BR112015028766B1

BR112015028766B1 - Material à base de liga de alumínio com função de ligação térmica em uma única camada, método para sua fabricação e corpo ligado por alumínio usando-se o material à base de liga de alumínio

Info

Publication number: BR112015028766B1
Application number: BR112015028766-2A
Authority: BR
Inventors: Tomohito Kurosaki; Akio Niikura; Takashi Murase; Yu Matsui; Junichi Mochiduki; Toshio Araki; Kazuko Terayama
Original assignee: Uacj Corporation
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2019-05-14
Also published as: EP2998412B1; EP2998412A4; EP2998412A1; JPWO2014184880A1; WO2014184880A1; US20160089860A1; JP5732594B2; CN105229182B; MX2015015592A; BR112015028766A2; CN105229182A; KR102118856B1; KR20160009600A

Abstract

resumo material à base de liga de alumínio com função de ligação térmica em uma única camada, método para sua fabricação e corpo ligado por alumínio usando-se o material à base de liga de alumínio a invenção fornece um material à base de liga de alumínio capaz de ser ligado termicamente em uma única camada sem uso de um agente de ligação, tal como um metal de preenchimento para brasagem ou soldadura. esta invenção também fornece um método de ligação para o material à base de liga de alumínio e um corpo ligado por alumínio usando-se o material à base de liga de alumínio. o material à base de liga de alumínio é feito de uma liga de alumínio contendo si: 1,0 a 5,0% em massa e fe: 0,01 a 2,0% em massa com o al em equilíbrio e impurezas inevitáveis. o material à base de liga de alumínio contém 10 a 1 x 104 partes/µm3 de compostos intermetálicos à base de al com diâmetros circulares equivalentes de 0,01 a 0,5 µm e 200 partes/mm2 ou menos de compostos intermetálicos à base de si com diâmetros circulares equivalentes de 5,0 a 10 µm.

Description

MATERIAL À BASE DE LIGA DE ALUMÍNIO COM FUNÇÃO DE LIGAÇÃO TÉRMICA EM UMA ÚNICA CAMADA, MÉTODO PARA SUA FABRICAÇÃO E CORPO LIGADO POR ALUMÍNIO USANDO-SE O MATERIAL À BASE DE LIGA DE ALUMÍNIO

CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção relaciona-se com um material à base de liga de alumínio que se apresenta em um estado semifundido que é capaz de suprir uma fase líquida necessária para ligação e que pode ser ligado termicamente em uma única camada a outro membro sem o emprego de um agente de ligação, tal como um metal de preenchimento de brasagem ou soldadura. A presente invenção também se relaciona com um método de fabricação para o material à base de liga de alumínio e com um corpo ligado por alumínio usando-se o material à base de liga de alumínio. Mais particularmente, a presente invenção relaciona-se com um material à base de liga de alumínio capaz de ser termicamente ligado em uma única camada com boa resistência a deformação em condições de aquecimento para a ligação, um método de fabricação para o material à base de liga de alumínio e um corpo ligado por alumínio usando-se o material à base de liga de alumínio.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] Na fabricação de uma estrutura de, por exemplo, um permutador de calor, que emprega um material á base de liga de alumínio como um membro constituinte, é necessário unir os materiais à base de liga de alumínio entre si ou unir o material à base de liga de alumínio e um diferente tipo de material entre si. São conhecidos vários tipos de métodos para ligação do material à base de liga de

2/80 alumínio. Dentre esses métodos, um processo de brasagem (processo de soldadura rígida) é usado em muitos casos. A razão por que o processo de brasagem é usado em muitos casos reside na vantagem de que ligação forte pode ser obtida em um curto período sem fundição de um material de base. Como métodos de fabricação de um permutador de calor etc. por ligação de materiais à base de liga de alumínio entre si com o processo de brasagem, são conhecidos, e.g., um método que emprega uma chapa de brasagem que é formada por cladeamento com um metal de preenchimento de brasagem feito de uma liga de Al-Si em um núcleo da chapa de brasagem; um método que emprega um material extrudado coberto com um metal de preenchimento de brasagem friável; e um método de, após montagem de vários membros componentes, cobertura com um metal de preenchimento de brasagem sobre porções dos membros onde eles deverão ser ligados (ver Documentos de Patente 1 a 3). Além disso, o Capítulo 3.2 Brazing Alloys and Brazing Sheets” no Documento não Relacionado com Patente 1 explica em detalhes a chapa de brasagem cladeada e o metal de preenchimento de brasagem friável referidos acima.

[003] Vários processos de brasagem foram desenvolvidos até então no campo de fabricação de estruturas feitas de materiais à base de liga de alumínio. Por exemplo, no campo de um permutador de calor de automóvel, quando um material estabilizador é usado em uma única camada, praticou-se um método que emprega uma chapa de brasagem formada por cladeamento de um metal de preenchimento de brasagem sobre uma camada central, como um material tubular, ou um método de revestimento com pó de Si ou uma liga de brasagem

3/80 contendo Si sobre um material tubular. Por outro lado, quando um material tubular é usado em uma única camada, praticou-se um método que emprega uma chapa de brasagem formada por cladeamento de um metal de preenchimento de brasagem em uma camada central, como um material estabilizador.

[004] Documento de Patente 4 descreve um método que emprega uma chapa de brasagem de uma única camada em lugar da chapa de brasagem acima mencionada que inclui o material cladeado. O método descrito propõe que a chapa de brasagem de uma única camada é usada como um material tubular e um material de reservatório do permutador de calor. O material à base de liga de alumínio que é denominado no Documento de Patente 4 como chapa de brasagem de uma única camada” e usado em um processo de mono-soldagem é referido na presente invenção como um material à base de liga de alumínio com uma função de ligação térmica em uma única camada”.

[005] Documento de Patente 5 propõe, em relação a um método para fabricação de um corpo ligado com o uso do material à base de liga de alumínio em uma única camada, um método de ligação que pode fornecer estado de ligação satisfatória sem substancialmente causar deformação do material à base de liga de alumínio por controle de uma composição da liga e condições tais como temperatura, pressão, propriedades de superfície e assim por diante durante a ligação. Na presente invenção, o método de ligação descrito em Documento de Patente 5 é referido como o processo de mono-soldagem”.

4/80 [006] Documento de Patente 6 propõe uma estrutura com desempenho de ligação satisfatória por emprego de uma liga de alumínio em uma única camada como um material tubular e por controle dos tamanhos de grãos dispersos no material tubular quando um permutador de calor é fabricado pelo processo de mono-soldagem.

LISTA DE CITAÇÃO

Documentos de Patente

[007]	Documento	de	Patente	1:	JP	2008-303405	A
[008]	Documento	de	Patente	2:	JP	2009-161835	A
[009]	Documento	de	Patente	3:	JP	2008-308770	A
[0010]	Documento	de	Patente	e:	JP	2010-168613	A
[0011]	Documento	de	Patente	5 :	JP	5021097 B.

Documentos não Relacionados com Patente [0012] Documento não Relacionado com Patente 1: Aluminum Brazing Handbook (Revised)” THE JAPAN LIGHT METAL WELDING AND CONSTRUCTION ASSOCIATION 2003.

[0013] A fabricação do material cladeado como a chapa de brasagem exige etapas de fabricação de camadas individuais separadamente e ligação dessas camadas em um estado empilhado. O uso da chapara de brasagem é contraditório com uma demanda para redução dos custos de permutadores de calor etc. Revestimento do metal de preenchimento de brasagem friável é também refletido sobre o custo do produto em medida equivalente ao custo do metal de preenchimento de brasagem.

[0014] Por outro lado, é também proposto, conforme discutido acima, o emprego do material à base de liga de alumínio com a função de ligação térmica em uma única camada em lugar da chapa de brasagem como o material

5/80 cladeado. O método proposto tem por finalidade manter a forma de uma estrutura enquanto uma fase líquida necessária para a ligação é fornecida pelo material à base de liga de alumínio com a função de ligação térmica em uma única camada. Contudo, quando o material à base de liga de alumínio com a função de ligação térmica em uma única camada é usado, tal como ele se apresenta, na forma de um material tubular ou um material estabilizador na fabricação de um permutador de calor, há um risco de que o material à base de liga de alumínio seja muito deformado me razão de aquecimento na fabricação.

[0015] É ainda proposto um método para obtenção tanto de bom desempenho de ligação quanto de manutenção de uma forma na ligação usando-se o material à base de liga de alumínio com a função de ligação térmica em uma única camada por controle de uma composição da liga e condições tais como temperatura, pressão, propriedades de superfície e assim por diante durante a ligação como no processo de mono-soldagem referido anteriormente. Entretanto, há uma demanda por ligação com elevada precisão e obtenção de manutenção mais confiável da forma durante a ligação. Em particular, um material estabilizador com uma espessura da chapa de 1 mm ou menos tende a deformar-se com tensão de flexão na direção da espessura da chapa, e uma taxa de fase líquida precisa ser mantida baixa para impedir a deformação durante ligação. Todavia, como o volume do material é pequeno, uma fase líquida é difícil de ser suficientemente gerada a uma baixa taxa de fase líquida. Assim, há uma demanda por melhora complementar para se obter tanto

6/80 desempenho de ligação satisfatória quanto manutenção da forma ao mesmo tempo.

[0016] Conforme discutido acima, pode ser dito que o processo de mono-soldagem de materiais de ligação na forma de uma única camada entre si sem o emprego de um metal de preenchimento de brasagem é preferido do ponto de vista de redução do custo de uma estrutura à base de liga de alumínio tal como um permutador de calor. Entretanto, mesmo se o material à base de liga de alumínio com a função de ligação térmica em uma única camada for simplesmente aplicado ao processo de mono-soldagem, é difícil evitar os problemas relacionados com deformação do membro e redução em uma taxa de ligação. Nos Documentos de Patente 4 e 6 citados acima, o material à base de liga de alumínio em uma única camada é aplicado ao material tubular na forma de uma chapa comparativamente espessa, e deformação não é tão significativa. No entanto, quando o material à base de liga de alumínio em uma única camada é aplicado a um membro na forma de uma chapa delgada, tal como um material estabilizador, há um problema de que deformação durante aquecimento para a ligação é significativa.

RESUMO DA INVENÇÃO [0017] Com base nos antecedentes descritos acima, a presente invenção foi realizada para propor um material à base de liga de alumínio de uma única camada para uso na fabricação de vários tipos de corpos ligados a liga de alumínio usando-se o material à base de liga de alumínio de uma única camada pelo processo de mono-soldagem, sendo o material à base de liga de alumínio aquecido a temperatura superior à temperatura solidus e preparado em um estado

7/80 semifundido durante aquecimento para ligação com o objetivo de fornecer uma fase líquida para uma junção ao mesmo tempo exibindo boa resistência a deformação. A presente invenção ainda propõe um método de fabricação do material à base de liga de alumínio e um corpo ligado por alumínio usando-se o material à base de liga de alumínio. Em particular, a presente invenção é apropriadamente aplicada a um material na forma de uma chapa delgada, tal como um material estabilizador para um permutador de calor.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA [0018] Como resultado de estudos conduzidos de modo intensivo com o intento de resolver os problemas acima mencionados, os inventores realizaram a presente invenção na tentativa de melhorar o material à base de liga de alumínio usado no processo de mono-soldagem e obtendo o material à base de liga de alumínio com boa resistência a deformação durante aquecimento para ligação não obstante seu aquecimento a temperatura mais elevada do que a temperatura solidus e preparado em um estado semifundido durante o aquecimento para a ligação.

[0019] Em mais detalhes, a presente invenção fornece um material à base de liga de alumínio com uma função de ligação térmica em uma única camada, em que o material à base de liga de alumínio é feito de uma liga de alumínio compreendendo Si: 1,0 a 5,0% em massa e Fe: 0,01 a 2,0% em massa com o Al em equilíbrio e impurezas inevitáveis e incluindo 10 a 1 x 10⁴ partes/pm³ de compostos intermetálicos à base de Al com diâmetros circulares equivalentes de 0,01 a 0,5 pm e 200 partes/mm² ou menos de

8/80 compostos intermetálicos à base de Si com diâmetros circulares equivalentes de 5,0 a 10 pm.

[0020] Uma quantidade de Si na solução sólida contida na liga de alumínio é não mais que 0,7%.

[0021] Preferivelmente, a liga de alumínio ainda compreende pelo menos um dentre Mg: 0,05 a 2,0% em massa, Cu: 0,05 a 1,5% em massa e Mn: 0,05 a 2,0% em massa.

[0022] Preferivelmente, a liga de alumínio ainda compreende pelo menos um dentre Zn: 6,0% em massa ou menos, In: 0,3% em massa ou menos e Sn: 0,3% em massa ou menos.

[0023] Preferivelmente, a liga de alumínio ainda compreende pelo menos um dentre Ti: 0,3% em massa ou menos, V: 0,3% em massa ou menos, Cr: 0,3% em massa ou menos, Ni: 2,0% em massa ou menos e Zr: 0,3% em massa ou menos.

[0024] Preferivelmente, a liga de alumínio ainda compreende pelo menos um dentre Be: 0,1% em massa ou menos, Sr: 0,1% em massa ou menos, Bi: 0,1% em massa ou menos, Na: 0,1% em massa ou menos e Ca: 0,05% em massa ou menos.

[0025] A resistência a tração da liga de alumínio antes de ligação térmica é de 80 a 250 MPa.

[0026] A presente invenção ainda fornece um método de fabricação do material à base de liga de alumínio descrito acima com a função de ligação térmica em uma única camada, o método de fabricação compreendendo as etapas de: realização de lingotamento contínuo com cilindros duplos e laminação da liga de alumínio para o material à base de liga de alumínio, laminação a frio de uma chapa laminada duas vezes ou mais e recozimento da chapa laminada durante a etapa de laminação a frio uma vez ou mais, em que as condições de recozimento em todas as etapas de recozimento

9/80 são estabelecidas em 1 a 10 horas a temperatura de 250 a 550°C, e uma taxa de redução em um estágio de laminação a frio final é de 50% ou menos.

