FR2788710A1 - BRAZING SUPPLY METAL HAVING HIGHER RESISTANCE TO CORROSION AND HEAT AND EGR BRAZE TYPE COOLER USING THE SAME - Google Patents
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Abstract
- L'invention concerne un métal d'apport de brasage à résistance supérieure à la corrosion et à la chaleur et un refroidisseur du type EGR brasé à l'aide de ce métal.- L'objet de l'invention est un métal d'apport de brasage à résistance supérieure à la corrosion et à la chaleur, caractérisé en ce qu'il est composé de Cr (20 à 30 % en poids), de P (3 à 10 % en poids), de Si (2 à 7 % en poids), et de Ni (le reste).L'invention concerne également un refroidisseur du type EGR brasé à l'aide dudit métal d'apport.- Application notamment aux systèmes à recirculation de gaz d'échappement de moteurs à combustion.- The invention relates to a brazing filler metal with superior corrosion and heat resistance and an EGR type cooler brazed using this metal. - The subject of the invention is a metal of brazing contribution with higher resistance to corrosion and heat, characterized in that it is composed of Cr (20 to 30% by weight), P (3 to 10% by weight), Si (2 to 7 % by weight), and Ni (the rest). The invention also relates to an EGR type cooler brazed using said filler metal - Application in particular to recirculation systems of exhaust gases from combustion engines .
Description
METAL D'APPORT DE BRASAGE A RESISTANCE SUPERIEURE A LABRAZING SUPPLY METAL WITH RESISTANCE HIGHER THAN
CORROSION ET A LA CHALEUR ET REFROIDISSEUR DE TYPE EGR BRASE A CORROSION AND HEAT AND EGR BRASE A TYPE COOLER
L'AIDE DE CE METALHELP OF THIS METAL
La présente invention a trait à un métal d'apport de brasage à résistance supérieure à la corrosion et à la chaleur. Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à un métal d'apport de brasage à résistance supérieure à la corrosion par l'acide sulfurique, utilisé comme composant dans un système EGR tel qu'un refroidisseur à recirculation de gaz d'échappement. La présente invention se rapporte également à un refroidisseur EGR brasé à l'aide d'un tel The present invention relates to a brazing filler metal with superior corrosion and heat resistance. More particularly, the present invention relates to a brazing filler metal with superior resistance to corrosion by sulfuric acid, used as a component in an EGR system such as an exhaust gas recirculation cooler. The present invention also relates to an EGR cooler brazed using such an
métal d'apport.filler metal.
Les composants du système EGR (à recirculation de gaz d'échappement) requièrent une résistance à la corrosion et à la chaleur élevée. Ce système est conçu pour prélever une partie des gaz d'échappement en provenance du système d'échappement et la retourner dans le système d'alimentation du moteur, à des fins d'adjonction au mélange. Le système EGR est efficace pour supprimer la formation d'oxyde d'azote, pour réduire les pertes des pompes, pour diminuer la température des gaz de combustion, en sorte de réduire de cette manière la chaleur rayonnante qui s'échappe du fluide refroidisseur, et augmente la chaleur spécifique du fait des modifications en quantité et en composition du fluide de travail, en sorte d'améliorer l'efficacité du cycle de combustion. Par suite, on le considère comme un moyen efficace pour améliorer le rendement thermique d'un moteur tout en purifiant les gaz The components of the EGR (recirculating exhaust gas) system require high corrosion and heat resistance. This system is designed to take some of the exhaust gases from the exhaust system and return it to the engine supply system, for the purpose of adding to the mixture. The EGR system is effective in suppressing the formation of nitrogen oxide, in reducing pump losses, in reducing the temperature of the combustion gases, so as to reduce the radiant heat which escapes from the coolant, and increases the specific heat due to changes in the quantity and composition of the working fluid, so as to improve the efficiency of the combustion cycle. As a result, it is considered an effective way to improve the thermal efficiency of an engine while purifying the gases.
d'échappement.exhaust.
