ES2640125T3

ES2640125T3 - Material de soldadura fuerte de níquel con excelente resistencia a la corrosión

Info

Publication number: ES2640125T3
Application number: ES15777551.1T
Authority: ES
Inventors: Yukitaka HAMADA; Shinichi Nishimura
Original assignee: Fukuda Metal Foil and Powder Co Ltd
Current assignee: Fukuda Metal Foil and Powder Co Ltd
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2017-10-31
Anticipated expiration: 2035-03-09
Also published as: KR101651400B1; US9486882B2; CN105189030B; JPWO2015156066A1; CN105189030A; WO2015156066A1; US20160045987A1; EP3009223A4; EP3009223B1; EP3009223A1; KR20160021746A; JP5858512B1

Abstract

Un material de soldadura fuerte de níquel con una temperatura de fusión de 1.000ºC o menos, y una resistencia a la flexión de 600 N/mm2 o más, medido según la norma JIS Z 2511:2006, y también con resistencia a la corrosión ácida, en donde el material de soldadura fuerte de níquel comprende 15,0 a 30,0 % en masa de Cr, 6,0 a 18,0 % en masa de Cu, 1,0 a 5,0 % en masa de Mo, 5,0 a 7,0 % en masa de P, y 5 3,0 a 5,0 % en masa de Si, y opcionalmente comprende además 0,1 a 1,5 % en masa de Sn, como elemento que mejora la humectabilidad del material de soldadura fuerte de níquel sobre un material base de acero inoxidable, y/o al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en Co, Fe, Mn, C, B, Al y Ti, como un elemento que no afecta negativamente a las características del material de soldadura fuerte de níquel, en donde el contenido de Co es 5,0 % en masa, o menos, el contenido de Fe es 5,0 % en masa o menos, el contenido de Mn es 3,0 % en masa o menos, el contenido total de C, B, Al y Ti es 0,5 % en masa o menos, y el contenido total de Co, Fe, Mn, C, B, Al y Ti es 10,0 % en masa o menos, siendo el resto 35 % en masa o más de Ni y 0,3 % en peso o menos de impurezas inevitables, y siendo el total de Si y P 9,5 a 11,0 % en masa.

Description

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DESCRIPCION

Material de soldadura fuerte de mquel con excelente resistencia a la corrosion Campo de la tecnica

La presente invencion se refiere a un material de soldadura fuerte que se usa para aplicaciones de intercambiador de calor tales como intercambiadores de calor de uso general, calentadores de agua, refrigeradores EGR (por sus siglas en ingles) y dispositivos de recogida de calor residual, y que es adecuado para unir varias piezas de acero inoxidable. La presente invencion se refiere particularmente a un material de soldadura fuerte de mquel con una temperature de fusion mas baja en comparacion con materiales de soldadura fuerte de mquel de uso general y tambien con una excelente resistencia a la corrosion.

Antecedentes de la tecnica

Convencionalmente, para la soldadura fuerte para intercambiadores de calor fabricados de acero inoxidable usados, por ejemplo, para evaporador/condensador de refrigerante, refrigerador EGR (por sus siglas en ingles) o aplicaciones de suministro de agua caliente, se ha aplicado ampliamente la soldadura fuerte de cobre. Sin embargo, en los ultimos anos se ha requerido que los intercambiadores de calor tengan una mayor eficiencia, lo que conduce a entornos de temperaturas mas altas, y por consiguiente la soldadura fuerte con un material de soldadura fuerte de cobre se ha convertido en insuficiente en terminos de durabilidad.

Asf, se ha considerado la sustitucion con un material de soldadura fuerte de mquel, que tiene una resistencia a la corrosion y una resistencia a la oxidacion mayor que las de un material de soldadura fuerte de cobre. ejemplos de materiales de soldadura fuerte de mquel usados para la union para un intercambiador de calor fabricado de acero inoxidable incluyen BNi2, BNi5 y BNi7 definidos en JIS Z 3265: 1998, "Nickel Brazing Materials".

Sin embargo, hay problemas como los siguientes. El BNi5 tiene una alta temperatura de fusion, y por consiguiente la soldadura fuerte se realiza a una alta temperatura de 1.200°C o mas, lo que resulta en terminos de efectos termicos significativos sobre el material base de acero inoxidable. El BNi2 contiene B, y el B entra en el lfmite de grano del material base de acero inoxidable soldado, lo que resulta en una disminucion en la resistencia del material base. Ademas, el BNi2 tiene un bajo contenido de Cr, y por consiguiente es inferior en terminos de resistencia a la corrosion y de resistencia al calor. El BNi7 tiene una baja temperatura de fusion, pero su resistencia de material es baja. Por lo tanto, la fuerza de union despues de la soldadura fuerte es baja.