[0027] Na etapa de lingotamento contínuo com cilindros duplos e laminação, a laminação é realizada em uma condição em que um revestimento com espessura de 1 a 500 pm e contendo, como componentes principais, alumínio e óxido de alumínio na chapa laminada é aplicado a superfícies dos cilindros duplos e de que uma carga de laminação por 1 mm de largura da placa laminada é de 500 a 5.000 N.

[0028] A presente invenção ainda fornece, além disso, um corpo ligado por alumínio fabricado por ligação térmica de dois ou mais membros de alumínio, em que o material à base de liga de alumínio, conforme descrito acima, é usado como pelo menos um dos dois ou mais membro de alumínio.

[0029] O tamanho dos grãos em uma estrutura metálica do material à base de liga de alumínio usada como pelo menos um dos dois ou mais membros de alumínio é de 100 pm ou mais após a ligação térmica.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO [0030] O material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção possui a função de ligação térmica em uma única camada ao contrário de dos materiais usados nos métodos de ligação relacionados com o assunto tais como o processo de brasagem e pode ser ligado em um estado da camada única a vários tipos de membros alvos de ligação. Além disso, o material à base de liga de alumínio possui boa resistência a deformação não obstante ser preparado no estado semifundido durante o aquecimento para a ligação. Como resultado, o material à base de liga de alumínio pode

10/80 atender à demanda por redução de custo na fabricação do corpo ligado. O material à base de liga de alumínio é útil como um material muito delgado similar a um material estabilizador para um permutador de calor, por exemplo. O material à base de liga de alumínio pode ser ainda aplicado a produtos para os quais é exigido um nível mais elevado na precisão do desempenho e das dimensões de ligação. Além disso, é possível conseguir a fabricação de um corpo ligado com uma forma que não pode ser obtida com os métodos de ligação relacionados com o assunto, mas também adelgaçamento de partes e componentes individuais dos membros.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS [0031] [Fig. 1] A Figura 1 é uma perspectiva explicativa que ilustra uma taxa de resfriamento de alumínio fundido vertido entre cilindros em um método de lingotamento contínuo com cilindros duplos e de laminação.

[0032] [Fig. 2] A Figura 2 é uma perspectiva explicativa que ilustra uma taxa de resfriamento de alumínio fundido vertido entre cilindros em um método de lingotamento contínuo com cilindros duplos e de laminação.

[0033] [Fig. 3] A Figura 3 é uma perspectiva externa de uma peça de teste empilhada em 3 estágios (minicondutor) usada na primeira e na terceira modalidades.

1. Material à base de Liga de Alumínio com Função de Ligação Térmica em uma Única Camada [0034] A presente invenção será descrita em detalhes adiante. Um material à base de liga de alumínio com uma função de ligação térmica em uma única camada, de acordo com a presente invenção, é primeiramente descrito. O

11/80 material à base de liga de alumínio com a função de ligação térmica em uma única camada possui uma composição principal de uma liga de alumínio à base de Al-Si-Fe contendo, como elementos essenciais, Si: 1,0% em massa (daqui em diante abreviado como %”) e Fe: 0,01 a 2,0% com o Al em equilíbrio e impurezas inevitáveis. Na estrutura metalográfica, o material à base de liga de alumínio contém compostos intermetálicos à base de Al com diâmetros circulares equivalentes de 0,01 a 0,5 pm. Essas características são descritas em detalhes adiante.

1-1. Sobre elementos Essenciais

1-1-1. Sobre a Composição de Si [0035] Analisando-se a composição de Si, Si é um elemento que gera uma fase líquida à base de Al-Si e contribui para ligação. Entretanto, se a composição de Si for menor que 1,0%, a fase líquida não pode ser gerada em uma quantidade suficiente, e penetração da fase líquida seria insuficiente, resultando assim em ligação incompleta. Por outro lado, se a composição de Si for maior que 5,0%, uma quantidade da fase líquida gerada no material à base de liga de alumínio aumentaria, e a resistência do material durante aquecimento seria extremamente reduzida, resultando assim em dificuldade em manutenção da forma de uma estrutura. Consequentemente, a composição de Si é especificada em 1,0% a 5,0%. A composição de Si é preferivelmente de 1,5% a 3,5% e mais preferivelmente de 2,0% a 3,0%. Como a quantidade de penetração da fase líquida aumenta à medida que o volume aumenta e uma temperatura de aquecimento se eleva, deseja-se que a quantidade da fase líquida requerida durante o aquecimento

12/80 seja controlada por ajuste da quantidade de Si requerido e da temperatura de aquecimento requerida na ligação dependendo da configuração de uma estrutura a ser fabricada.

1-1-2. Sobre a Composição de Fe [0036] Analisando-se a composição de Fe, Fe exerce não somente um efeito de aumento na consistência ao ser dissolvido em pequena quantidade no estado sólido em uma matriz, mas também um efeito de prevenção de redução na consistência particularmente em temperatura elevada por ser difundido como materiais e precipitados cristalizados. Se uma quantidade de Fe adicionado for menor que 0,01%, os efeitos acima mencionados seriam reduzidos, e um metal de base com elevado grau de pureza teria de ser usado, resultando assim em um aumento do custo. Se a quantidade de Fe adicionado for maior que 2,0%, compostos intermetálicos grosseiros seriam gerados durante a moldagem, gerando desse modo um problema relacionado com fabricação. Além disso, se o corpo ligado for exposto a um ambiente corrosivo (em particular, um ambiente corrosivo onde um líquido flui), resistência a corrosão seria reduzida. Ademais, grãos recristalizados em razão do aquecimento para a ligação se tornariam mais finos, e uma densidade limítrofe do grão aumentaria, resultando assim em alteração dimensional significativa entre a fase anterior e posterior da ligação. Por conseguinte, a quantidade de Fe adicionado é estabelecida como 0,01% a 2,0%. Preferivelmente, a quantidade de Fe adicionado é de 0,2% a 1,0%.

1-2. Sobre Compostos Intermetálicos à base de Al

13/80 [0037] As características na estrutura metalográfica do material à base de liga de alumínio, de acordo com a presente invenção, são descritas adiante. O material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção é aquecido a temperatura superior à temperatura solidus durante o aquecimento para a ligação pelo processo de monosoldagem. Nessa ocasião, o material à base de liga de alumínio é deformado principalmente em consequência de deslocamento do perímetro do grão. Com base na afirmação acima, a estrutura metalográfica do material à base de liga de alumínio preferivelmente possui as seguintes características: (1) o tamanho dos grãos é aumentado durante o aquecimento para a ligação e (2) a geração de uma fase líquida no perímetro do grão é impedida porque é mais provável que ocorra deformação em virtude do deslocamento do perímetro do grão se a fase líquida for gerada nos perímetros do grão. Na presente invenção, é especificada a estrutura metalográfica em que os grãos de cristal após o aquecimento se tornam mais grosseiros e em que a geração da fase líquida no perímetro do grão é impedida.

[0038] Mais especificamente, no material à base de liga de alumínio com a função de ligação térmica em uma única fase, de acordo com a presente invenção, os compostos intermetálicos à base de Al com diâmetros circulares equivalentes de 0,01 a 0,5 pm estão presentes como grãos dispersos. Os compostos intermetálicos à base de Al são compostos intermetálicos formados por Al e um ou mais elementos adicionados, tais como compostos à base de Al-Fe, à base de Al-Fe-Si, à base de Al-Mn-Si, à base de Al-Fe-Mn, e à base de Al-Fe-Mn-Si. Os compostos intermetálicos à base

14/80 de Al com os diâmetros circulares equivalentes de 0,01 a 0,5 pm não servem como núcleos de recristalização durante o aquecimento, e eles agem como grãos de imobilização que suprimem o crescimento do perímetro do grão. Além disso, esses compostos intermetálicos à base de Al servem como núcleos para geração da fase líquida e atuam acumulando Si da solução sólida nos grãos. Assim, como o material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção contém os compostos intermetálicos à base de Al com diâmetros circulares equivalentes de 0,01 a 0,5 pm, núcleos de recristalização são impedidos de crescer em número infinito durante o aquecimento, e somente é permitido crescer um número limitado de núcleos de recristalização. Como resultado, os grãos de cristal após o aquecimento tornam-se mais grosseiros. Além disso, como o Si da solução sólida nos grãos é coletado, a geração da fase líquida no perímetro do grão é relativamente impedida.

1-2-1. Sobre Densidade Volumétrica de Compostos Intermetálicos à base de Al

Os efeitos dos compostos intermetálicos à base de Al descritos acima são seguramente desenvolvidos desde que uma densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al esteja dentro de uma faixa apropriada. Mais especificamente, em uma porção arbitrária do material, os compostos intermetálicos à base de Al estão presentes na densidade de volumétrica de 10 a 1 x 10⁴ partes/pm³. Se a densidade volumétrica for menor que 10 partes/mm³, o efeito de imobilização seria tão pequeno que o número de núcleos de recristalização capazes de crescer seria muito grande e seria difícil haver formação de grãos de cristal

15/80 grosseiros. Além disso, por causa de uma redução no número de núcleos para geração da fase líquida, a ação de acúmulo de Si da solução sólida nos grãos não seria suficientemente desenvolvida, e uma taxa de contribuição de Si da solução sólida para crescimento dos grãos da fase líquida gerada no perímetro do grão seria aumentada, resultando assim em diminuição da resistência a deformação. Por outro lado, se densidade volumétrica for maior que 1 x 10⁴ partes/pm³, o efeito de imobilização seria muito grande, e o crescimento de todos os grãos de recristalização é impedido, e consequentemente seria difícil ocorrer a formação de grãos de cristal grosseiros. Ademais, em virtude dos muitos núcleos para a geração da fase líquida, haveria aumento de contato direto da fase líquida com o perímetro do grão, e a fase líquida no perímetro do grão cresceria em grande extensão. Assim, a densidade volumétrica é estabelecida na faixa acima mencionada para permitir crescimento somente dos grãos de cristal limitados com um nível apropriado do efeito de imobilização, portanto aumentando o tamanho dos grãos, e para apropriadamente formar o núcleo destinado à geração da fase líquida, desse modo acumulando Si da solução sólida nos grãos e impedindo a geração da fase líquida no perímetro do grão. A densidade volumétrica é preferivelmente de 50 a 5 x 10³ partes/pm³ e mais preferivelmente 100 a 1m x 10³ partes/pm³.

1-2-2. Sobre Diâmetro Circular Equivalente de Compostos Intermetálicos à base Al [0039] Compostos intermetálicos à base de Al com diâmetros circulares equivalentes menores que 0,01 pm são excluídos da discussão porque é difícil de medi-los na

16/80 prática. Embora todos os compostos intermetálicos à base de Al com os diâmetros circulares equivalentes maiores que 0,5 pm estejam presentes, esses compostos intermetálicos à base de Al são também excluídos da faixa especificada porque eles dificilmente atuam de modo efetivo como grãos de imobilização e suas influências sobre os efeitos vantajosos da presente invenção são muito pequenas para que sejam ignoradas. Todos os compostos intermetálicos à base de Al com os diâmetros circulares equivalentes maiores que 0,5 pm são capazes de agir como núcleos para a geração da fase líquida. Entretanto, o efeito do acúmulo de Si da solução sólida nos grãos é determinado de acordo com a distância da superfície do composto. Assim, outra razão da exclusão dos compostos intermetálicos à base de Al com diâmetros circulares equivalentes maiores que 0,5 pm da faixa especificada reside no fato de que o efeito do acúmulo de Si da solução sólida por unidade de volume desses compostos é reduzido.

[0040] Os diâmetros circulares equivalentes dos compostos intermetálicos à base de Al podem ser determinados por observação de uma amostra, que foi desbastada por polimento eletrolítico, com um TEM. Aqui, o termo diâmetro da circunferência equivalente” significa um diâmetro de um equivalente da circunferência de um grão do composto. Preferivelmente, os diâmetros circulares equivalentes antes da ligação são determinados por análise de uma imagem observada por TEM na forma de uma imagem bidimensional semelhante a uma imagem observada por SEM. Para se calcular a densidade volumétrica, a espessura da película da amostra é ainda mensurada em cada campo visual,

17/80 no qual a imagem do TEM foi observada, pelo método EELS, por exemplo. Após análise da imagem observada pelo TEM na forma de uma imagem bidimensional, uma área mensurada da imagem bidimensional é multiplicada pela espessura da película mensurada pelo método EELS para determinação do volume que foi submetido à mensuração. A densidade volumétrica é então calculada. Se a espessura da película da amostra for muito grossa, pode ocorrer dificuldade na realização precisa da mensuração por causa de um aumento no número de grãos que estão sobrepostos uns aos outros na direção de transmissão dos elétrons. Consequentemente, é desejável observar uma porção da amostra que possua uma espessura de película na faixa de 50 nm a 200 nm. Os compostos intermetálicos à base de Si e os compostos intermetálicos à base de Al podem ser distinguidos uns dos outros de modo mais preciso através de uma análise de elementos usando-se EDS, por exemplo.

[0041] Com o material à base de liga de alumínio descrito acima que possui a função de ligação térmica em uma única camada, de acordo com a presente invenção, que é destacado nas faixas de Si e Fe da composição e na estrutura metalográfica, o material à base de liga de alumínio apresenta-se em um estado semifundido durante o aquecimento para fornecer a fase líquida, possibilitando assim a ligação de ser realizada, exibe boa resistência a deformação.