Le système EGR mentionné ci-dessus comprend des composants tels que des tuyaux et des vannes EGR. Malheureusement, la vanne EGR est sujette à détérioration thermique (conduisant à une rupture précoce) lorsque les gaz d'échappement augmentent en température et en volume, ce qui entraîne la nécessité d'une structure refroidie par eau. Par ailleurs, le système EGR augmente la température d'admission et par suite réduit le rendement de l'admission, ce qui conduit à une réduction du rendement du combustible. Afin de remédier à ces difficultés, on a développé un système EGR refroidi qui est conçu de façon à refroidir le gaz d'échappement recyclé à l'aide du fluide de refroidissement du moteur. Le système EGR refroidi est équipé d'un refroidisseur EGR qui est un échangeur de chaleur multi-tubulaire réalisé en acier inoxydable austénitique (demande de brevet japonais N 89491/1997) o un échangeur de chaleur du type à The EGR system mentioned above includes components such as EGR pipes and valves. Unfortunately, the EGR valve is subject to thermal deterioration (leading to early rupture) when the exhaust gases increase in temperature and volume, which results in the need for a water-cooled structure. Furthermore, the EGR system increases the intake temperature and consequently reduces the intake efficiency, which leads to a reduction in fuel efficiency. In order to overcome these difficulties, a cooled EGR system has been developed which is designed to cool the recycled exhaust gas using the engine coolant. The cooled EGR system is equipped with an EGR cooler which is a multi-tubular heat exchanger made of austenitic stainless steel (Japanese patent application N 89491/1997) o a heat exchanger of the
plaques (demande de brevet japonais N 89880/1998). plates (Japanese patent application N 89880/1998).
Par ailleurs, le composant, en particulier le refroidisseur EGR, du système EGR refroidi est assemblé de manière conventionnelle par brasage à l'aide d'un métal d'apport pour brasage constitué par l'alliage BNi-5 suivant la norme JIS Z3265. L'alliage BNi-5 est composé de Cr (18 à 19 % en poids), de Si (9,5 à 10,5 % en poids), de B (0,03 % en poids ou moins), de C (0,10 % en poids ou moins), de P (0,02 % en poids ou moins), et de Ni (le reste). Ce matériau d'apport pour brasage, cependant, présente l'inconvénient d'avoir un point de fusion élevé entre 1080 et 1135 C. Cela nécessite une température de brasage pouvant atteindre 1150 à 1205 C. Le brasage à une température aussi élevée détériore le métal de base et provoque également un effet néfaste sur la résistance à la corrosion dû à la précipitation de carbure de chrome. Ceci crée une demande pour un métal d'apport de brasage apte au brasage à une température inférieure à celle mentionnée plus haut. Ce besoin a été satisfait par l'alliage désigné BNi-2 suivant la norme JIS Z3265. L'alliage BNi-2 est composé de Cr (6,0 à 8,0 % en poids), de B (2,75 à 3, 50 % en poids), de Si (4,0 à 5,0 % en poids), de Fe (2,5 à 3,5 % en poids), de C (0,06 % en poids ou moins), de P (0,02 % en poids ou moins), et de Ni (le reste). Cet alliage à un point de fusion entre 970 et 1000 C et est capable d'être brasé à une Furthermore, the component, in particular the EGR cooler, of the cooled EGR system is assembled in a conventional manner by brazing using a filler metal for brazing consisting of the BNi-5 alloy according to JIS Z3265 standard. The BNi-5 alloy is composed of Cr (18 to 19% by weight), Si (9.5 to 10.5% by weight), B (0.03% by weight or less), C ( 0.10 wt% or less), P (0.02 wt% or less), and Ni (the rest). This filler material for brazing, however, has the disadvantage of having a high melting point between 1080 and 1135 C. This requires a brazing temperature of up to 1150 to 1205 C. Brazing at such a high temperature deteriorates the base metal and also has a detrimental effect on corrosion resistance due to precipitation of chromium carbide. This creates a demand for a brazing filler metal suitable for brazing at a temperature lower than that mentioned above. This need was met by the alloy designated BNi-2 according to the JIS Z3265 standard. The BNi-2 alloy is composed of Cr (6.0 to 8.0% by weight), B (2.75 to 3.50% by weight), Si (4.0 to 5.0% by weight) wt), Fe (2.5-3.5 wt%), C (0.06 wt% or less), P (0.02 wt% or less), and Ni (the remainder ). This alloy has a melting point between 970 and 1000 C and is capable of being brazed at a
température entre 1010 et 1 175 C. temperature between 1010 and 1175 C.