Asf, para resolver tales problemas, en los ultimos anos, por ejemplo, se han propuesto nuevos materiales de soldadura fuerte tales como los descritos en los Documentos de Patente 1 a 7 mostrados mas abajo.

Los materiales de soldadura fuerte descritos en los Documentos de Patente 1 a 4 mostrados mas abajo contienen Ni como un componente principal junto con Cr, Si, P y similares, y tienen una fuerza de union suficiente. Sin embargo, o bien son materiales de soldadura fuerte de alto punto de fusion con una temperatura de fusion de mas de 1.000°C o materiales de soldadura fuerte con insuficiente resistencia a la corrosion. Ademas, aunque los materiales de soldadura fuerte con una temperatura de fusion de 1.000°C o menos se describen en los ejemplos de los Documentos de Patente 5 y 6 mostrados mas abajo, estos materiales tienen problemas de tener insuficiente resistencia de material o resistencia a la corrosion o de contener B que afecta a la resistencia de un material base. La aleacion a base de Ni para soldadura fuerte descrita en el Documento de Patente 7 sufre de problemas similares.

Asf, los materiales de soldadura fuerte de uso general definidos en JIS Z 3265: 1998 "Nickel Brazing Materials" y los materiales de soldadura fuerte de mquel descritos en los Documentos de Patente 1 a 7, que se han usado hasta la fecha dependiendo de los entornos de uso, tienen los problemas mencionados anteriormente. Bajo las circunstancias actuales, no se propone material de soldadura fuerte de mquel que tenga resistencia al calor/resistencia a la corrosion y moderada resistencia de material, y que tambien tenga todas las caractensticas que permitan la soldadura fuerte a temperaturas relativamente bajas.

Documentos de la tecnica anterior

Documentos de patentes

Documento de patente 1: Patente Japonesa de Numero 3168158

Documento de patente 2: JP-A-2009-202198

Documento de patente 3: JP-A-2010-269347

Documento de patente 4: WO 2012/035829

Documento de patente 5: JP-A-2007-75867

Documento de patente 6: JP-A-2011-110575

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Documento de patente 7: EP 2 617 516 A1 Sumario de la invencion Problemas a resolver por la invencion

Para la soldadura fuerte para intercambiadores de calor fabricados de acero inoxidable usados, por ejemplo, en un evaporador/condensador de refrigerante, un refrigerador EGR (por sus siglas en ingles) o en aplicaciones de suministro de agua caliente, ha sido necesario un material de soldadura fuerte de mquel con resistencia al calor/resistencia a la corrosion, resistencia de union y una temperature de soldadura relativamente baja, y ha sido un desaffo para el desarrollo de un material de soldadura fuerte de mquel que satisfaga todas estas caractensticas.

La presente invencion esta dirigida a resolver los problemas de la tecnica anterior mencionados anteriormente, y proporcionar un material de soldadura fuerte de mquel con una mas baja temperatura de soldadura fuerte, una moderada resistencia de material, y una excelente resistencia a la corrosion.

Medios para resolver los problemas

En la presente invencion, en el estudio de la composicion de una aleacion para el desarrollo de un material de soldadura de mquel con una baja temperatura de soldadura, una moderada resistencia de material y una excelente resistencia a la corrosion, se han establecido los siguientes objetivos y se requiere que todos ellos sean satisfechos.

(Valores objetivo)

(1) Temperatura de fusion [temperatura liquidus]: 1.000°C o menos

(2) Resistencia del material [resistencia a la flexion]: 600 N/mm2o mas

(3) Resistencia a la corrosion [perdida de peso por corrosion por acido sulfurico]: 0,50 mg/m2s o menos

La aleacion (material de soldadura fuerte de mquel) de la presente invencion, que satisface todos los valores objetivo anteriores, tiene la caractenstica de tener una temperatura de fusion de 1.000°C o menos y tambien tiene resistencia a la corrosion acida, en donde la composicion de la aleacion segun la reivindicaciones incluye 15,0 a 30,0 % en masa de Cr, 6,0 a 18,0 % en masa de Cu, 1,0 a 5,0 % en masa de Mo, 5,0 a 7,0 % en masa de P, y 3,0 a 5,0 % en masa de Si, siendo el resto Ni e impurezas inevitables, y siendo el total de Si y P 9,5 a 11,0 % en masa.