1-3. Sobre Compostos Intermetálicos à base de Si [0042] O material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção é submetido não apenas às restrições descritas acima especificadas para os compostos

18/80 intermetálicos à base de Al, mas também às restrições especificadas para os compostos intermetálicos à base de Si. No material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção, os compostos intermetálicos à base de Si com diâmetros circulares equivalentes de 5,0 a 10 pm estão presentes em 200 partes/mm² ou menos em uma seção do material. Aqui, os compostos intermetálicos à base de Si incluem (1) Si elementar e (2) Si elementar parcialmente contendo Ca, P e outros elementos. O termo seção do material” significa uma seção arbitrária do material à base de liga de alumínio e pode ser, por exemplo, obtida ao longo da direção da espessura de uma chapa ou uma seção obtida paralelamente à superfície da chapa. A seção obtida ao longo da direção da espessura é preferivelmente usada do ponto de vista de conveniência na avaliação do material.

1-3-1. Sobre Densidade de Superfície de Compostos Intermetálicos à base de Si [0043] Compostos intermetálicos à base de Si com os diâmetros circulares equivalentes de 5,0 a 10 pm tornam-se núcleos para recristalização durante o aquecimento. Portanto, se a densidade de superfície dos compostos intermetálicos à base de Si for maior que 200 partes/mm², o número dos núcleos de recristalização seria aumentado e os grãos de cristal se tornariam mais finos, resultando assim em redução da resistência a deformação durante o aquecimento para ligação. Quando a densidade de superfície dos compostos intermetálicos à base de Si for de 200 partes/mm² ou menos, o número dos núcleos de recristalização é menor, e somente é possível crescimento de determinados grãos de cristal. Como resultado, grãos de

19/80 cristal grosseiros são obtidos, e a resistência a deformação durante o aquecimento para a ligação é melhorada. A densidade de superfície acima mencionada é preferivelmente não mais que 20 partes/mm². Como a resistência a deformação é melhorada ainda mais com número menor dos compostos intermetálicos à base de Si que possuem o diâmetro da circunferência equivalente de 5.0 a 10 pm, a densidade de superfície acima mencionada é mais preferivelmente 0 parte/mm².

1-3-2. Sobre diâmetros Circulares Equivalentes de Compostos Intermetálicos à base de Si [0044] A razão por que os diâmetros circulares equivalentes dos compostos intermetálicos à base de Si são limitados a 5,0 pm a 10 pm é como se segue. Embora compostos intermetálicos à base de Si com os diâmetros circulares equivalentes menores que 5,0 estejam presentes, esses compostos intermetálicos à base de Si são excluídos da faixa especificada porque eles dificilmente agem como núcleos de recristalização. Compostos intermetálicos à base de Si com os diâmetros circulares equivalentes maiores que 10 pm causam ruptura por ocasião de fabricação e acarretam uma dificuldade na prática de fabricação. Desse modo, os compostos intermetálicos à base de Si que possuem os diâmetros circulares equivalentes com valores muito grandes não devem ser contidos no material à base de liga de alumínio e, portanto, esses compostos intermetálicos à base de Si são também excluídos da faixa específica.

[0045] Os diâmetros circulares equivalentes dos compostos intermetálicos à base de Si podem ser determinados por observação de uma seção com um SEM (i.e.,

20/80 por observação de uma imagem de elétrons refletidos). Aqui, o termo diâmetro da circunferência equivalente” significa um diâmetro de um equivalente da circunferência de um grão do composto. Preferivelmente, os diâmetros circulares equivalentes de grãos dispersos antes da ligação são determinados através de análise da imagem de uma fotografia por SEM. A densidade de superfície pode ser calculada com base no resultado da análise da imagem e na área mensurada. Os compostos intermetálicos à base de Si e os compostos intermetálicos à base de Al podem ser diferenciados uns dos outros com base nas tonalidades de contraste com observação por um SEM — imagem refletida por elétrons. As espécies metálicas dos grãos dispersos podem ser especificadas corretamente por um EPMA (X-ray Micro-Analyser), por exemplo.

1-4. Sobre Quantidade de Si na Solução Sólida [0046] No material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção, uma quantidade de Si na solução sólida é ainda restrita além das restrições acima descritas sobre compostos intermetálicos à base de Al e compostos intermetálicos à base de Si. No material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção, a quantidade de Si na solução sólida é preferivelmente não mais que 0,7% antes da ligação pelo processo de mono-soldagem. A quantidade de Si na solução sólida é um valor mensurado a temperatura ambiente de 20 a 30°C. Conforme discutido acima, Si na solução sólida difunde-se para a fase sólida durante o aquecimento e contribui para crescimento da fase líquida circunvizinha. Quando a quantidade de Si na solução sólida é não mais que 0,7%, a quantidade de geração da fase

21/80 líquida no perímetro do grão em virtude de difusão de Si para a solução sólida é reduzida, e deformação durante o aquecimento pode ser impedida. Por outro lado, se a quantidade de Si na solução sólida for maior que 0,7%, o número de Si aprisionados na geração da fase líquida no perímetro do grão aumentaria. Como resultado, a quantidade de geração da fase líquida no perímetro do grão aumentaria, e haveria mais probabilidade de ocorrer deformação. Uma quantidade mais preferida de Si na solução sólida é não mais que 0,6%. Embora um valor limite mais baixo da quantidade de Si na solução sólida não seja particularmente estabelecido, ele é necessariamente determinado de acordo com o conteúdo de Si do material à base de liga de alumínio e o método de fabricação e é fixado em 0% na presente invenção.

1-5. Sobre Primeiro Elemento Adicional Seletivo [0047] Conforme discutido acima, o material à base de liga de alumínio com a função de ligação térmica em uma única camada, de acordo com a presente invenção, contém as quantidades predeterminadas de Si e Fe como elementos essenciais para melhorar a resistência a deformação durante o aquecimento para a ligação. Para aumentar ainda mais a consistência, um ou mais selecionados dentre Mn, Mg e Cu são também adicionados em quantidades predeterminadas, como primeiros elementos adicionais seletivos, além de Si e Fe que são elementos essenciais. Mesmo quando o material à base de liga de alumínio contém o(s) primeiro(s) elemento(s) adicional(ais) seletivo(s), a densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al e a

22/80 densidade de superfície dos compostos intermetálicos à base de Si são especificadas conforme descrito abaixo.

1-5-1. Sobre Mn [0048] Mn é um importante elemento adicional que forma compostos intermetálicos à base de Al-Mn-Si, à base de AlMn-Fe-Si e à base de Al-Mn-Fe juntamente com Si e Fe e aumenta a consistência através da ação de consolidação da dispersão ou através de consolidação da solução sólida por dissolução em um estado sólido na fase principal de alumínio. Se a quantidade de Mn adicionado for maior que 2,0%, compostos intermetálicos grosseiros mais provavelmente seriam formados, e resistência a corrosão seria degradada. Por outro lado, se a quantidade de Mn adicionado for menor que 0,05%, o efeito acima mencionado seria insuficiente. Por conseguinte, a quantidade de Mn adicionado é estabelecida como 0,05% a 2,0% ou menos. A quantidade preferida de Mn adicionado é de 0,1% a 1,5%.

1-5-2. Sobre Mg [0049] Mg desenvolve endurecimento por envelhecimento com formação de Mg2Si após o aquecimento para a ligação e aumenta a consistência em razão do endurecimento por envelhecimento. Assim, Mg é um elemento adicional que exibe o efeito de aumento na consistência. Se a quantidade de Mg adicionado for maior que 2,0%, Mg reagiria com fluxo e formaria compostos refratários, resultando assim em grande redução do desempenho de ligação. Por outro lado, se a quantidade de Mg adicionado for menor que 0,05%, o efeito acima mencionado seria insuficiente. Desse modo, a quantidade de Mg adicionado é estabelecida como 0,05% a

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2,0%. A quantidade preferida de Mg adicionado é de 0,1% a 1,5%.

1-5-3. Sobre Cu [0050] Cu é um elemento adicional que aumenta a consistência por dissolução em um estado sólido na matriz. Se a quantidade de Cu adicionado for maior que 1,5%, a resistência a corrosão seria degradada. Por outro lado, se a quantidade de Cu adicionado for menor que 0,05%, o efeito acima mencionado seria insuficiente. Desse modo, a quantidade de Cu adicionado é estabelecida como 0,05% a 1,5%. A quantidade preferida de Cu adicionado é de 0,1% a 1,0%.

1-6. Sobre Segundo Elemento Adicional Seletivo [0051] Na presente invenção, para melhorar ainda mais a resistência a corrosão, um ou mais selecionados dentre Zn, In e Sn são também adicionados em quantidades predeterminadas, como segundos elementos adicionais seletivos, além dos elementos essenciais acima descritos e do(s) primeiro(s) elemento(s) adicional(ais). Mesmo quando o material à base de liga de alumínio contém o(s) segundo(s) elemento(s) adicional(ais) seletivo(s), a densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al e a densidade de superfície dos compostos intermetálicos à base de Si são especificadas conforme descrito abaixo.

1-6-1. Sobre Zn [0052] A adição de Zn é eficaz para melhorar a resistência a corrosão graças à ação sacrificial anticorrosão. Zn dissolve-se quase uniformemente em um estado sólido na matriz. Entretanto, quando uma fase

24/80 líquida é gerada, Zn dissolve-se na fase líquida, e a composição de Zn na fase líquida aumenta. Mediante infiltração na fase líquida até a superfície, a composição de Zn em uma porção infiltrada aumenta, e a resistência a corrosão aumenta graças à ação sacrificial anticorrosão. Além disso, quando o material à base de liga de alumínio da presente invenção é aplicado a um permutador de calor, a ação sacrificial anticorrosão para tubos protetores etc. contra corrosão pode ser obtida por emprego do material à base de liga de alumínio da presente invenção como estabilizador. Se a quantidade de Zn adicionado for maior que 6,0%, uma taxa de corrosão seria aumentada e resistência a autocorrosão seria degradada. Desse modo, a quantidade de Zn adicionado é estabelecida como 6,0% ou menos. A quantidade preferida de Fe adicionado é de 0,05% a 6,0%.

1-6-2. Sobre Sn e In [0053] Sn e In são eficazes no desenvolvimento da ação sacrificial anticorrosão. Se a quantidade de cada um dentre Sn e In adicionado for maior que 0,3%, a taxa de corrosão aumentaria e a resistência a autocorrosão seria degradada. Desse modo, a quantidade de cada um de Sn e In adicionado é estabelecida como 0,3% ou menos. A quantidade preferida de cada um dentre Sn e In adicionado é de 0,05% a 0,3%.

1-7. Sobre Terceiro Elemento Adicional Seletivo [0054] Na presente invenção, para melhorar ainda mais a consistência e a resistência a corrosão, um ou mais selecionados dentre Ti, V, Cr, Ni e Zr são também adicionados em quantidades predeterminadas, como terceiros elementos adicionais seletivos, além dos elementos

25/80 essenciais acima descritos e de pelo menos um dos primeiros elementos adicionais seletivos e dos segundos elementos adicionais seletivos. Mesmo quando o material à base de liga de alumínio contém o(s) terceiro(s) elemento(s) adicional(ais) seletivo(s), da densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al e a densidade de superfície dos compostos intermetálicos à base de Si são especificadas conforme descrito abaixo.

1-7-1. Sobre Ti e V [0055] Ti e V são eficazes em não somente aumentar a consistência por dissolução em um estado sólido na matriz, mas também na prevenção do progresso de corrosão na direção da espessura da chapa por distribuição na forma de uma camada. Se a quantidade de cada um de Ti e V adicionado for maior que 0,3%, material cristalizado seria gerado, impedindo assim a maleabilidade e a resistência a corrosão. Desse modo, a quantidade de cada um de Ti e V adicionado é estabelecida como 0,3% ou menos. A quantidade preferida de cada um de Ti e V adicionado é de 0,05% a 0,3%.

1-7-2. Sobre Cr [0056] Cr intensifica a consistência através de consolidação da solução sólida e atua aumentando os grãos de cristal após o aquecimento graças a precipitação de compostos intermetálicos à base de Al-Cr. Se a quantidade de Cr adicionado for maior que 0,3%, compostos intermetálicos grosseiros mais provavelmente seriam formados, degradando desse modo a aplicabilidade plástica. Desse modo, a quantidade de Cr adicionado é estabelecida como 0,3% ou menos. A quantidade preferida de Cr adicionado é de o,o5% a 0,3%.

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1-7-3. Sobre Ni [0057] Ni é cristalizado ou precipitado como compostos metálicos e é eficaz na intensificação da consistência após a ligação através de consolidação da dispersão. A quantidade de Ni adicionado é estabelecida como 2,0 ou menos e preferivelmente como 0,05% a 2,0%. Se o conteúdo de Ni for maior que 2,0%, compostos intermetálicos grosseiros mais provavelmente seriam formados, degradando assim a aplicabilidade e reduzindo a resistência a autocorrosão.

1-7-4. Sobre Zr [0058] Zr é precipitado como compostos intermetálicos à base de Al-Zr e é eficaz na intensificação da consistência após a ligação através de consolidação da dispersão. Além disso, os compostos intermetálicos à base de Al-Zr atuam aumentando os tamanhos dos grãos de cristal durante o aquecimento. Se a quantidade de Zr adicionado for maio que 0,3%, compostos intermetálicos grosseiros mais provavelmente seriam formados, degradando assim a aplicabilidade plástica. Desse modo, a quantidade de Zr adicionado é estabelecida como 0,3% ou menos. A quantidade preferida de Zr é de 0,05% a 0,3%.

1-8. Sobre Quarto Elemento Adicional Seletivo [0059] No material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção, para melhorar as características da fase líquida e intensificar ainda mais o desempenho de ligação, um ou mais selecionados dentre Be, Sr, Bi, Na e Ca podem ser adicionados em quantidades predeterminadas, como quartos elementos adicionais seletivos, além dos elementos essenciais acima descritos e de pelo menos um dos primeiros aos terceiros elementos adicionais seletivos. Mesmo quando

27/80 o material à base de liga de alumínio contém o(s) quarto(s) elemento(s) adicional(ais) seletivo(s), a densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al e a densidade de superfície dos compostos intermetálicos à base de Si são especificadas conforme descrito abaixo.