L'alliage BNi-2 n'est cependant pas satisfaisant du fait qu'il a une faible résistance à l'acide sulfurique. Le gaz d'échappement en circulation dans le système EGR se condense au refroidissement, et le condensat qui en résulte contient de l'acide sulfurique qui provoque une corrosion du métal d'apport de The BNi-2 alloy is however not satisfactory because it has a low resistance to sulfuric acid. The exhaust gas circulating in the EGR system condenses on cooling, and the resulting condensate contains sulfuric acid which causes corrosion of the filler metal.
brasage lui-même ainsi que de ses parties diffusées. soldering itself as well as of its diffused parts.
Parmi les métaux d'apport pour brasage mentionnés dans JIS Z3265, l'alliage BNi-7 est celui qui présente le point de fusion le plus bas. Il est composé de Cr (13,0 à 15,0 % en poids), de B (0,01 en poids ou moins), de Si (0,10 % en poids ou moins), de Fe (0,20 % en poids ou moins), de C Among the brazing filler metals mentioned in JIS Z3265, the BNi-7 alloy is the one with the lowest melting point. It is composed of Cr (13.0 to 15.0% by weight), B (0.01 by weight or less), Si (0.10% by weight or less), Fe (0.20% by weight or less), of C
(0,08 % en poids ou moins), de P (9,7 à 10,5 % en poids), et de Ni (le reste). (0.08 wt% or less), P (9.7-10.5 wt%), and Ni (the remainder).
Il présente un point de fusion de 890 C, ce qui est inférieur à celui de l'alliage BNi-2; cependant il a une médiocre résistance à la corrosion à l'acide It has a melting point of 890 C, which is lower than that of the BNi-2 alloy; however it has poor resistance to acid corrosion
sulfurique.sulfuric.
Un premier objet de la présente invention est de proposer un métal d'apport de brasage ainsi qu'un refroidisseur EGR durable brasé à l'aide d'un tel métal. Comme l'alliage BNi-2 mentionné plus haut, ce métal d'apport de brasage est capable d'être brasé entre 1060 et 1 1 20 C. Il protège le métal de base des dégradations et améliore sa résistance à la corrosion. Il possède une résistance mécanique élevée. Il présente une bonne résistance à la corrosion et une bonne résistance à la chaleur (en particulier une résistance à l'oxydation et à la corrosion par l'acide sulfurique). Il présente également de bonnes A first object of the present invention is to provide a brazing filler metal as well as a durable EGR cooler brazed using such a metal. Like the BNi-2 alloy mentioned above, this brazing filler metal is capable of being brazed between 1060 and 1120 C. It protects the base metal from degradation and improves its resistance to corrosion. It has a high mechanical resistance. It has good resistance to corrosion and good resistance to heat (in particular resistance to oxidation and to corrosion by sulfuric acid). It also presents good
caractéristiques de mouillage.wetting characteristics.
Un second objet de la présente invention est de proposer un métal d'apport de brasage ainsi qu'un refroidisseur EGR durable brasé à l'aide d'un tel métal. Ce métal d'apport de brasage présente un point de fusion entre 890 et 980 C et est susceptible d'être brasé à 1100 C ou en dessous. Le point de fusion est proche de celui de l'alliage BNi-7, et la température de brasage est inférieure à celle de l'alliage BNi-2 mentionné plus haut. Ce métal protège le métal de base des dégradations et améliore la résistance à la corrosion. Il présente une résistance mécanique élevée. Il présente une bonne résistance à la corrosion et une bonne résistance à la chaleur (en particulier une résistance à l'oxydation et à la corrosion à l'acide sulfurique). Il présente également de A second object of the present invention is to provide a brazing filler metal as well as a durable EGR cooler brazed using such a metal. This brazing filler metal has a melting point between 890 and 980 C and is capable of being brazed at 1100 C or below. The melting point is close to that of the BNi-7 alloy, and the brazing temperature is lower than that of the BNi-2 alloy mentioned above. This metal protects the base metal from damage and improves resistance to corrosion. It has a high mechanical resistance. It has good resistance to corrosion and good resistance to heat (in particular resistance to oxidation and to corrosion with sulfuric acid). It also presents
bonnes caractéristiques de mouillage. good wetting characteristics.