Aqrn, "impurezas inevitables" significa impurezas que no se anaden intencionalmente, sino que inevitablemente se mezclan durante las etapas de produccion de cada materia prima, etc. ejemplos de tales impurezas incluyen Mg, S, O, N, V y Zr. El total de las mismas es 0,3 % en masa o menos, y esto no afecta el efecto de la presente invencion.

En una realizacion, el material de soldadura fuerte de mquel de la presente invencion se caracteriza porque el material de soldadura fuerte de mquel con las caractensticas anteriores incluye 0,1 a 1,5 % en masa de Sn.

En una realizacion adicional, el material de soldadura fuerte de mquel de la presente invencion se caracteriza porque el material de soldadura fuerte de mquel con las caractensticas anteriores incluye ademas, como un elemento que no afecta negativamente a las caractensticas del material de soldadura de mquel, al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en Co, Fe, Mn, C, B, Al y Ti, y el contenido de Fe es 5,0 % en masa o menos, el contenido de Mn es 3,0 % en masa o menos, el contenido total de C, B, Al y Ti es 0,5 % en masa o menos, y el contenido total de Co, Fe, Mn, C, B, Al y Ti es 10,0 % en masa o menos.

Las razones por las que el intervalo de cada componente esta limitado como se indica anteriormente en la presente invencion se describiran a continuacion.

El Cr se disuelve en disolucion solida de Ni para mejorar la resistencia al calor, la resistencia a la corrosion y la resistencia del material de la aleacion y contribuye ademas al ajuste de la temperatura de fusion. Sin embargo, el efecto no se puede obtener suficientemente cuando el contenido es inferior al 15,0 % en masa. Ademas, cuando el contenido es superior al 30,0 % en masa, aumenta la temperatura de fusion, y tambien disminuyen la humectacion y la dispersion sobre un material base durante el proceso de soldadura fuerte, dando como resultado una disminucion en la capacidad de soldadura fuerte. Por esta razon, se ha especificado que el contenido de Cr este dentro de un intervalo del 15,0 al 30,0 % en masa.

El Cu se disuelve en disolucion solida de Ni para contribuir a la reduccion de la temperatura de fusion y tambien para mejorar la resistencia a la corrosion, pero el efecto es insuficiente cuando el contenido es inferior al 6,0 % en masa. Cuando el contenido es superior al 18,0 % en masa, aumenta la temperatura de fusion, y tambien disminuye la resistencia del material. Por lo tanto, se ha especificado que el contenido de Cu este dentro de un intervalo del 6,0 al 18,0 % en masa.

El Mo se disuelve en disolucion solida de Ni para contribuir a la reduccion de la temperatura de fusion y tambien para mejorar la resistencia a la corrosion, pero el efecto es insuficiente cuando el contenido es inferior al 1,0 % en

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masa. Cuando el contenido es superior al 5,0 % en masa, aumenta la temperatura de fusion. Por lo tanto, se ha especificado que el contenido de Mo este dentro de un intervalo del 1,0 al 5,0 % en masa.

El P es eficaz en la reduccion del punto de fusion de la aleacion a traves de la reaccion eutectica con el Ni, y tambien mejora la fluidez para mejorar la humectacion y la dispersion sobre un material base de acero inoxidable. Sin embargo, el efecto no se puede ejercitar suficientemente cuando el contenido es inferior al 5,0 % en masa. Ademas, cuando el contenido es superior al 7,0 % en masa, disminuye significativamente la resistencia del material, haciendo imposible obtener una fuerza de union satisfactoria. Por lo tanto, se ha especificado que el contenido de P este dentro de un intervalo del 5,0 al 7,0 % en masa.

El Si es, como el P, eficaz en la reduccion del punto de fusion de la aleacion a traves de la reaccion eutectica con el Ni, y tambien ejerce un efecto de flujo para mejorar la operacion de soldadura fuerte. Sin embargo, el efecto no se ejerce cuando Si es inferior al 3,0 % en masa. Cuando el contenido es superior al 5,0 % en masa, se forma excesivamente un compuesto intermetalico con Ni o Cr, lo que resulta en una disminucion de la resistencia del material. Por lo tanto, se ha especificado que el contenido de Si este dentro de un intervalo del 3,0 al 5,0 % en masa.