[0060] Pelo menos um desses elementos é adicionado, conforme necessário, em quantidades respectivas de Be: 0,1% ou menos, Sr: 0,1% ou menos, Bi: 0,1% ou menos, Na: 0,1% ou menos e Ca: 0,05% ou menos. As faixas de conteúdo preferidas desses elementos são as que seguem — Be: 0,0001% a 0,1%, Sr: 0,0001% a 0,1%, Bi: 0,0001% a 0,1%, Na: 0,0001% a 0,1% ou menos e Ca: 0,0001% a 0,05% ou menos. Esses elementos residuais são capazes de melhorar o desempenho de ligação através de melhora visando dispersão apropriada de grãos de Si, melhora na fluidez da fase líquida etc. Se os conteúdos desses elementos residuais forem menores que as faixas preferidas acima mencionadas, os efeitos de melhora visando dispersão apropriada de grãos de Si, melhora na fluidez da fase líquida etc. seriam insuficientes em alguns casos. Por outro lado, se os conteúdos desses elementos residuais forem maiores que as faixas preferidas mencionadas acima, podem ocorrer redução da resistência a corrosão e outras desvantagens.

1-9. Relação entre Conteúdos de Si, Fe e Mn [0061] Fe e Mn formam compostos intermetálicos à base de Al-Fe-Mn-Si juntamente com Si. Como a formação de compostos intermetálicos à base de Al-Fe-Mn-Si juntamente com Si contribui um pouco para a geração da fase líquida, a presença desse tipo de Si pode degradar o desempenho de ligação. Portanto, é desejável que a devida consideração

28/80 seja dispensada aos conteúdos de Si, Fe e Mn quando Fe e Mn são adicionados ao material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção. Mais especificamente, considerando-se que os conteúdos (% em massa) de Si Fe e Mn são denotados respectivamente por S, F e M, uma fórmula relacionai de 1,2 < S - 0,3(F+M) < 3,5 é preferivelmente satisfeita. Se S - 0,3(F+M) for menor que 1,2, a ligação seria insuficiente. Por outro lado, se S - 0,3(F+M) for maior que 3,5, é mais provável que haja desfiguração de uma forma entre o período anterior e posterior à ligação.

1-10. Sobre Solidus e Liquidus do Material [0062] No material à base de liga de alumínio que gera a fase líquida de acordo com a presente invenção, a diferença entre a temperatura solidus e a temperatura liquidus é preferivelmente não inferior a 10°C. A geração da fase líquida tem início mediante elevação da temperatura solidus. Entretanto, se a diferença entre a temperatura solidus e a temperatura liquidus for pequena, uma faixa de temperatura onde um líquido e um sólido coexistem é estreitada, e ocorre dificuldade para controlar a quantidade da fase líquida gerada. Desse modo, essa diferença é preferivelmente estabelecida como 10°C ou mais. Ligas com composições que atendem às condições descritas acima são, por exemplo, uma liga à base de Al-Si, uma liga à base de Al-Si-Mg, uma liga à base de Al-Si-Cu, uma liga à base de Al-Si-Zn e uma liga à base de Al-Si-Cu-Mg. à medida que a diferença entre a temperatura solidus e a temperatura liquidus aumenta, é mais fácil controlar a quantidade da fase líquida para um valor apropriado. Portanto, um limite superior da diferença entre a temperatura solidus e a

29/80 temperatura liquidus não é estabelecido como um valor específico.

1-11. Resistência a Tração antes de Ligação pelo Processo de mono-soldagem [0063] No material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção, a resistência a tração antes de ligação pelo processo de mono-soldagem é preferivelmente de 80 a 250 MPa. Se a resistência a tração for menor que 80 MPa, a força necessária para formação do material na configuração do produto seria insuficiente, e a formação na configuração do produto não poderia ser praticada. Se a resistência a tração for maior que 250 MPa, a sustentabilidade da configuração após a formação seria insatisfatória, e um espaço seria gerado em relação a outro membro quando um corpo ligado é montado, resultando assim em degradação do desempenho de ligação. A resistência a tração antes da ligação pelo processo de mono-soldagem significa um valor mensurado a temperatura ambiente de 20 a 30°C. Além disso, uma proporção (T/T0) entre a resistência a tração (T0) antes da ligação pelo processo de monosoldagem e a resistência a tração (T) após a ligação pelo processo de mono-soldagem está preferivelmente em uma faixa de 0,6 a 1,1. Se (T/T0) for menor que 0,6, a força do material seria insuficiente e a função como uma estrutura seria perdida em alguns casos. Se (T/T0) for maior que 1,1, precipitação no perímetro do grão seria excessiva e seria mais provável ocorrer corrosão intergranular em alguns casos.

2. Método de Fabricação de Material à base de Liga de Alumínio com Função de Ligação Térmica em uma Única Camada

30/80 [0064] Um método de fabricação de material à base de liga de alumínio com a função de ligação térmica em uma única camada, de acordo com a presente invenção, será descrito adiante.

O material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção fabricado por um método de lingotamento contínuo. No método de lingotamento contínuo, como uma taxa de resfriamento durante solidificação é elevada, é difícil haver formação de materiais cristalizados grosseiros, formação dos compostos intermetálicos base de Si com os diâmetros circulares equivalentes de

5,0 pm a 10 pm suprimida.

Consequentemente, número de núcleos de recristalização pode ser reduzido, e somente é possível crescimento de grãos de cristal particulares, por meio do que grãos de cristal grosseiros são obtidos. Além disso, como quantidades de Mn e Fe aumentadas, a formação de Al com os diâmetros dissolvidos em um estado sólido são dos compostos intermetálicos à base circulares equivalentes de 0,01 pm a

0,5 pm é promovida na etapa operacional subsequente. Assim, são formados os compostos intermetálicos à base de Al com os diâmetros circulares equivalentes de 0,01 pm a 0,5 pm que podem fornecer um nível apropriado do efeito de imobilização e do efeito de acúmulo de Si da solução sólida nos grãos. Como resultado, somente é permitido o crescimento de grãos de cristal limitados, grãos de cristal grosseiros são obtidos e a geração da fase líquida no perímetro do grão é suprimida. Portanto, a resistência a deformação é melhorada.

[0065] Além disso, no método de lingotamento contínuo, a quantidade de Si da solução sólida na matriz é decorrente

31/80 da formação dos compostos intermetálicos à base de Al com os diâmetros circulares equivalentes de 0,01 pm a 0,5 pm. Como resultado, a quantidade de Si da solução sólida suprida pelo perímetro do grão durante o aquecimento para a ligação é ainda mais reduzida. Correspondentemente, a geração da fase líquida no perímetro do grão é suprimida, e a resistência a deformação é melhorada.

[0066] O método de lingotamento contínuo não é limitado a um método específico desde que uma placa em forma de chapa seja continuamente modelada pelo método, tal como representado pelo método de lingotamento contínuo com cilindros duplos e laminação e o método de lingotamento contínuo com correias duplas. No método de lingotamento contínuo com cilindros duplos e laminação, uma chapa delgada é continuamente modelada e laminada por suprimento de alumínio fundido a um espaço entre um par de cilindros resfriados com água a partir de um bocal de suprimento de metal fundido feito de uma substância refratária. O processo Hunter e o processo 3C são conhecidos como exemplos do método de lingotamento contínuo com cilindros duplos e laminação. O método de lingotamento contínuo com correias duplas é um método de lingotamento contínuo compreendendo as etapas de deposição de metal fundido em um espaço entre correias de rotação que são resfriadas com água e dispostas em uma relação verticalmente oposta, solidificando o metal fundido através de resfriamento das superfícies das correias, para assim se obter uma placa, continuamente recolhida da placa do lado oposto ao lado de deposição no que diz respeito às correias, e enrolamento da placa na forma de uma espiral.

32/80 [0067] No método de lingotamento contínuo com cilindros duplos e laminação, a taxa de resfriamento durante o lingotamento é diversas vezes a diversas centenas de vezes mais rápida em um método de lingotamento semicontínuo. Por exemplo, a taxa de resfriamento no lingotamento semicontínuo é de 0,5 a 20°C/s, enquanto a taxa de resfriamento no método de lingotamento contínuo com cilindros duplos e laminação é de 100 a 1.000°C/s.

Portanto, o método de lingotamento contínuo com cilindros duplos e modelagem laminação é destacado uma vez que grãos dispersos gerados durante o revestimento são distribuídos em tamanhos mais finos e em densidade mais alta do que no método de lingotamento semicontínuo. Como resultado, geração de materiais grosseiros é suprimida, e os tamanhos dos grãos de cristal durante o aquecimento para a ligação são aumentados. Além disso, como a taxa de resfriamento é mais rápida, a quantidade dos elementos adicionados dissolvidos em um estado sólido pode ser aumentada. Isto possibilita que precipitados mais finos sejam formados em tratamento térmico subsequente e, portanto, contribui para aumento no tamanho dos grãos de cristal durante o aquecimento para a ligação. Na presente invenção, a taxa de resfriamento no método de lingotamento contínuo com cilindros duplos e modelagem por laminação é preferivelmente estabelecida como 100 a 1.000°C/s. Se a taxa de resfriamento for menor que 100°C/s, seria difícil a estrutura metalográfica objetiva. Se a taxa de resfriamento for maior que 1.000°C/s, seria difícil conduzir fabricação estável.

[0068] A velocidade de uma chapa laminada durante o

33/80 lingotamento no método de lingotamento contínuo com cilindros duplos modelagem por laminação preferivelmente de 0,5 a 3 m/min. A velocidade de lingotamento interfere na taxa de resfriamento.

Se velocidade de lingotamento for menor que 0,5 m/min., a taxa de resfriamento satisfatória mencionada acima não poderá ser obtida, e os a velocidade de material à base tamanhos do composto serão aumentados. Se lingotamento for maior que 3 m/min., o de alumínio não seria suficientemente solidificado entre cilindros durante o lingotamento, e uma placa em forma de chapa não poderia ser obtida.

[0069] A temperatura do metal fundido no lingotamento pelo método de lingotamento contínuo com cilindros duplos e laminação está preferivelmente em uma faixa de 650 a 800°C. A temperatura do metal fundido é mensurada como a temperatura de uma caixa de entrada disposta imediatamente a montante do bocal de suprimento de metal fundido. Se a temperatura do metal fundido for inferior a 650°C, grãos dispersos de compostos intermetálicos grosseiros seriam gerados no bocal de suprimento de metal fundido, e a mistura desses grãos dispersos em uma placa causaria descontinuidade de uma chapa durante a laminação a frio. Se a temperatura do metal fundido for superior a 800°C, o material à base de alumínio não seria suficientemente solidificado entre os cilindros durante o lingotamento, e uma placa em forma de chapa não seria obtida. Uma faixa mais preferível da temperatura do metal fundido é de 680 a 750°C.

[0070] A espessura de modelagem da placa em forma de chapa pelo método de lingotamento contínuo com cilindros

34/80 duplos e laminação é preferivelmente de 2 mm a 10 mm. Nessa faixa de espessura, a taxa de solidificação em uma porção central de uma chapa na direção da espessura é também alta, e uma estrutura uniforme é facilmente obtida. Se a espessura da chapa for menor que 2 mm, a quantidade de alumínio que passa através de uma máquina de lingotamento por unidade de tempo seria reduzida, o que acarretaria uma dificuldade no fornecimento de estabilidade ao metal fundido na direção da largura da chapa. Por outro lado, se a espessura da chapa for maior que 10 mm, haverá dificuldade no enrolamento da chapa por um cilindro. Uma espessura mais preferível da placa em forma de chapa é de 4 mm a 8 mm.

[0071] Durante um processo de laminação a frio da placa em forma de chapa, que foi modelada pelo método de lingotamento contínuo com cilindros duplos e laminação, para uma espessura final da chapa, recozimento é conduzido por 1 a 10 horas a 250 a 550°C. O recozimento pode ser conduzido em qualquer etapa à exceção de laminação a frio final no processo de fabricação após lingotamento, mas precisa ser realizado uma ou mais vezes. Um limite superior do número de vezes do recozimento é preferivelmente três vezes e mais preferivelmente duas vezes. O recozimento é realizado para amolecer o material de modo que a consistência desejada do material possa ser facilmente obtida na laminação final. Com o recozimento, é possível ajustar de modo ideal os tamanhos e as densidades dos compostos intermetálicos no material e as quantidades dos elementos adicionados dissolvidos em seu respectivo estado sólido. Se a temperatura de recozimento for inferior a

35/80

250°C, o amolecimento do material seria insuficiente, e a TS antes do aquecimento para a brasagem seria elevada. Se a TS antes do aquecimento para a brasagem for elevada, a maleabilidade seria deteriorada e as dimensões centrais se degradariam, resultando assim em redução de durabilidade. Por outro lado, se o recozimento for conduzido a temperatura superior a 550°C, haveria uma entrada de calor excessiva no material durante o processo de fabricação, e os compostos intermetálicos seriam distribuídos de modo insuficiente em formas grosseiras. É difícil remover os compostos intermetálicos distribuídos insuficientemente em formas grosseiras nos elementos da solução sólida, o que torna difícil reduzir a quantidade de solução sólida no material. Além disso, se o tempo de recozimento for inferior a 1 hora, o efeito acima mencionado seria insuficiente. Se o tempo de recozimento for superior a 10 horas, o efeito mencionado acima seria saturado, o que reduziria a eficiência econômica.

[0072] Refino térmico pode ser conduzido em um material O ou H. Quando é necessário obter um material H1n ou H2n, uma taxa de redução a frio final é importante. A taxa de redução a frio final é de 50% ou menos, e uma faixa preferida da taxa de redução a frio final é de 5% a 50%. Se a taxa de redução a frio final for maior que 50%, núcleos de recristalização seriam gerados em grande número durante o aquecimento, e os tamanhos dos grãos após o aquecimento para a ligação seriam muito pequenos. Se a taxa de redução a frio final for menor que 5%, seria difícil conduzir a fabricação praticamente em alguns casos.