Le premier objet mentionné plus haut est réalisé par le premier mode de réalisation de la présente invention. Ce premier mode de réalisation se rapporte à un métal d'apport de brasage à résistance à la corrosion et à la chaleur supérieure, constitué de Cr (20 à 30 % en poids), de P (3 à 10 % en poids), de Si (2 à 7 % en poids), et de Ni (le reste). Le métal d'apport de brasage peut être incorporé à un autre métal d'apport de brasage constitué de Cr (10 à 15 % en poids), de P (7 à 12 % en poids), et de Ni (le reste), à raison de 2 à % en poids. Le premier mode de réalisation concerne également un The first object mentioned above is achieved by the first embodiment of the present invention. This first embodiment relates to a brazing filler metal with resistance to corrosion and to higher heat, consisting of Cr (20 to 30% by weight), P (3 to 10% by weight), Si (2 to 7% by weight), and Ni (the rest). The brazing filler metal can be incorporated into another brazing filler metal consisting of Cr (10 to 15% by weight), P (7 to 12% by weight), and Ni (the rest), at a rate of 2 to% by weight. The first embodiment also relates to a
refroidisseur EGR brasé à l'aide dudit métal d'apport de brasage. EGR cooler brazed using said brazing filler metal.
Le second objet mentionné plus haut est réalisé par le second mode de réalisation de la présente invention. Le second mode de réalisation vise un métal d'apport de brasage à résistance à la corrosion et la chaleur supérieure, composé de Cr (18,5 à 29,7 % en poids), de P (3,1 à 10,3 % en poids), de Si (1,7 à 6,9 % en poids), et de Ni (le reste). Le second mode de réalisation concerne également un refroidisseur EGR brasé à I'aide de ce métal d'apport The second object mentioned above is achieved by the second embodiment of the present invention. The second embodiment targets a brazing filler metal with superior corrosion and heat resistance, composed of Cr (18.5 to 29.7% by weight), P (3.1 to 10.3% by weight), Si (1.7 to 6.9% by weight), and Ni (the rest). The second embodiment also relates to an EGR cooler brazed using this filler metal
de brasage.soldering.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui Other characteristics and advantages will emerge from the description which
va suivre de modes de réalisation de l'invention, description donnée à titre will follow embodiments of the invention, description given as
d'exemple et en regard des dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est un graphique montrant le résultat de tests de résistance à la corrosion par un acide sulfurique à 5 % dans les exemples 1 et 2 (tous les deux relatifs au premier mode de example and with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 is a graph showing the result of corrosion resistance tests with 5% sulfuric acid in Examples 1 and 2 (both relating to the first mode of
réalisation), et dans l'exemple comparatif 1. realization), and in comparative example 1.
Les figures 2a à 2c sont des microphotographies montrant la structure métallique de la partie brasée réalisée dans l'exemple 1. La figure 2a (x38) est prise avant le test de corrosion. La figure 2b (x38) est prise après le test de corrosion. La figure 2c est une partie Figures 2a to 2c are photomicrographs showing the metallic structure of the brazed part produced in Example 1. Figure 2a (x38) is taken before the corrosion test. Figure 2b (x38) is taken after the corrosion test. Figure 2c is a part
agrandie (x100) de la figure 2b.magnified (x100) in Figure 2b.