Ademas, cuando el total de Si y P es inferior al 9,5 % en masa, no se obtiene de forma suficiente su efectividad en la reduccion del punto de fusion, mientras que cuando el total es superior al 11,0 % en masa, se forman hiper-

eutecticos, lo que resulta en una reduccion significativa de la resistencia del material. Por esta razon, se ha

especificado que el total de Si + P este dentro de un intervalo del 9,5 al 11,0 % en masa.

El Sn mejora la fluidez de un material de soldadura fuerte fundido durante la soldadura fuerte, y mejora la humectabilidad sobre un material base de acero inoxidable. Sin embargo, el efecto es insuficiente cuando el contenido de Sn es inferior al 0,1 % en masa, mientras que cuando el contenido es superior al 1,5 % en masa, se forman grandes cantidades de compuestos con Cu, lo que resulta en un aumento de la temperatura de fusion y tambien en una disminucion en la resistencia del material o en la resistencia a la corrosion. Por lo tanto, se ha

especificado que el contenido de Sn este dentro de un intervalo del 0,1 al 1,5 % en masa.

Ademas, el material de soldadura fuerte de mquel de la presente invencion puede contener, como elemento que no afecta negativamente a las caractensticas del material de soldadura fuerte de mquel, 5,0 % en masa o menos de Co, 5,0 % en masa o menos de Fe, 3,0 % en masa o menos de Mn, y C, B, Al y Ti en un total de 0,5 % en masa o menos. Sin embargo, para satisfacer todos los valores objetivo establecidos de resistencia a la corrosion, resistencia del material y temperatura de fusion, se ha especificado que el lfmite superior del total de Co, Fe, Mn, C, B, Al y Ti sea 10,0 % en masa. En la presente invencion, es particularmente preferible que el lfmite superior del total sea 4,0 % en masa o menos.

El contenido de Ni en el material de soldadura fuerte de mquel de la presente invencion es 35 % en masa o mas, preferiblemente 39 % en masa o mas.

Efecto de la invencion

El material de soldadura fuerte de mquel de la presente invencion tiene las siguientes caractensticas y, por consiguiente, es eficaz en la aplicacion a un intercambiador de calor fabricado de acero inoxidable usado, por ejemplo, en un evaporador de refrigerante, en un condensador, o en aplicaciones de suministro de agua caliente.

(1) La temperatura liquidus es 1.000°C o menos y, por consiguiente, se puede hacer baja la temperatura del tratamiento termico (soldadura fuerte).

(2) La resistencia del material de la aleacion del material de soldadura es elevada y, por consiguiente, se puede obtener una moderada fuerza de union mediante soldadura fuerte.

(3) La resistencia a la corrosion en un ambiente de acido sulfurico o acido mtrico es excelente.

Breve descripcion de los dibujos

La Figura 1 es un diagrama esquematico para explicar una prueba de soldadura fuerte sobre una aleacion de material de soldadura fuerte.

Modo para realizar la invencion

El material de soldadura fuerte de mquel de la presente invencion se puede obtener como sigue: un metal base preparado por ajuste y mezcla de Ni, que es la base, y los componentes adicionales Cr, Cu, Mo, P y Si a un % en masa predeterminado, y tambien cantidades predeterminadas anadidas de Sn, Co, Fe, Mn, y similares segun se requiera, se funden completamente en un crisol de un horno de fusion, y despues se conforma la aleacion fundida en un polvo mediante un metodo de atomizacion o mediante un metodo de molturacion en estado fundido o se cuela en un molde predeterminado en una varilla o una placa.

Particularmente en el caso de un polvo de aleacion producido por un metodo de atomizacion, despues de ajustar el tamano de partfcula adecuado para el metodo de trabajo previsto, como un metodo para instalar el material de

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soldadura fuerte de la presente invencion sobre un material base de acero inoxidable, se pueden seleccionar libremente varios metodos, incluyendo un metodo en el que un ligante y el polvo se dispersan y aplican (pulverizan) a la superficie del material base, un metodo en el que un ligante y el polvo se mezclan en una pasta y se aplican, un metodo en el que se procesa el polvo en una hoja o en una lamina y se coloca, un metodo en el que el polvo se pulveriza termicamente y se coloca, etc.