2-1. Controle da Densidade do Composto Intermetálico no

36/80

Método de Lingotamento Contínuo com Cilindros Duplos e Laminação [0073] Através de todo do método de lingotamento contínuo com cilindros duplos e do subsequente processo de fabricação, grãos dispersos podem ganhar configuração mais fina do que aqueles submetidos ao método de lingotamento semicontínuo. Para se obter a estrutura metalográfica do material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção, entretanto, é importante controlar de modo mais preciso da taxa de resfriamento durante a solidificação. Os inventores constataram que o controle de modo mais preciso da taxa de resfriamento pode ser realizado por controle da espessura de um revestimento de alumínio e por controle de um reservatório de metal fundido co uma carga de laminação.

2-1-1. Controle da Espessura do Revestimento de Alumínio [0074] O termo revestimento de alumínio” significa um revestimento confeccionado com alumínio e óxido de alumínio como composições principais. O revestimento de alumínio formado sobre a superfície do cilindro durante lingotamento aumenta a umidade do metal fundido no que diz respeito à superfície do cilindro e melhora a transferência de calor entre a superfície do cilindro e o metal fundido. Para formar o revestimento de alumínio, o lingotamento contínuo com dois cilindros e a laminação podem ser realizados em alumínio fundido a 680 a 740°C numa carga de laminação de 500 N/mm ou mais. Alternativamente, uma chapa de liga de alumínio para um material expandido, que foi aquecido a 300°C ou mais antes do início de lingotamento contínuo com

37/80 dois cilindros e laminação, pode ser laminada duas vezes ou mais a uma taxa de redução de 20% ou mais. O alumínio fundido ou a chapa de liga de alumínio que se usa para formar o revestimento de alumínio é em especial preferivelmente uma liga de série 1000 contendo os elementos adicionais em menos quantidades. Entretanto, o revestimento de alumínio pode também ser formado pelo emprego de outra série de liga de alumínio. A espessura do revestimento de alumínio aumenta continuamente durante o lingotamento. Portanto, formação adicional do revestimento de alumínio é suprimida por revestimento de um agente separador à base de nitrito de boro ou à base de carbono (spray de grafite ou fuligem) sobre a superfície do cilindro a uma densidade de 10 pg/cm². Como alternativa, o revestimento de alumínio pode ser removido fisicamente com um cilindro de escova, por exemplo.

[0075] A espessura do revestimento de alumínio é preferivelmente estabelecida como 1 a 500 pm. Nessa faixa de espessura, a taxa de resfriamento do metal fundido é opcionalmente ajustada, e a liga de alumínio pode ser modelada a uma densidade de compostos intermetálicos e na quantidade de Si da solução sólida, que são apropriadas para fornecimento de boa resistência a deformação durante o aquecimento para a ligação. Se a espessura do revestimento de alumínio for menor que 1 pm, a capacidade de umidificação entre a superfície do cilindro e o metal fundido seria insuficiente, e uma área de contato entre a superfície do cilindro e o metal fundido seria reduzida. Como consequência, transferência de calor entre a superfície do cilindro e o metal fundido seria comprometida

38/80 e a taxa de resfriamento do metal fundido seria reduzida. Como resultado, os compostos intermetálicos se tornariam mais grosseiros e a densidade desejada para os compostos intermetálicos não seria obtida. Além disso, se a capacidade de umidificação entre a superfície do cilindro e o metal fundido for inadequada, a superfície do cilindro e o metal fundido não entrariam em contato localmente entre si. Essa circunstância pode resultar no risco de que, com refundição da placa, o metal fundido com uma concentração elevada de soluto pode penetrar na superfície da placa modelada causando segregação da superfície, e compostos intermetálicos grosseiros podem ser formados na superfície da placa. Por outro lado, se a espessura do revestimento de alumínio for maior que 500 pm, a capacidade de umidificação entre a superfície do cilindro e o metal fundido seria melhorada, mas a condutividade térmica entre a superfície do cilindro e o metal fundido seria notavelmente reduzida em razão de o revestimento ser muito espesso. Consequentemente, também na circunstância acima mencionada, a taxa de resfriamento do metal fundido seria reduzida. Desse modo, os compostos intermetálicos se tornariam mais grosseiros e a densidade desejada dos compostos intermetálicos e a quantidade desejada de Si na solução sólida não seriam obtidas. Uma faixa mais preferível da espessura do revestimento de alumínio é de 80 a 410 pm.

2-1-2. Controle do Reservatório de Metal Fundido com

Carga dos Cilindros [0076] A densidade compostos intermetálicos em uma placa de continuamente submetida a lingotamento é desejavelmente regulada por controle da taxa de

39/80 resfriamento durante a solidificação. Entretanto, determinação da taxa de resfriamento durante lingotamento é muito difícil, e é necessário controle da densidade dos compostos intermetálicos pelo emprego de um parâmetro que pode ser determinado on-line.

[0077] O método de lingotamento contínuo de laminação é conduzido, conforme ilustrado nas Figuras 1 e 2, por deposição, através da extremidade de um bocal confeccionado com um material refratário, de uma liga de alumínio fundido 1 em uma região 2 que é circundada por cilindros de resfriamento 2A e 2B confeccionados com metal dispostos em uma relação verticalmente oposta, uma linha central 3 do cilindro e por uma saída da extremidade 4 de um bocal. Durante o lingotamento contínuo, a região 2 pode ser principalmente dividida em uma região de laminação 5 e uma região de não-laminação 6. A liga de alumínio na região de laminação 5 está na forma de uma placa após término da solidificação, e uma força de separação do cilindro é gerada mediante carga aplicada aos cilindros. Por outro lado, a liga de alumínio na região de não-laminação 6 está em um estado em que a solidificação é concluída em sua porção próxima aos cilindros, mas sua porção central na direção da espessura está presente uma vez que o metal fundido não foi ainda solidificado. Portanto, nenhuma força de separação do cilindro é gerada. A posição de um ponto de início da solidificação 7 é dificilmente movida mesmo quando as condições de lingotamento são alteradas. Consequentemente, mediante aumento da velocidade de lingotamento ou mediante elevação da temperatura do metal fundido com a finalidade de reduzir a região de laminação 5

40/80 conforme ilustrado na Figura 1, o reservatório de metal fundido é aprofundado e desse modo a taxa de resfriamento é reduzida. Ao contrário, mediante redução da velocidade de lingotamento ou mediante diminuição da temperatura do metal fundido com a finalidade de aumentar a região de laminação 5 conforme ilustrado na Figura 2, o reservatório de metal fundido torna-se menos profundo e desse modo a taxa de resfriamento é aumentada. Assim, a taxa de resfriamento pode ser controlada por aumento ou redução da região de laminação, isto, é, por determinação de uma carga de laminação 8 que é um componente vertical da força de separação do cilindro. O termo reservatório de metal fundido” significa uma interface sólido-líquido entre uma porção solidificada e uma porção não solidificada durante o lingotamento. Quando a interface sólido-líquido penetra profundamente na direção de laminação e assume uma forma semelhante a um vale, esse estado é expresso pela afirmação de que o reservatório está profundo. Em contrapartida, quando a interface sólido-líquido não penetra profundamente na direção de laminação e forma uma interface quase plana, esse estado é expresso pela afirmação de que o reservatório está raso.

[0078] A carga de laminação é preferivelmente estabelecida como 500 a 5.000 N/mm. Se a carga de laminação for menor que 500 N/mm, isto produziría um estado de que a região de laminação 5 está pequena e o reservatório de metal fundido está profundo conforme ilustrado na Figura 1. Consequentemente, a taxa de resfriamento seria reduzida, materiais cristalizados mais provavelmente seriam formados e precipitados finos dificilmente seriam formados. Como

41/80 resultado, o número de grãos de recristalização em crescimento a partir dos materiais cristalizados grosseiros como núcleos seria aumentado durante o aquecimento para a ligação, os grãos de cristal se tornariam mais finos e a ocorrência de deformação seria mais provável. Além disso, como os precipitados finos seriam dispersos, o efeito de imobilização não poderia ser obtido, e a quantidade de Si da solução sólida seria aumentada. Assim, a fase líquida gerada no perímetro do grão durante o aquecimento para a ligação seria aumentada, e a ocorrência de deformação seria mais provável. Ademais, átomos do soluto estariam concentrados na porção central na direção da espessura, causando assim segregação na linha central.

[0079] Por outro lado, se a carga de laminação for maior que 5.000 N/mm, isto resultaria em um estado de que a região de laminação 5 é maior e o reservatório de metal fundido é menos profundo conforme ilustrado na Figura 2.

Consequentemente, a taxa de resfriamento seria excessivamente aumentada e a distribuição dos compostos intermetálicos à base de Al seria excessivamente densa. Como resultado, o efeito de imobilização seria excessivamente desenvolvido durante o aquecimento para a ligação, os grãos de cristal se tornariam mais finos e a ocorrência de deformação seria mais provável. Além disso, como a liberação de calor da superfície do cilindro seria grande, a solidificação progrediria até o metal fundido (em uma porção do menisco 9) que não está e contato com a superfície do cilindro. Portanto, suprimento do metal fundido durante o lingotamento seria insuficiente e uma ondulação seria aprofundada, resultando assim em defeitos

42/80 na superfície da placa. Esses defeitos na superfície podem dar origem a pontos que causam ruptura durante a laminação.

2-2. Método de Determinação da Carga de Laminação [0080] No método de lingotamento contínuo com dois cilindros e laminação, há a geração de uma força que impele o cilindro da placa durante o lingotamento e uma força constante aplicada aos cilindros superiores e inferiores por um período a partir de um tempo antes do lingotamento até o fim do lingotamento. A soma dessas duas forças pode ser determinada como um componente paralelo à linha central do cilindro por um cilindro hidráulico. Consequentemente, a carga de laminação pode ser determinada através das etapas de conversão de um aumento da pressão do cilindro entre o período anterior do lingotamento e o lingotamento em uma força e divisão da força convertida pela largura da chapa moldada. Por exemplo, quando o número de cilindros é dois, o diâmetro do cilindro é de 600 mm, o aumento da pressão de um cilindro é 4 MPa e a largura de uma placa laminada durante o lingotamento é de 1.500 mm, a carga de laminação por unidade de largura da placa em forma de chapa é calculada como 1.508 N/mm pela seguinte fórmula:

x 3 00² x π -τ 1.500 x 2 = 1.508 N/mm

3. Corpo Ligado por Alumínio Usando-se Material à base de Liga de Alumínio com Função de Ligação Térmica em uma Única Camada [0081] Um corpo ligado por alumínio de acordo com a presente invenção será descrito a seguir. Na presente invenção, o corpo ligado por alumínio é fabricado pelo processo de mono-soldagem utilizando-se uma capacidade de ligação, que é desenvolvida pelo próprio material à base de

43/80 liga de alumínio, sem emprego de nenhum metal de preenchimento da brasagem. Na presente invenção, o corpo ligado por alumínio é um corpo ligado em que dois ou mais membros são ligados uns aos outros e em que pelo menos um dos membros constituintes do corpo ligado é confeccionado com o material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção. Os outros um ou mais membros podem ser confeccionados com o material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção ou podem ser confeccionados com outro tipo de material à base de liga de alumínio ou material de à base de alumínio puro. O método de fabricação do corpo ligado por alumínio de acordo com a presente invenção é conduzido por combinação do material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção, como pelo menos um dos dois mais membros a serem ligados, com os outros um ou mais membros a serem ligados e então por realização de tratamento térmico para ligar esses membros a serem ligados. Considerando-se, por exemplo, o caso em que o material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção é utilizado como um material de estabilização em um permutador de calor, deformação do material estabilizador constitui um problema sério. É, portanto, também importante controlar as condições de ligação no processo de mono-soldagem. Mais especificamente, o aquecimento é realizado por um período necessário para a ligação a uma temperatura que esteja em uma faixa não inferior à temperatura solidus e não mais elevada do que a temperatura solidus onde a fase líquida é gerada dentro do material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção e que não esteja mais elevada do que a

44/80 temperatura em que a fase líquida gerada dentro do material à base de liga de alumínio a resistência seja reduzida de tal modo que não mantenha forma do material à base de liga de alumínio.

[0082] Como uma condição de aquecimento mais específica, a ligação precisa ser realizada uma temperatura em que a proporção entre a massa da fase líquida gerada dentro do material à base de liga de alumínio e a massa total do material à base de liga de alumínio (daqui em diante referida como uma proporção da fase líquida”) seja maior que 0% e não mais que 35%. Como a ligação não pode ser realizada a menos que a fase líquida seja gerada, a proporção da fase líquida precisa ser maior que 0%. Entretanto, se a quantidade da fase líquida for pequena, seria difícil praticar a ligação. Consequentemente, a proporção da fase líquida é preferivelmente estabelecida como 5% ou mais. Se a proporção da fase líquida for maior que 35%, a quantidade da fase líquida gerada seria excessiva elevada, e o material à base de liga de alumínio seria deformado durante o aquecimento para a ligação de tal modo que não manteria a formal. Uma faixa mais preferível de proporção da fase líquida é de 5 a 30% e uma faixa ainda mais preferível é de a 20%.

[0083] Para garantir que a fase líquida seja totalmente preenchida entre os membros a serem ligados, um tempo de preenchimento é também preferivelmente levado em consideração. Um tempo durante o qual a proporção da fase líquida é não menos que 5% é preferivelmente de 30 a 3.600 segundos. Mais preferivelmente, o tempo durante o qual a

45/80 proporção da fase líquida é não menos que 5% é de 60 a 1.800 segundos. Como resultado, a fase líquida é mais suficientemente preenchida e ligação mais confiável é realizada. Se o tempo durante o qual a proporção da fase líquida é não menos que 5% for inferior a 30 segundos, a fase líquida não seria suficientemente preenchida em uma junção em alguns casos. Por outro lado, se for mais longo que 3.600 segundos, deformação do material à base de alumínio progrediria em alguns casos. No método de ligação de acordo com a presente invenção, como a fase líquida é desviada exatamente na adjacência bem próxima da junção, o tempo necessário para preenchimento da fase líquida não depende do tamanho da junção.