Les figures 3a à 3c sont des microphotographies montrant la structure métallique de la partie brasée réalisée dans l'exemple 2. La figure 3a (x38) est prise avant le test de corrosion. La figure 3b (x38) est prise après le test de corrosion. La figure 3c est une partie agrandie (x100) de la figure 3b. * Les figures 4a à 4c sont des microphotographies montrant la structure métallique de la partie brasée réalisée dans l'exemple Figures 3a to 3c are photomicrographs showing the metal structure of the brazed part made in Example 2. Figure 3a (x38) is taken before the corrosion test. Figure 3b (x38) is taken after the corrosion test. Figure 3c is an enlarged portion (x100) of Figure 3b. * Figures 4a to 4c are photomicrographs showing the metallic structure of the brazed part produced in the example
comparatif 1. La figure 4a (x38) est prise avant le test de corrosion. Comparative 1. Figure 4a (x38) is taken before the corrosion test.
La figure 4b (x38) est prise après le test de corrosion. La figure 4c Figure 4b (x38) is taken after the corrosion test. Figure 4c
est une partie agrandie (x100) de la figure 4b). is an enlarged part (x100) of Figure 4b).
* La figure 5 est un graphique montrant les résultats de tests de résistance à la corrosion par de l'acide sulfurique à 5 % dans l'exemple 3 (relatif au second mode de réalisation) et dans l'exemple * Figure 5 is a graph showing the results of corrosion resistance tests with 5% sulfuric acid in Example 3 (relating to the second embodiment) and in the example
comparatif 1.comparative 1.
15. Les figures 6a à 6c sont des microphotographies montrant la 15. Figures 6a to 6c are photomicrographs showing the
structure métallique de la structure brasée réalisée dans l'exemple 3. metallic structure of the brazed structure produced in Example 3.
La figure 6a (x38) est prise avant le test de corrosion. La figure 6b (x38) est prise après le test de corrosion. La figure 6c est une partie Figure 6a (x38) is taken before the corrosion test. Figure 6b (x38) is taken after the corrosion test. Figure 6c is a part
agrandie (x100) de la figure 6c).enlarged (x100) in Figure 6c).
Le premier mode de réalisation de la présente invention concerne un métal d'apport de brasage composé de Cr (20 à 30 % en poids), de P (3 à % en poids), de Si (2 à 7 % en poids) et de Ni (le reste). La fonction de The first embodiment of the present invention relates to a brazing filler metal composed of Cr (20 to 30% by weight), P (3 to% by weight), Si (2 to 7% by weight) and of Ni (the rest). The function of
chaque constituant est expliquée ci-après. each constituent is explained below.
Le chrome (Cr) contribue à la résistance à la corrosion par l'acide sulfurique. Avec un contenu en Cr supérieur à 30 % en poids, le métal d'apport de brasage présente un point de fusion élevé au point qu'il provoque la détérioration de la qualité du métal de base ou bien réduit sa résistance à la corrosion et empêche une opération de brasage en continu dans un four et, par suite, réduit la productivité. Avec un contenu en Cr inférieur à 20 % en poids, le métal d'apport de brasage présente une faible résistance à la corrosion par l'acide sulfurique et, par suite, il ne peut être utilisé pour réaliser des Chromium (Cr) contributes to resistance to corrosion by sulfuric acid. With a Cr content greater than 30% by weight, the brazing filler metal has a high melting point to the point that it causes deterioration in the quality of the base metal or else reduces its resistance to corrosion and prevents a continuous brazing operation in an oven and, as a result, reduces productivity. With a Cr content of less than 20% by weight, the brazing filler metal has a low resistance to corrosion by sulfuric acid and, consequently, it cannot be used to produce
refroidisseurs EGR qui doivent être solides. EGR coolers which must be solid.
Le phosphore (P) abaisse le point de fusion du métal d'apport de brasage. Avec un pourcentage de P supérieur à 10 % en poids ou bien inférieur à 3 % en poids, le métal d'apport de brasage présente un point de fusion élevé au point de provoquer une détérioration de la qualité du métal de base ou une réduction de la résistance à la corrosion. Le silicium (Si) accroît la résistance mécanique du métal d'apport de brasage. Avec un pourcentage de Si supérieur à 7 % en poids, le métal d'apport de brasage est cassant et sujet à oxydation. Avec un pourcentage de Si inférieur à 2% en poids, le métal d'apport de brasage présente une faible Phosphorus (P) lowers the melting point of the brazing filler metal. With a percentage of P greater than 10% by weight or less than 3% by weight, the brazing filler metal has a high melting point to the point of causing a deterioration in the quality of the base metal or a reduction in corrosion resistance. Silicon (Si) increases the mechanical resistance of the brazing filler metal. With a percentage of Si greater than 7% by weight, the brazing filler metal is brittle and subject to oxidation. With a percentage of Si less than 2% by weight, the brazing filler metal has a low
résistance mécanique et est sujet à des fissures (après brasage). mechanical resistance and is subject to cracks (after brazing).