Ejemplos

Las aleaciones de los ejemplos de la presente invencion y las aleaciones de los ejemplos comparativos que se habfan ajustado y mezclado de la manera anterior se conformaron en lingotes y se sometieron a la medicion de la temperatura liquidus, a la medicion de la resistencia a la flexion, a la medicion de la perdida de peso por corrosion por acido sulfurico, y a una prueba de soldadura fuerte por los metodos siguientes.

(1) Medicion de la temperatura liquidus

La temperatura del punto de fusion se midio por un metodo de analisis termico, en el que se calentaron 100 g de un metal base con cada composicion de aleacion a aproximadamente 1.500°C en una corriente de argon usando un horno electrico, por lo que se fundio, y luego se dejo enfriar de forma natural en el horno mientras se media continuamente la temperatura de la aleacion. Es decir, se dibujo una curva de analisis termico mediante un registrador conectado a un termopar insertado en la porcion central del metal fundido, y se leyo la temperatura liquidus a partir de la curva de enfriamiento.

(2) Medicion de la resistencia a la flexion

Se fundio un metal base por el mismo metodo que en el (1) anterior, y se colo el metal fundido en un tubo de vidrio de cuarzo, y luego se sometio a un procesamiento mecanico para tener un tamano de aproximadamente 95 * 35 mm, para de este modo obtener un especimen. A continuacion, se coloco el especimen en una plantilla de prueba de resistencia a la flexion (soportada en tres puntos, la distancia entre soportes: 25,4 mm (JIS Z 2511: 2006, Plantilla descrita en “Metal Powder-Measurement Method for Green Strength by Bending Test”), luego se aplico una carga con un probador universal, y se midio la carga de rotura. A partir de la forma del especimen y de la carga de rotura, se calculo la resistencia a la flexion (N/mm2) de la aleacion.

(3) Medicion de la perdida de peso por corrosion de acido sulfurico

Se fundio un metal base por el mismo metodo que en el (1) anterior. El metal fundido se colo en un molde de

coquillas, y luego se sometio a la pieza fundida a un procesamiento mecanico para tener un tamano de

aproximadamente 10 x 10 x 20 mm, para de este modo obtener un especimen. A continuacion, se preparo una disolucion acuosa de acido sulfurico al 1 % en un vaso de precipitados de 300 cc, y se introdujo el especimen en la disolucion, y se sometio a una prueba de corrosion por un metodo de inmersion. Las condiciones de la prueba

fueron las siguientes: temperatura de prueba: 80°C, tiempo de prueba: 6 horas. Luego, se calculo la perdida de

masa por unidad de area y por unidad de tiempo antes y despues de la prueba como la perdida de peso por corrosion (mg/m2s), y se evaluo la resistencia a la corrosion por acido sulfurico.

Los indices de evaluacion son los siguientes.

"Perdida de peso por corrosion < 0,50 mg/m2s: o"

"Perdida de peso por corrosion > 0,50 mg/m2s: *"

(4) Prueba de soldadura fuerte:

Se fundio una aleacion de los ejemplos en un horno electrico con una atmosfera de gas argon, y el metal fundido se colo en un molde de grafito para dar una pieza colada en la forma de una varilla de 95 mm. La pieza colada se corto a un peso de aproximadamente 0,5 g para dar una muestra de material de soldadura fuerte. A continuacion, como se muestra en la Figura 1 (a), la muestra del material de soldadura fuerte se coloco sobre un material base de acero inoxidable SUS 304 y se sometio a un tratamiento termico de soldadura fuerte (de aqrn en adelante denominada soldadura fuerte) a 1.030°C durante 30 minutos a un vacfo de 10"4a10"3Torr. Despues de la soldadura fuerte, como se muestra en la Figura 1 (b), se midio el area S del material de soldadura fundido y disperso. El area S se dividio por el area de la seccion transversal So de la muestra antes de la soldadura fuerte, es decir, se determino un coeficiente de dispersion de la soldadura W (= S/So), y se uso como mdice de la humectabilidad de la aleacion del material de soldadura sobre un material base de acero inoxidable SUS 304.

Con respecto a las aleaciones de los ejemplos comparativos con una temperatura de fusion de mas de 1.000°C, debido a que no se funden bajo las mismas condiciones, no fue posible realizar una evaluacion comparativa. Ademas, con respecto a las aleaciones de los ejemplos comparativos con una temperatura de fusion de 1.000°C o menos, se revelo que eran inferiores a las aleaciones de los ejemplos en terminos de resistencia a la flexion y/o de resistencia a la corrosion, y por consiguiente no se realizo prueba de soldadura fuerte. Por lo tanto, en la Tabla 2 y en la Tabla 3, no se muestra el coeficiente de dispersion de la soldadura fuerte a 1.030°C, W.