[0084] No caso do material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção, exemplos práticos das condições de aquecimento desejadas são estabelecidos de modo que a temperatura de ligação seja de 580 a 640°C e que o tempo de manutenção à temperatura de ligação seja de cerca de 0 a 10 minutos. Aqui, 0 minuto significa que o resfriamento é iniciado imediatamente tão logo a temperatura do membro alcance a temperatura de ligação predeterminada.

tempo de manutenção é mais preferivelmente de 30 segundos a 5 minutos. No que diz respeito à temperatura de ligação, quando a quantidade de

Si for de cerca de 1 a 1,5%, por exemplo, é desejável que a temperatura de aquecimento para a ligação seja estabelecida como ligeiramente mais elevada, i.e., 610 a 640°C. Por outro lado, quando a quantidade de Si for de cerca de 4 a 5%, é desejável que a temperatura de aquecimento para a ligação seja estabelecida como ligeiramente mais baixa,

46/80

i.e., 580 a 590°C. Para fazer com que a estrutura metalográfica na junção se altere para um estado apropriado descrito mais adiante, as condições de aquecimento podem ser ajustadas de acordo com a composição.

[0085] É muito difícil determinar a proporção da fase líquida durante o aquecimento. Portanto, a proporção da fase líquida especificada na presente invenção é usualmente determinada com base na regra da alavanca de uma composição da liga e uma temperatura de alcance máximo por utilização de um diagrama do estado de equilíbrio. No caso de um sistema de liga para o qual o diagrama do estado de equilíbrio já foi elucidado, a proporção da fase líquida pode ser determinada com base na regra da alavanca por emprego desse diagrama do estado de equilíbrio. Por outro lado, no caso de um sistema de liga para o qual o diagrama do estado de equilíbrio ainda não foi divulgado, a proporção da fase líquida pode ser determinada por utilização de software para cálculo do diagrama do estado de equilíbrio. O software para cálculo do diagrama do estado de equilíbrio inclui procedimentos para determinação da proporção da fase líquida com base na regra da alavanca pelo emprego da composição da liga e da temperatura. Um exemplo de software para cálculo do diagrama do estado de equilíbrio é Thermo-Calc produzido por Thermo-Calc Softaware AB. Mesmo no caso do sistema de liga para o qual o diagrama do estado de equilíbrio já é divulgado, o software para cálculo do diagrama do estado de equilíbrio pode ser utilizado com fins de simplificação porque o resultado do cálculo da proporção com o software para cálculo do diagrama do estado de equilíbrio é igual ao

47/80 resultado de determinação da proporção da fase líquida com base na regra da alavanca por emprego do diagrama do estado de equilíbrio.

[0086] Uma atmosfera de aquecimento no tratamento térmico é preferivelmente, e.g., uma atmosfera não oxidante substituída por nitrogênio ou argônio, por exemplo. Desempenho de ligação mais satisfatório pode ser obtido empregando-se um fluxo não corrosivo. A ligação pode também ser realizada com o aquecimento em vácuo ou sob despressurização.

[0087] O fluxo não corrosivo pode ser revestido, por exemplo, através de um método de, após montagem dos membros a serem ligados, pulverização de pó de fluxo sobre os membros montados ou através de um método de preparo de pó de fluxo suspenso em água e pulverização da água em suspensão a ser revestida sobre os membros. Quando o fluxo não corrosivo é previamente pintado sobre um membro do material, a capacidade de aderência de uma película pintada pode ser aumentada por mistura do pó de fluxo com um agente de ligação confeccionado com resina acrílica, por exemplo, e por pintura da mistura. Exemplos do fluxo não corrosivo, que é usado para se obter a função usual do fluxo, incluem fluxos de flúor tais como KAlF₄, K₂AlF₅, K₂AlF₅ · H₂O, K₃AlF₆, AlF₃, KZnF₃ e K₂SiF₆ e fluxos de césio tais como Cs₃AlF₆, CsAlF4 · 2H2O e Cs2AlF5 · H2O.

[0088] O material à base de liga de alumínio com a função de ligação térmica em uma única camada, de acordo com a presente invenção, pode ser satisfatoriamente ligado através do controle acima descrito do tratamento térmico e da atmosfera de aquecimento. No caso em que a proporção da

48/80 fase líquida é aumentada particularmente durante a ligação, entretanto, a forma pode ser mais satisfatoriamente mantida por controle da tração gerada dentro do material à base de liga de alumínio para que seja comparativamente pequena. Quando é preferível levar em consideração a tensão dentro do material à base de liga de alumínio conforme mencionado acima, ligação muito estável pode ser obtida atendendo-se a uma condição de P < 460 - 12V onde um valor máximo da tensão gerada dentro do material à base de liga de alumínio é denotado por P (kPa) e a proporção da fase líquida é denotada por V (%). Um valor denotado pelo lado direito (460 - 12V) na fórmula acima representa tensão crítica. Se tensão excedendo a tensão crítica for aplicada ao material à base de liga de alumínio, haveria um risco de ocorrência de deformação. A tensão gerada dentro do material à base de liga de alumínio é determinada pela forma e pela carga. Ela pode ser calculada, por exemplo, pelo emprego de um programa de cálculo estrutural.

[0089] Além disso, a forma da superfície da junção pode também afetar o desempenho de ligação com a pressão aplicada à junção. Ligação mais estável pode ser obtida quando ambas as superfícies da junção são mais lisas. Na presente invenção, ligação mais satisfatória pode ser obtida quando a soma da média aritmética das flutuações Wa1 e Wa2, que são determinadas por irregularidades da superfície em respectivas superfícies ligadas de um par de membros a serem ligados antes da ligação, satisfaz Wa1 + Wa2 < 10 (pm). A média aritmética das flutuações Wa1 e Wa2 é especificada de acordo com JISB0633. Cada uma delas é determinada por uma curva de flutuação que é mensurada por

49/80 ajuste de um valor limítrofe com a finalidade de extrair irregularidades nos comprimentos de onda de 25 a 2.550 pm e por mensuração das irregularidades através de um microscópio equipado com laser ou um microscópio confocal.

4. Sobre Tamanhos do Grão na Estrutura Metalográfica do Material à base de Liga de Alumínio após Ligação Térmica [0090] No material à base de liga de alumínio com a função de ligação térmica em uma única camada de acordo com a presente invenção, os tamanhos do grão após a ligação térmica pelo processo de mono-soldagem são preferivelmente não menores que 100 pm. Durante o aquecimento, uma porção do perímetro do grão é fundida. Portanto, se os tamanhos do grão são pequenos, a ocorrência de cisalhamento entre grãos de cristal seria mais provável no perímetro do grão, causando assim deformação. Como é muito difícil observar os tamanhos do grão durante o aquecimento, avaliação é feita com base nos tamanhos do grão após o aquecimento. Se os tamanhos do grão após o aquecimento forem menores que 100 pm, seria mais provável haver deformação durante o aquecimento. Embora um valor limite superior dos tamanhos do grão não seja restrito a determinado valor, isto depende das condições de fabricação para o material à base de liga de alumínio e das condições de ligação no processo de monosoldagem. Na presente invenção, o valor limite superior dos tamanhos do grão é de 1.500 pm. Deve ser notado que os tamanhos do grão são mensurados de acordo com o método de mensuração do grão especificado em ASTM E112-96 e são calculados como tamanhos médios do grão.

EXEMPLOS [0091] A presente invenção será descrita em detalhe

50/80 abaixo em conjunto com Exemplos e Exemplos Comparativos.

[0092] Primeira Modalidade: Primeiramente, materiais de teste com composições de A1 a A67 nas Tabelas 1 a 3 foram usados. Nessas Tabelas, - em colunas de proporções da composição de liga indica que uma quantidade do elemento relevante não é maior que um limite de detecção e equilíbrio envolve impurezas inevitáveis. Usando-se cada um dos materiais de teste acima mencionados, uma placa de lingotamento foi fabricada pelo método de lingotamento contínuo com dois cilindros e laminação (CC). Em um processo de lingotamento pelo método de lingotamento contínuo com dois cilindros e laminação, a temperatura do metal fundido foi estabelecida como 650 a 800°C e a velocidade de lingotamento foi variavelmente alterada conforme indicado nas Tabelas 4 a 6. Embora seja difícil determinar diretamente a taxa de resfriamento, considera-se que a taxa de resfriamento é mantida dentro da faixa de 300 a 700°C/segundo através de controle da espessura do revestimento de alumínio e controle do reservatório de metal fundido com a carga de laminação conforme discutido acima. Uma placa de lingotamento com uma largura de 130 mm, um comprimento de 20.000 mm e uma espessura de 7 mm foi obtida pelo processo de lingotamento acima descrito. Então, a placa obtida na forma de uma chapa foi laminada a frio para uma espessura de 0,7 mm. Após condução de recozimento intermediário de 420°C x 2 horas, a placa foi laminada a frio para uma espessura de 0,071 mm. Uma amostra de teste foi então obtida mediante condução de recozimento de 350°C x 3 horas por duas vezes e laminação adicional da chapa da placa para uma espessura de 0,050 mm a uma taxa de redução

51/80 de laminação a frio final de 30%. A média aritmética da flutuação Wa da amostra de teste foi cerca de 0,5 pm.

52/80 [Tabela 1]

	Composição No.	Proporções da Composição da Liga (% em massa)
Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Zn	In	Sn	Ni	Ti	V	Zr	Cr	Be	Sr	Bi	Na	Ca	Al
(a)	A1	1,5	0,25	-	1,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A2	2,0	0,25	-	1,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A3	3,0	0,25	-	1,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A4	3,5	0,25	-	1,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A5	4,8	0,25	-	1,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A6	2,5	0,10	-	1,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A7	2,5	0,20	-	1,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A8	2,5	1,00	-	1,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A9	2,5	2,00	-	1,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A10	2,5	0,50	-	0,12	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A11	2,5	0,25	-	1,90	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A12	2,5	0,25	0,1	1,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A13	2,5	0,25	1,5	1,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio

53/80

	A14	2,5	0,25	-	1,0	0,1	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A15	1,0	0,50	-	1,2	2,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A16	2,5	0,25	-	1,0	-	0,08	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A17	2,5	0,25	-	1,0	-	0,12	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A18	2,5	0,25	-	1,0	-	0,5	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A19	2,5	0,25	-	1,0	-	1,2	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A20	2,5	0,25	-	1,0	-	2,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A21	2,5	0,25	-	1,0	-	5,5	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A22	2,5	0,25	1,0	1,0	-	2,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A23	2,5	0,25	-	1,0	-	2,0	-	-	-	0,1	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A24	2,5	0,25	-	1,0	-	2,0	-	-	-	-	0,1		-	-	-	-	-	-	Equilíbrio

(a) Dentro das Proporções da Composição dos Exemplos

54/80 [Tabela 2]

UI

CL

E φ x

LU

Ui

O

Ί3

O

UI

Q

Cl ε o o <5 D

UI <U

-Ό

ÍJi

1_ O

Cl

Oui

C o

4>

c

Φ Q 7?

55/80 [Tabela 3]

(a)	Composição No.	Proporções da Composição da Liga (% em massa)
Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Zn	In	Sn	Ni	Ti	V	Zr	Cr	Be	Sr	Bi	Na	Ca	Al
A52	0,9	0,25	-	0,5	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A53	5,3	0,25	-	0,5	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A54	2,5	0,05	-	0,08	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A55	2,5	2,50	-	2,2	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A56	2,5	0,005	-		-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A57	2,5	2,00	-	2,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A58	2,5	0,50	2,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A59	2,5	0,50	-	-	2,50	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A60	2,5	0,50	-	-	-	-	-	-	2,20	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A61	2,5	0,50	-	-	-	-	-	-	-	0,50	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A62	2,5	0,50	-	-	-	-	-	-	-	-	0,50	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A63	2,5	0,50	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,50	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A64	2,5	0,50	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,50	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A65	2,5	0,50	-	-	-	6,50	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
A66	2,5	0,50	-	-	-	-	0,50	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio

56/80

	A67	2,5	0,50	-	-	-	-	-	0,50	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio
(b)	B1	0,5	0,3	0,15	1,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	Equilíbrio

(a) Dentro das Proporções da Composição dos Exemplo (b) Material Combinado

57/80 [Tabela 4]

Taxa de Deformação

iE

lE

©

3

iE

©

IB

ΙΕ

IB

g

Pd

r-d

ΠΊ

rn

Tf

r-d

rd

r-d

1

rn

r-d

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58/80 [Tabela 5]

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59/80 [Tabela 6]

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60/80

[0093] Durante	o	lingotamento,	um	agente	de
miniaturização	do	cristal do grão	foi	carregado	à
temperatura do	metal	fundido de 680	°C a	750°C. Nesse

período, o agente de miniaturização do cristal do grão foi continuamente carregado a uma taxa constante no metal fundido em fluxo através de uma calha, que se acopla a um forno de manutenção do metal fundido e à caixa de entrada posicionada exatamente a montante do bocal de suprimento do metal fundido, empregando-se um bastão semelhante a um arame do agente de miniaturização do cristal do grão. O agente de miniaturização do cristal do grão usado aqui foi confeccionado com uma liga Al-5Ti-1B, e uma quantidade do agente de miniaturização do cristal do grão adicionado foi ajustada para 0,002% em termos de uma quantidade de B.

[0094] Os materiais de teste que possuem as composições A44, 48, 50, 51 e 54 nas Tabelas 2 e 3 foram submetidos a lingotamento para um tamanho de 100 mm x 300 mm pelo método de lingotamento semicontínuo (DC). A velocidade de lingotamento foi estabelecida como 30 mm/minuto e a taxa de resfriamento foi estabelecida como 1°C/segundo. Após revestimento da placa submetida a lingotamento pelo método de lingotamento semicontínuo, a placa foi aquecida a 500°C e foi laminada a quente para uma espessura de 3 mm. Então, a placa laminada a quente foi laminada a frio para uma espessura de 0,070 mm e foi submetida a recozimento imediato de 380°C x 2 horas. Cada material de teste foi obtido por laminação adicional da chapara para uma espessura de 0,050 mm a uma taxa de redução de laminação a frio de 30%.

