380 °C a 520 °C.

10. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 8 o 9,

caracterizado por que durante la laminación en frío se llevan a cabo uno o varios recocidos intermedios a una temperatura de 300 °C a 450 °Cdurante de 1h a4h.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 10, en el que la banda laminada acabada se somete a un recocido inverso a una temperatura de 200 °C a 350 °C durante al menos 1 h.

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