La Tabla 1 muestra los ejemplos de la presente invencion, y la Tabla 2 y la Tabla 3 muestran los ejemplos comparativos.

Numero de Ejemplo: Componente qmmico (% en masa) P + Si (% en masa) Temperatura liquidus (°C) Resistencia a la flexion (N/mm2) Resistencia al acido sulfurico Soldadura fuerte a 1.030°C Coeficiente de dispersion, W

Ni: Cr P Si Cu Mo Otros

1: 46,2 29,0 6,8 3,1 13,0 1,9 - 9,9 995 730 O 16,2

2: 47,8 28,1 5,2 4,8 10,5 3,4 0,2B 10,0 990 790 O 14,7

3: 50,8 24,9 6,6 3,2 10,0 4,5 - 9,8 1.000 620 O 16,0

4: 47,6 23,0 5,4 4,2 17,5 2,3 - 9,6 995 780 O 14,4

5: 55,5 17,2 6,2 4,2 13,7 3,0 0,2C 10,4 965 660 O 15,4

6: 52,7 26,0 6,8 3,7 7,2 3,5 0,1Ti 10,5 950 610 O 15,9

7: 50,1 29,0 5,7 4,2 6,3 4,7 - 9,9 1.000 750 O 15,1

8: 49,67 25,2 5,5 4,8 13,7 1,1 0,03Al 10,3 985 930 O 14,8

9: 52,4 25,0 5,9 4,1 10,2 2,4 - 10,0 985 1.010 O 15,4

10: 50,4 26,5 5,8 4,4 10,0 2,4 0,5Sn 10,2 985 1.040 O 20,6

11: 51,2 24,3 6,0 3,8 11,0 2,8 0,9Sn 9,8 990 920 O 26,8

12: 59,7 16,5 5,6 4,0 8,8 2,4 3Co 9,6 990 800 O 14,8

13: 56,6 20,7 6,1 4,7 6,6 2,3 3Fe 10,8 995 960 O 15,8

14: 54,4 21,6 6,6 4,2 10,0 1,2 2Mn 10,8 980 620 O 16,1

15: 39,4 28,8 6,2 3,7 17,5 1,2 3Co, 0,2C 9,9 995 900 O 15,7

Numero Ejemplo Comparativo: Componente qmmico (% en masa) P + Si (% en masa) Temperature liquidus (°C) Resistencia a la Flexion (N/mm2) Resistencia al acido sulfurico

Ni: Cr P Si Cu Mo Otros

a: 40,0 33,0 7,0 3,0 15,0 2,0 - 10,0 1.080 1.020 O

b: 58,5 26,2 6,0 4,0 3,0 2,3 - 10,0 1.040 880 O

c: 39,8 29,0 6,1 4,0 20,0 1,1 - 10,1 1.110 580 O

d: 50,2 20,0 6,0 3,8 12,0 8,0 - 9,8 1.120 710 O

e: 58,6 18,0 7,5 3,4 10,0 2,5 - 10,9 1.000 430 O

f: 56,0 22,0 4,5 5,5 10,0 2,0 - 10,0 990 420 O

g: 55,3 21,0 6,9 4,8 9,0 3,0 - 11,7 1.050 400 O

h: 57,6 20,0 5,7 3,2 12,0 1,5 - 8,9 1.065 780 O

: 50,8 22,0 6,5 3,5 12,0 2,4 2,8Sn 10,0 1.030 520 X

j: 51,0 22,0 6,0 4,0 10,0 - 7Co 10,0 1.000 960 X

k: 46,3 25,0 5,5 5,0 8,0 2,2 8Fe 10,5 1.090 1.140 O

I: 55,5 12,0 6,0 4,0 15,0 2,5 5Mn 10,0 995 460 X

Numero Ejemplo Comparativo: Componente qmmico (% en masa) P + Si (% en masa) Temperatura liquidus (°C) Resistencia a la flexion (N/mm2) Resistencia al acido sulfurico