[0095] Esses materiais de teste foram avaliados quanto

61/80 a exequibilidade de fabricação no processo de fabricação. A exequibilidade de fabricação foi avaliada para ser O (SIM) no caso em que, quando se fabricou um material da chapa ou uma placa, nenhum problema ocorreu no processo de fabricação e o material da chapa perfeito ou SLAP foi obtido. Ele foi avaliado para ser χ (NÃO) no caso em que ocorreu ruptura em virtude da geração de compostos intermetálicos gigantes durante revestimento, causando assim um problema com a exequibilidade de fabricação.

[0096] A densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al na chapa fabricada (chapa descoberta) foi determinada por observação de uma seção ao longo da direção a espessura da chapa com um TEM. Uma amostra para observação pelo TEM foi preparada com a ajuda de gravura eletrolítica. Na observação pelo TEM, uma espessura da película foi determinada pela mensuração por EELS. Um campo visual onde uma espessura da película foi de 50 a 200 pm em média foi selecionado o observado. Os compostos intermetálicos à base de Si e os compostos intermetálicos à base de Al podem ser discriminados através de mapeamento com STEM-EDS. A observação foi conduzida em um aumento de 100.000 vezes em dez campos visuais para cada amostra. O número dos compostos intermetálicos à base de Al com os diâmetros circulares equivalentes de 0,01 pm a 0,5 pm foi determinado através de análise da imagem de cada fotografia pelo TEM. A densidade volumétrica foi calculada multiplicando-se a área mensurada da imagem por uma espessura média da película, assim determinando um volume de mensuração.

[0097] A densidade de superfície dos compostos

62/80 intermetálicos à base de Si na chapa fabricada (chapa descoberta) foi mensurada por observação de uma seção ao longo da direção a espessura da chapa com um SEM. Os compostos intermetálicos à base de Si e os compostos intermetálicos à base de Al (compostos intermetálicos à base de Al-Fe-Mn-Si) foram discriminados uns dos outros por observação em um SEM — imagem eletrônica refletida e por observação adicional de um SEM — imagem eletrônica secundária. Na observação do SEM — imagem eletrônica refletida, materiais que aparecem em contraste branco forte representam os compostos intermetálicos à base de Al e materiais que aparecem em contraste branco fraco representam os compostos intermetálicos à base de Si. Como os compostos intermetálicos à base de Si aparecem em contraste fraco, é difícil discernir grãos finos etc. em alguns casos. Nessa circunstância, um SEM — imagem eletrônica secundária da amostra foi observado por, após polimento da superfície da amostra, gravura adicional da amostra por cerca de 10 segundos com uma suspensão de polimento à base de sílica. Grãos que aparecem em contraste preto forte representam compostos intermetálicos à base de Si. A observação foi conduzida em cinco campos visuais para cada amostra. A densidade de superfície dos compostos intermetálicos à base de Si com os diâmetros circulares equivalentes de 5.0 pm a 10 pm na amostra foi mensurada através de análise da imagem de uma fotografia por TEM em cada campo visual.

[0098] A seguir, cada material de teste foi formado em um material estabilizador com uma largura de 16 mm, uma altura da rampa de 7 mm e um passo de 2,5 mm conforme

63/80 ilustrado na Figura 3. Uma peça de teste (minicondutor) empilhada em três estágios, ilustrada na Figura 3, foi preparada por combinação do material estabilizador CC com um material tubular DD que possui uma espessura de 0,4 mm, que foi preparado através de soldadura elétrica de um material combinado que possui a composição B1 na Tabela 3, e por montagem dela em um gabarito BB confeccionado com aço inoxidável com pino AA.

[0099] Após mergulho do minicondutor em uma suspensão contendo 10% de fluxo à base de fluoreto não corrosivo e de sua secagem, os materiais estabilizadores e os materiais dos tubos foram ligados entre si por aquecimento do minicondutor nas condições de aquecimento para a ligação, indicadas nas Tabelas 4 a 6, em uma atmosfera de nitrogênio. No Exemplo 16, entretanto, os materiais estabilizadores e os materiais do tubo foram aquecidos em vácuo e ligados entre si sem revestimento do fluxo. O tempo de manutenção de cada temperatura em uma etapa de ligação foi estabelecido como 30 a 3.600 segundos. No caso do emprego do minicondutor acima mencionado, uma carga compressiva de cerca de 4 N foi gerada entre o gabarito de aço inoxidável e o minicondutor durante o aquecimento para a ligação em virtude da diferença no coeficiente de expansão térmica entre o gabarito de aço inoxidável e o material à base de alumínio. Cálculo com base em uma área de ligação significa que tensão de cerca de 10 kPa é gerada na superfície entre o estabilizador e o tubo.

[00100] Após ligação dos materiais estabilizadores e dos materiais do tubo, os estabilizadores foram destacados dos tubos, e 40 junções entre os estabilizadores e os tubos

64/80 no minicondutor foram examinadas para determinar a proporção de junções completamente ligadas (i.e., taxa de ligação). O resultado do exame foi avaliado como © (excelente) quando da taxa de ligação foi de 90% ou mais, O (bom) quando ela foi de 80% ou mais e menos de 90%, Δ (regular) quando ela foi de 70% ou mais e menos de 80% e x (ruim) quando ela foi menor que 70%.

[00101] Além disso, a taxa de deformação causada por empeno dos estabilizadores foi avaliada por mensuração das alturas dos estabilizadores no minicondutor entre os períodos antes de depois da ligação. Mais especificamente, o resultado da mensuração foi avaliado como © (excelente) quando uma taxa de alteração (redução) da altura do estabilizador após a ligação em relação à altura do estabilizador antes da ligação foi de 3% ou menos, O (bom) quando ela foi maior que 3% e 5% ou menos, Δ (regular) quando ela foi maior que 5% e 8% ou menos e x (ruim) quando ela foi maior que 8%.

[00102] Nessa modalidade, um teste de tensão foi conduzido no material antes e depois da ligação pelo processo de MONOBRAZE. O teste de tensão foi conduzido em cada amostra de acordo com JIS Z2241 a temperatura ambiente de 20 a 30°C em condições de velocidade da tensão de 10 mm/minuto e do comprimento do calibre de 50 mm. O teste de tensão após a ligação pelo processo de mono-soldagem foi conduzido por aquecimento da amostra nas condições de aquecimento para a ligação pelo processo de mono-soldagem, que são aquelas estabelecidas na preparação do minicondutor, resfriamento da amostra aquecida para a temperatura ambiente acima mencionada e então avaliação do

65/80 resultado do teste dentro de 24 horas.

[00103] Nessa modalidade, o tamanho do grão na estrutura metalográfica do material após a ligação pelo processo de mono-soldagem foi também mensurado. A mensuração foi conduzida de acordo com o método estipulado em ASTM E112-96. Após aquecimento de uma única chapa da amostra da presente invenção nas mesmas condições para a ligação como aquelas estabelecidas na preparação do minicondutor, a estrutura do grão foi processada para se tornar mais facilmente observável por polimento de uma seção L-LT e então realizado tratamento da superfície com oxidação anódica. A estrutura do grão da amostra da presente invenção foi observada com um microscópio óptico e a imagem de referência da estrutura do grão especificada em ASTM foi comparada com uma imagem de seção da amostra da presente invenção. O tamanho do grão da imagem de referência com a maioria da estrutura do grão análoga àquela na imagem de seção da amostra da presente invenção foi adotado.

[00104] Para cada um dos materiais de teste descritos acima, as Tabelas 4 a 6 especificam o método de lingotamento, a velocidade de lingotamento, o resultado da avaliação da exequibilidade de fabricação, a densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al, a densidade de superfície dos compostos metálicos à base de Si, as condições de aquecimento para a ligação, os resultados da avaliação do teste de tensão antes de depois da ligação, o tamanho o grão após a ligação, a taxa de ligação e a taxa de deformação. A taxa da fase líquida em equilíbrio nas condições de aquecimento para a ligação

66/80 representa um valor calculado usando-se o software para cálculo doe diagrama do estado de equilíbrio, [00105] Conforme observado com base nas Tabelas 4 e 5, boa exequibilidade de fabricação foi obtida para os materiais de teste em cada um dos quais a composição do material à base de liga de alumínio satisfez as condições especificadas na presente invenção. Por outro lado, conforme observado na Tabela 6, para as composições A55 e A60 a A64 da liga, como elas não recaíram dentro das faixas especificadas das proporções da composição da liga, compostos intermetálicos gigantes foram gerados durante o lingotamento, e a laminação não poderia ser realizada até a obtenção da espessura da chapa final.

[00106] A respeito dos resultados dos testes de ligação, os resultados da avaliação das amostras individuais dos minicondutores são revistos abaixo em comparação com as composições (Tabelas 1 a 3) dos materiais à base de liga de alumínio usados como os materiais estabilizadores. Os materiais de teste (Exemplos 1 a 40) que satisfazem as condições especificadas na presente invenção relacionadas com a composição do material à base de liga de alumínio foram aceitáveis em relação a todas as taxas de ligação, ao empeno do estabilizador e à resistência a tração. Nos Exemplos 12 a 26, i.e., nos materiais de teste confeccionados de ligas contendo ainda opcionalmente Mg, Cu, Mn, Ni, Ti, V, Zr e Cr como elementos adicionais, foi confirmado que resultados satisfatórios foram obtidos na avaliação da taxa de deformação e que esses elementos adicionais tiveram de aumentar a resistência.

67/80 [00107] Por outro lado, no Exemplo Comparativo 1, como o componente Si não alcança a quantidade especificada, a taxa de geração da fase líquida foi baixa mesmo ao fixar a temperatura de aquecimento para a ligação em um nível comparativamente elevado. Consequentemente, a taxa de ligação foi reduzida, e o desempenho de ligação foi inaceitável.

[00108] No Exemplo Comparativo 2, como o componente Si excedeu a quantidade especificada, a taxa de geração da fase líquida foi muito elevada mesmo ao fixar a temperatura de aquecimento para a ligação em um nível comparativamente baixo. Por conseguinte, ocorreu empeno do estabilizador, e a taxa de deformação foi inaceitável.

[00109] No Exemplo Comparativo 3, embora os componentes Si, Fe e Mn estivessem dentro das faixas de quantidade especificadas, a densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al foi inferior à faixa especificada, e os tamanhos do grão após aquecimento foram reduzidos. Além disso, como o número de núcleos para a geração da fase líquida foi pequeno, a geração da fase líquida no perímetro do grão foi promovida. Em consequência, ocorreu empeno do estabilizador, e a taxa de deformação foi inaceitável.

[00110] No Exemplo Comparativo 4, como tanto o componente Fe quanto o componente Mn excederam as quantidades especificadas, ocorreu um problema com a exequibilidade de fabricação, e a avaliação não poderia ser realizada.

[00111] No Exemplo Comparativo 5, como o componente Fe não alcançou a quantidade especificada, a densidade

68/80 volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al foi menor que o valor especificado, e os tamanhos do grão após aquecimento foram reduzidos. Além disso, como o número de núcleos para a geração da fase líquida foi pequeno, a geração da fase líquida no perímetro do grão foi promovida. Consequentemente, ocorreu empeno do estabilizador, e a taxa de deformação foi inaceitável.

[00112] No Exemplo Comparativo 6, embora os componentes Si, Fe e Mn estivessem todos dentro das faixas de quantidade especificadas, a densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al excedeu a faixa especificada. Além disso, o número de núcleos para a geração da fase líquida foi muito grande, e uma quantidade da fase líquida que entra em contato com o perímetro do grão foi aumentada. Consequentemente, ocorreu empeno do estabilizador, e a taxa de deformação foi inaceitável.

[00113] No Exemplo Comparativo 7, embora os componentes Si e Fe estivessem dentro das faixas de quantidade especificadas, a densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al foi menor que o valor especificado, e os tamanhos do grão após o aquecimento foram reduzidos. Além disso, como o número de núcleos para a geração da fase líquida foi pequeno, a geração da fase líquida no perímetro do grão foi promovida. Consequentemente, ocorreu empeno do estabilizador, e a taxa de deformação foi inaceitável.

[00114] No Exemplo Comparativo 8, embora os componentes Si e Fe estivessem dentro das faixas de quantidade especificadas, a densidade de superfície dos compostos intermetálicos à base de Si excedeu o valor especificado, a

69/80 densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al foi inferior à faixa especificada e os tamanhos do grão após aquecimento foram reduzidos. Além disso, como o número de núcleos para a geração da fase líquida foi pequeno, a geração da fase líquida no perímetro do grão foi promovida. Consequentemente, ocorreu empeno do estabilizador, e a taxa de deformação foi inaceitável.

[00115] No Exemplo Comparativo 9, como o conteúdo de Mg excedeu a faixa especificada, o fluxo não desenvolveu a ação efetivamente durante o aquecimento para a ligação, e o desempenho de ligação foi degradado. Consequentemente, o resultado da avaliação da taxa de ligação foi inaceitável.

[00116] No Exemplo Comparativo 10, como o conteúdo de Ni excedeu a faixa especificada, ocorreu um problema com a exequibilidade de fabricação, e a avaliação não poderia ser realizada.

[00117] No Exemplo Comparativo 11, como o conteúdo de Ti excedeu a faixa especificada, ocorreu um problema com a exequibilidade de fabricação, e a avaliação não poderia ser realizada.

[00118] No Exemplo Comparativo 12, como o conteúdo de V excedeu a faixa especificada, ocorreu um problema com a exequibilidade de fabricação, e a avaliação não poderia ser realizada.