Le métal d'apport de brasage selon le premier mode de réalisation de la présente invention est caractérisé par son point de fusion bas entre 970 et 1 080 C (et par suite une faible température de brasage entre 1060 et The brazing filler metal according to the first embodiment of the present invention is characterized by its low melting point between 970 and 1080 C (and consequently a low brazing temperature between 1060 and
1 20 C) qui est obtenu sans perte de la résistance de la brasure. 1 20 C) which is obtained without loss of the resistance of the solder.
La présente invention concerne également un autre métal d'apport de brasage qui est obtenu en incorporant le métal d'apport de brasage cidessus (dénommé premier métal d'appoint de brasage) à 2 à 15 % en poids d'un second métal d'apport de brasage composé de Cr (10 à 15 % en poids), de P The present invention also relates to another brazing filler metal which is obtained by incorporating the above brazing filler metal (called first brazing auxiliary metal) at 2 to 15% by weight of a second brazing metal. brazing supply composed of Cr (10 to 15% by weight), P
(7 à 1 2 % en poids), et de Ni (le reste). (7 to 12% by weight), and Ni (the rest).
Le second métal d'apport de brasage supprime l'oxydation du premier métal de brasage et améliore la mouillabilité du premier métal d'apport de brasage. Ceci abaisse le point de fusion du métal d'apport combiné d'environ C, entre 890 et 980 C (ce qui permet d'effectuer le brasage entre 950 et 1050 C). La quantité du second métal d'apport de brasage doit être comprise entre 2 et 15 % en poids pour empêcher l'apparition d'érosion et de corrosion sur le métal de base. Avec une quantité inférieure à 2 % en poids, le second métal d'apport de brasage n'entraîne pas l'effet ci-dessus mentionné (ou de suppression de l'oxydation et de la mouillabilité). Avec un montant supérieur à 15 % en poids, le second métal d'apport de brasage provoque une The second brazing filler suppresses oxidation of the first brazing metal and improves the wettability of the first brazing filler metal. This lowers the melting point of the combined filler metal by approximately C, between 890 and 980 C (which allows brazing to be carried out between 950 and 1050 C). The amount of the second brazing filler metal must be between 2 and 15% by weight to prevent the appearance of erosion and corrosion on the base metal. With an amount of less than 2% by weight, the second brazing filler metal does not cause the above-mentioned effect (or suppression of oxidation and wettability). With an amount greater than 15% by weight, the second brazing filler metal causes a
érosion et une corrosion du métal de base. erosion and corrosion of the base metal.
Cr dans le second métal d'apport de brasage améliore la résistance à la corrosion par l'oxyde sulfurique du premier métal d'apport de brasage. Avec une quantité supérieure à 15 % en poids, Cr augmente le point de fusion, entraînant la détérioration de la qualité du métal de base et réduisant sa résistance à la corrosion. Avec un pourcentage inférieur à 10 % en poids, Cr entraîne la réduction de la résistance de la corrosion par l'acide sulfurique du métal d'apport combiné. P dans le second métal d'apport de brasage abaisse le point de fusion et améliore la mouillabilité. Avec une proportion supérieure à 12 % en poids ou Cr in the second brazing filler metal improves the resistance to sulfuric oxide corrosion of the first brazing filler metal. With an amount greater than 15% by weight, Cr increases the melting point, leading to the deterioration of the quality of the base metal and reducing its resistance to corrosion. With a percentage of less than 10% by weight, Cr results in the reduction of the resistance of corrosion by sulfuric acid of the combined filler metal. P in the second brazing filler metal lowers the melting point and improves wettability. With a proportion greater than 12% by weight or
inférieure à 7 % en poids, P ne produit pas l'effet ci-dessus mentionné. less than 7% by weight, P does not produce the above-mentioned effect.