Ni: Cr P Si Cu Mo Otros

A: 82,5 7,0 - 4,5 - - Fe: 3,0, B: 3,0 4,5 1.010 790 X

B: 70,8 19,0 - 10,2 - - - 10,2 1.140 1.150 o

C: 77,0 13,0 10,0 - - - - 10,0 930 400 o

D: 74,0 15,0 7,6 3,4 - - - 11,0 940 440 X

E: 58,5 30,0 6,9 4,6 - - - 11,5 995 470 o

F: 53,0 29,0 4,0 4,0 10,0 - - 8,0 1.105 1.050 o

G: 44,0 30,0 6,0 5,0 15,0 - - 11,0 1.068 950 o

H: 54,0 20,0 6,0 5,0 15,0 - - 11,0 1.033 960 o

I: 50,0 25,0 5,0 5,0 10,0 - 5Fe 10,0 1.055 1.080 o

J: 44,0 25,0 5,0 6,0 10,0 - 10Fe 11,0 1.055 1.250 o

K: 78,35 11,5 8,3 1,1 - - 0,75B 9,4 940 540 X

L: 77,3 13,0 6,0 3,0 - - 0,7B 9,0 960 460 X

M: 60,9 10,0 8,1 - - - 21Fe 8,1 930 510 X

N: 44,0 20,0 9,0 - - - 27Fe 9,0 990 560 X

O: 57,5 18,0 6,5 3,0 3,0 12,0 - 9,5 1.020 810 o

P: 61,0 20,0 6,5 2,5 - 10,0 - 9,0 1.035 980 o

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35

40

45

50

Las aleaciones de Numeros 1 a 15 mostradas en la Tabla 1 son los ejemplos de la presente invencion, y todas ellas tienen una temperatura liquidus de 1.000°C o menos. Ademas, todas ellas muestran una resistencia a la flexion de 600 N/mm2 o mas, lo que indica que las aleaciones de los ejemplos de la presente invencion tienen una excelente resistencia de material.

Ademas, con respecto a la resistencia a la corrosion por acido sulfurico, las perdidas de peso por corrosion bajo las condiciones de la prueba son todas 0,50 mg/m2 s o menos, lo que indica que las aleaciones de los ejemplos de la presente invencion tienen una excelente resistencia a la corrosion por acido sulfurico.

Los resultados de la prueba de soldadura fuerte a 1.030°C muestran que todas las aleaciones de los ejemplos se pueden fundir completamente y tienen una excelente humectabilidad sobre un material base de acero inoxidable SUS 304, y tambien que las composiciones (10) y (11) que contienen Sn tienen particularmente un gran coeficiente de dispersion de soldadura fuerte, de 20 o mas.

Mientras tanto, con respecto a las aleaciones mostradas en la Tabla 2, los materiales de soldadura fuerte (a) a (l) tienen composiciones fuera del intervalo de la aleacion de la presente invencion, y fallan en satisfacer al menos uno de los valores objetivo de temperatura liquidus, resistencia a la flexion y resistencia al acido sulfurico. Espedficamente, (a) excede el lfmite superior reivindicado de la cantidad de Cr, (b) y (c) estan fuera de la cantidad reivindicada de Cu, y (d) excede el lfmite superior reivindicado de la cantidad de Mo. Todas estas aleaciones tienen una temperatura liquidus de mas de 1.000°C. (e) a (h) estan fuera de la cantidad reivindicada de P o Si o de la cantidad reivindicada de P + Si, y tienen una temperatura liquidus de mas de 1.000°C o tienen una pobre resistencia de material (resistencia a la flexion). (i) a (l) exceden el lfmite superior reivindicado del contenido de elementos adicionales, y todas ellas fallan en satisfacer al menos una de las caractensticas objetivo.

Los materiales de soldadura fuerte comparativos (A), (B) y (C) mostrados en la Tabla 3 tienen las composiciones convencionales de aleacion de materiales de soldadura fuerte a base de Ni definidos por las normas JIS y WS. Los materiales de soldadura fuerte (D) a (P) de los ejemplos comparativos son materiales de soldadura fuerte a base de mquel de la tecnica anterior descritos en "Patente Japonesa de Numero 3168158", "JP-A-2009-202198", "JP-A-2010-269347", "WO 2012/035829", "JP-A-2007-75867", y "JP-A-2011-110575", respectivamente.

Estos materiales de soldadura fuerte mostrados en la Tabla 3 fallan todos en satisfacer al menos uno de los valores objetivo de temperatura liquidus, resistencia a la flexion y resistencia a la corrosion por acido sulfurico.