[00119] No Exemplo Comparativo 13, como o conteúdo de Zr excedeu a faixa especificada, ocorreu um problema com a exequibilidade de fabricação, e a avaliação não poderia ser realizada.

[00120] No Exemplo Comparativo 14, como o conteúdo de Cr excedeu a faixa especificada, ocorreu um problema com a

70/80 exequibilidade de fabricação, e a avaliação não poderia ser realizada.

[00121] Segunda Modalidade: Influências dos elementos adicionais sobre resistência a corrosão foram estudadas. Alguns dos materiais fabricados na primeira modalidade foram selecionados conforme especificado na Tabela 7, e cada um deles foi formado em um estabilizador de modo similar ao da primeira modalidade. Uma peça de teste (minicondutor) nos três estágios foi então fabricada de maneira semelhante à da primeira modalidade (Figura 3) . Após mergulho do minicondutor em uma suspensão contendo 10% de fluxo à base de fluoreto não corrosivo e de sua secagem, os estabilizadores e os tubos foram ligados entre si por aquecimento do minicondutor até uma temperatura correspondente de várias temperaturas de aquecimento para ligação, indicada na Tabela 7, em uma atmosfera de nitrogênio e por manutenção do estado aquecido por um período de manutenção de 3 minutos.

71/80 [Tabela 7]

Resistência a Corrosão

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Aquecimento para Ligação (pm).

72/80 [00122] A taxa de ligação e a taxa de deformação foram avaliadas de maneira similar à da primeira modalidade. Além disso, a densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al, a densidade de superfície compostos intermetálicos à base de Si e os tamanhos dos grãos após o aquecimento para a ligação foram mensurados de maneira similar à da primeira modalidade. Os resultados da avaliação e os resultados das mensurações obtidos estão também especificados na Tabela 7.

[00123] Além disso, para avaliar resistência a corrosão do próprio estabilizador, o teste CASS foi conduzido durante 500 horas para confirmação de um estado corroído do estabilizador. O resultado da confirmação foi avaliado como © (excelente) quando a observação de uma seção com um microscópio óptico mostrou que o estabilizador permaneceu em 7 0% ou mais, O (bom) quando ela mostrou que o estabilizador permaneceu em 50% ou mais e menos de 70%, Δ (regular) quando ela mostrou que o estabilizador permaneceu em 30% ou mais e menos de 50% e x (ruim) quando ela mostrou que o estabilizador permaneceu em menos de 30%. Os resultados da avaliação da resistência a corrosão são ainda mostrados na Tabela 7.

[00124] Nos Exemplos 41 a 54 nessa modalidade, os materiais de teste foram confeccionados com ligas de alumínio opcionalmente contendo Zn, Cu, Mn, In, Sn, Ti e V acrescentados como elementos adicionais. Conforme observado na Tabela 7, a resistência a corrosão foi melhorada nesses Exemplos em comparação com o material à base de liga de alumínio em que Zn e outros elementos não foram adicionados conforme representado pelo Exemplo 41. Assim, o benefício

73/80 desses elementos adicionais foi confirmado.

[00125] Por outro lado, no Exemplo Comparativo 15, como o conteúdo de Cu excedeu a faixa especificada, a resistência a autocorrosão foi reduzida, e o resultado da avaliação da resistência a corrosão foi inaceitável.

[00126] No Exemplo Comparativo 16, como o conteúdo de Zn excedeu a faixa especificada, a taxa de corrosão foi aumentada de modo significativo, e o resultado da avaliação da resistência a corrosão foi inaceitável.

[00127] No Exemplo Comparativo 17, como o conteúdo de In excedeu a faixa especificada, a taxa de corrosão foi aumentada de modo significativo, e o resultado da avaliação da resistência a corrosão foi inaceitável.

[00128] No Exemplo Comparativo 18, como o conteúdo de Sn excedeu a faixa especificada, a taxa de corrosão foi aumentada de modo significativo, e o resultado da avaliação da resistência a corrosão foi inaceitável.

[00129] Terceira Modalidade: Controle da estrutura metalográfica no processo de fabricação foi estudado aqui. Os materiais com a composição No. A3 foram selecionados dos materiais fabricados na primeira modalidade, e cada material estabilizador com a espessura da chapa final de 0,05 mm foi fabricado em várias condições do processo de fabricação especificado na Tabela 8. A densidade de superfície dos compostos intermetálicos à base de Si, a densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al e a quantidade de Si na solução sólida foram determinadas para uma chapa descoberta confeccionada com cada um dos materiais selecionados. Os resultados determinados estão especificados na Tabela 9. Nessa

74/80 modalidade, a densidade de superfície dos compostos intermetálicos à base de Si com os diâmetros circulares equivalentes menores que 0,5 μm e maiores que 10 μm e a densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al com os diâmetros circulares equivalentes maiores que 0,5 μιη foram ainda determinadas. Esses resultados determinados estão especificados na Tabela 9.

75/80 [Tabela 8]

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CE: Exemplo Comparativo.

77/80 [00130] A seguir, cada material estabilizador foi formado em um estabilizador similar ao da primeira modalidade. Uma peça de teste (minicondutor) em três estágios foi então preparada de modo semelhante ao da primeira modalidade (Figura 3) . Após mergulho do minicondutor em uma suspensão contendo 10% de fluxo à base de fluoreto não corrosivo e de sua secagem, os estabilizadores e os tubos foram ligados entre si por aquecimento do minicondutor até 600°C em uma atmosfera de nitrogênio e por manutenção do estado aquecido durante um período de manutenção de 3 minutos. As determinações dos tamanhos dos grãos após o aquecimento para a ligação e a avaliação do desempenho de ligação e da deformabilidade foram também realizadas de maneiras similares àquelas da primeira modalidade. Os resultados obtidos são ainda especificados na Tabela 9.

[00131] Conforme observado com base nas Tabelas 8 e 9, como o processo de fabricação foi conduzido em condições apropriadas em cada um dos Exemplos 55 a 68, a chapa final atendeu não somente às faixas especificadas na presente invenção no que diz respeito à densidade dos compostos intermetálicos à base de Al, à densidade compostos intermetálicos à base de Si e à quantidade de Si na solução sólida, mas também aos valores de referência da taxa de ligação e da taxa de deformação. Por conseguinte, as chapas finais desses Exemplos foram aceitáveis.

[00132] No Estudo comparativo 19, como a carga de laminação durante o lingotamento foi muito pequena, a taxa de resfriamento foi conduzida de modo mais lento, a densidade de superfície dos compostos intermetálicos à base

78/80 de Si com os diâmetros circulares equivalentes de 5 a 10 pm excedeu a faixa específica na chapa final e os tamanhos do grão após o aquecimento foram reduzidos. Consequentemente, o resultado da avaliação da taxa de deformação foi inaceitável.

[00133] No Exemplo Comparativo 20, como a carga de laminação durante o lingotamento foi muito grande, o suprimento do metal fundido foi insuficiente. Por isso, ocorreu ruptura durante o lingotamento, e a fabricação não pôde ser concluída.

[00134] No Exemplo Comparativo 21, como a espessura do revestimento no cilindro durante o lingotamento foi zero, a taxa de resfriamento foi conduzida de modo mais lento, a densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al com os diâmetros circulares equivalentes de 0,01 a 0,5 pm foi inferior à faixa específica na chapa final e os tamanhos do grão após o aquecimento foram reduzidos. Além disso, a quantidade de Si na solução sólida excedeu a faixa específica. Consequentemente, a taxa de deformação foi inaceitável.

[00135] No Exemplo Comparativo 22, como a espessura do revestimento no cilindro durante o lingotamento foi muito densa, a taxa de resfriamento foi conduzida e modo mais lento, a densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al com os diâmetros circulares equivalentes de 0,01 a 0,5 pm foi inferior à faixa específica na chapa final e os tamanhos do grão após o aquecimento foram reduzidos. Além disso, a quantidade de Si na solução sólida excedeu a faixa específica. Consequentemente, a taxa de deformação foi inaceitável.

79/80 [00136] No Exemplo Comparativo 23, como a temperatura no primeiro recozimento foi baixa, a densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al com os diâmetros circulares equivalentes de 0,01 a 0,5 pm excedeu a faixa específica e a taxa de deformação foi inaceitável.

[00137] No Exemplo Comparativo 24, como a temperatura no primeiro recozimento foi elevada, a densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al com os diâmetros circulares equivalentes de 0,01 a 0,5 pm foi inferior à faixa específica e a quantidade de Si na solução sólida excedeu a faixa específica. Consequentemente, a taxa de deformação foi inaceitável.

[00138] No Exemplo Comparativo 25, como o tempo do primeiro recozimento foi curto, a densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al com os diâmetros circulares equivalentes de 0,01 a 0,5 pm excedeu a faixa específica, e a taxa de deformação foi inaceitável.

[00139] No Exemplo Comparativo 26, como o tempo do primeiro recozimento foi longo, a densidade volumétrica dos compostos intermetálicos à base de Al com os diâmetros circulares equivalentes de 0,01 a 0,5 pm foi inferior à faixa específica e a quantidade de Si na solução sólida excedeu a faixa específica. Consequentemente, a taxa de deformação foi inaceitável.

Aplicabilidade Industrial [00140] O material à base de liga de alumínio com a função de ligação térmica em uma única camada, de acordo com a presente invenção, é particularmente útil como, e.g., um material estabilizador em um permutador de calor e pode ser ligado a outro membro no permutador de calor sem o

80/80 emprego de um agente de ligação, tal como um metal de preenchimento para brasagem ou soldadura. Portanto, o permutador de calor pode ser fabricado de modo eficiente. Quando o material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção é ligado termicamente pelo processo de mono-soldagem, as dimensões e as formas são dificilmente alteradas. O material à base de liga de alumínio de acordo com a presente invenção e um corpo ligado por meio do material à base de liga de alumínio exercem ambos efeitos significativos nos campos industriais.

LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA

1... metal fundido de liga de alumínio

2. região

2A. cilindro

2B. cilindro

3.linha central 3 do cilindro

4. extremidade do bocal

5. região de laminação

6. região de não-laminação

7. ponto de início da solidificação

8. carga de laminação

9. porção do menisco

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Material à base de liga de alumínio com uma função de ligação térmica em uma única camada, caracterizado pelo fato de que o material à base de liga de alumínio é feito de uma liga de alumínio compreendendo Si: 1,0 a 5,0% em massa e Fe: 0,01 a 2,0% em massa com o Al em equilíbrio e impurezas inevitáveis, o material à base de liga de alumínio compreendendo 10 a 1 x 10⁴ partes/pm³ de compostos intermetálicos à base de Al com diâmetros circulares equivalentes de 0,01 a 0,5 pm e 200 partes/mm² ou menos de compostos intermetálicos à base de Si com diâmetros circulares equivalentes de 5,0 a 10 pm.
2. Material à base de liga de alumínio com a função de ligação térmica em uma única camada de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma quantidade de Si na solução sólida contida na liga de alumínio é não mais que 0,7%.
3. Material à base de liga de alumínio com a função de ligação térmica em uma única camada de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a liga de alumínio ainda compreende pelo menos um dentre Mg: 0,05 a 2,0% em massa, Cu: 0,05 a 1,5% em massa e Mn: 0,05 a 2,0% em massa.
4. Material à base de liga de alumínio com a função de ligação térmica em uma única camada de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a liga de alumínio ainda compreende pelo menos um dentre Zn: 6,0% em massa ou menos, In: 0,3% em massa ou menos e Sn: 0,3% em massa ou menos.
5. Material à base de liga de alumínio com a função de

2/3 ligação térmica em uma única camada de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de

que a liga de alumínio ainda compreende pelo menos um dentre Ti : 0,3% em massa ou menos, V: 0,3% em massa ou menos, Cr: 0,3% em massa ou menos, Ni: 2,0% em massa ou menos e Zr: 0,3% em massa ou menos. 6. Material à base de liga de alumínio com a função de

ligação térmica em uma única camada de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de

que a liga de alumínio ainda compreende pelo menos um dentre Be: 0,1% em massa ou menos, Sr: 0, 1% em massa ou menos, Bi: 0,1% em massa ou menos, Na: 0, 1% em massa ou menos e Ca: 0,05 % em massa ou menos. 7. Material à base de liga de alumínio com a função de

ligação térmica em uma única camada de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a resistência a tração antes de ligação térmica é de 80 a 250 MPa.
8. Método de fabricação do material à base de liga de alumínio com a função de ligação térmica em uma única camada definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, o método de fabricação caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: lingotamento da liga de alumínio para o material à base de liga de alumínio usando-se um método de lingotamento contínuo com dois cilindros e laminação; laminação a frio de uma chapa laminada duas vezes ou mais e recozimento da chapa laminada durante a etapa de laminação a frio uma vez ou mais;

em que as condições de recozimento em todas as etapas de recozimento são estabelecidas como 1 a 10 horas à

3/3 temperatura de 250 a 550°C; e de que uma taxa de redução em um estágio de laminação a frio final é de 50% ou menos.
9. Método de fabricação do material à base de liga de alumínio com a função de ligação térmica em uma única camada de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que, na etapa de lingotamento usando-se o método de lingotamento contínuo com dois cilindros e laminação, a laminação é realizada em um estado em que um revestimento com uma espessura de 1 a 500 pm e contendo, como composições principais, alumínio e óxido de alumínio é formado nas superfícies dos dois cilindros e de que a carga de laminação por largura de 1 mm da chapa laminada é de 500 a 5.000 N.
10. Corpo ligado por alumínio fabricado por ligação térmica de dois ou mais membros de alumínio, caracterizado pelo fato de que o material à base de liga de alumínio definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7 é usado como pelo menos um dos dois ou mais membros de alumínio.
11. Corpo ligado por alumínio de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os tamanhos do grão em uma estrutura metalográfica do material à base de liga de alumínio usado como pelo menos um dos dois ou mais membros de alumínio são de 100 pm ou mais após a ligação térmica.