Las aleaciones de los ejemplos de la presente invencion muestran una excelente humectacion sobre diversos materiales base de acero inoxidable, y tambien muestran excelentes propiedades de soldadura fuerte en atmosferas de soldadura fuerte que incluyen, ademas del vado, una atmosfera de hidrogeno reductor y una atmosfera de argon inerte.

Aplicabilidad industrial

Como se ha descrito anteriormente en detalle, el material de soldadura fuerte de mquel de la presente invencion tiene una temperatura de fusion de 1.000°C o menos, y la resistencia del material del material de soldadura fuerte es elevada. Ademas, ejerce una excelente resistencia a la corrosion por acidos, tal como acido sulfurico. Asf, el material de soldadura fuerte de mquel de la presente invencion es adecuado para la union (soldadura fuerte) de varias piezas de acero inoxidable. Sin limitarse a evaporador de refrigerante, condensador y aplicaciones de suministro de agua caliente, se puede usar ampliamente para intercambiadores de calor relacionados con el medio ambiente y la energfa.

Descripcion de los signos de referencia

So: Area de la seccion transversal de una muestra de material de soldadura fuerte

S: Area de dispersion de una aleacion despues de la soldadura fuerte

W: Coeficiente de dispersion de la soldadura fuerte (S/So)

1: Material base (acero inoxidable SUS 304)

2: Muestra de material de soldadura fuerte antes de la soldadura fuerte (9 5 mm, aproximadamente

0,5 g)

3: Aleacion del material de soldadura fuerte fundido y disperso despues de la soldadura fuerte

Claims

5

10

15

20

25

30

REIVINDICACIONES

1. Un material de soldadura fuerte de mquel con una temperatura de fusion de 1.000°C o menos, y una resistencia a la flexion de 600 N/mm2 o mas, medido segun la norma JIS Z 2511:2006, y tambien con resistencia a la corrosion acida, en donde el material de soldadura fuerte de mquel comprende 15,0 a 30,0 % en masa de Cr, 6,0 a 18,0 % en masa de Cu, 1,0 a 5,0 % en masa de Mo, 5,0 a 7,0 % en masa de P, y
3.0 a 5,0 % en masa de Si,

y opcionalmente comprende ademas

0,1 a 1,5 % en masa de Sn, como elemento que mejora la humectabilidad del material de soldadura fuerte de mquel sobre un material base de acero inoxidable, y/o

al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en Co, Fe, Mn, C, B, Al y Ti, como un elemento que no afecta negativamente a las caractensticas del material de soldadura fuerte de mquel, en donde el contenido de Co es 5,0 % en masa, o menos, el contenido de Fe es 5,0 % en masa o menos, el contenido de Mn es 3,0 % en masa o menos, el contenido total de C, B, Al y Ti es 0,5 % en masa o menos, y el contenido total de Co, Fe, Mn, C, B, Al y Ti es 10,0 % en masa o menos,

siendo el resto 35 % en masa o mas de Ni y 0,3 % en peso o menos de impurezas inevitables, y siendo el total de Si y P 9,5 a 11,0 % en masa.
2. El material de soldadura fuerte de mquel segun la reivindicacion 1, que comprende 0,1 a 1,5 % en masa de Sn.
3. El material de soldadura fuerte de mquel segun la reivindicacion 1 o 2, que comprende al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en Co, Fe, Mn, C, B, Al y Ti, en donde el contenido de Co es 5,0 % en masa o menos, el contenido de Fe es 5,0 % en masa o menos, el contenido de Mn es 3,0 % en masa o menos, el contenido total de C, B, Al y Ti es 0,5 % en masa o menos, y el contenido total de Co, Fe, Mn, C, B, Al y Ti es 10,0 % en masa o menos.
4. El material de soldadura fuerte de mquel segun la reivindicacion 1, que comprende 15,0 a 30,0 % en peso de Cr, 6,0 a 18,0 % en masa de Cu, 1,0 a 5,0 % en masa de Mo, 5,0 a 7,0 % en masa de P y 3,0 a
5.0 % en masa de Si, siendo el resto 35 % en masa o mas de Ni y 0,3 % en masa o menos de impurezas inevitables, siendo el total de Si y P 9,5 a 11,0 % en masa.
5. El uso del material de soldadura fuerte de mquel segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 para aplicaciones de intercambiador de calor.
6. El uso de la reivindicacion 5 para calentadores de agua, refrigeradores EGR, dispositivos de recogida de calor residual, evaporadores de refrigerante, condensadores o aplicaciones de suministro de agua caliente.

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Figura 1