Les premier et second métaux d'apport de brasage peuvent être utilisés dans l'une quelconque des manières suivantes: a) en mélange sous la forme d'une poudre, b) en mélange sous la forme d'une pâte, c) en les plaçant l'un sur l'autre sous la forme d'une pâte ou d'une feuille. Dans la troisième manière, la couche inférieure doit être constituée du premier métal d'apport de brasage et la couche supérieure doit être formée du second métal d'apport de brasage. Cet agencement permet à la couche supérieure (du second métal d'apport de brasage présentant un point de fusion inférieur) de se mélanger au premier métal, en recouvrant la couche inférieure The first and second brazing filler metals can be used in any of the following ways: a) in admixture in the form of a powder, b) in admixture in the form of a paste, c) in placing one on top of the other in the form of a paste or sheet. In the third way, the lower layer must be made of the first brazing filler metal and the upper layer must be made of the second brazing filler metal. This arrangement allows the upper layer (of the second brazing filler metal having a lower melting point) to mix with the first metal, covering the lower layer
(du premier métal d'apport de brasage). (of the first brazing filler metal).
Le métal d'apport de brasage constituant le premier mode de mise en The brazing filler metal constituting the first mode of setting
oeuvre de la présente invention est appliqué à des refroidisseurs EGR multi- work of the present invention is applied to multi-EGR coolers
tubulaires ou à des refroidisseurs EGR du type à plaques. tubular or plate type EGR coolers.
Les refroidisseurs EGR multi-tubulaires présentent des tubes d'échange de chaleur réalisés en acier inoxydable austénitique, tel que SUS304, SUS304L, SUS316, SUSD316L, et SUS321. Ces tubes présentent un diamètre externe de 6,35 mm ou 5,0 mm et une longueur entre 120 et 600 mm (les longueurs ne sont pas particulièrement restrictives). Les carters et les plaques tubulaires peuvent être réalisés dans le même matériau que celui mentionné ci-dessus ou peuvent être moulés en acier inoxydable par SCS The multi-tubular EGR coolers have heat exchange tubes made of austenitic stainless steel, such as SUS304, SUS304L, SUS316, SUSD316L, and SUS321. These tubes have an external diameter of 6.35 mm or 5.0 mm and a length between 120 and 600 mm (the lengths are not particularly restrictive). The casings and the tubular plates can be made of the same material as that mentioned above or can be molded from stainless steel by SCS
correspondant au matériau ci-dessus. corresponding to the material above.
Dans le cas de refroidisseurs EGR du type plaque, les plaques planes ou les plaques ondulées peuvent également être constituées du même matériau In the case of plate type EGR coolers, the flat plates or corrugated plates can also be made of the same material
que celui mentionné ci-dessus.than the one mentioned above.
Le métal d'apport de brasage selon le second mode de mise en oeuvre de la présente est composé de Cr (18,5 à 29,7 % en poids), de P (3,1 à ,3 % en poids), de Si (1,7 à 6,9 % en poids), et de Ni (le reste). La fonction The brazing filler metal according to the second embodiment of the present is composed of Cr (18.5 to 29.7% by weight), P (3.1 to, 3% by weight), Si (1.7 to 6.9% by weight), and Ni (the rest). Function
de chaque constituant est expliquée ci-après. of each constituent is explained below.
Cr contribue à donner la résistance à la corrosion par l'acide sulfurique. Cr contributes to give resistance to corrosion by sulfuric acid.
Avec un pourcentage en Cr supérieur à 29,7 % en poids, le métal d'apport de brasage ne permet pas l'opération de brasage à des températures inférieures à 1100 C. Le brasage à haute température provoque une détérioration de la qualité et de la résistance à la corrosion du métal de base. Il empêche d'opérer le brasage en continu dans un four et, par suite, réduit la productivité. Avec un pourcentage en Cr inférieur à 18, 9% en poids, le métal d'apport de brasage présente une faible résistance à la corrosion par l'acide sulfurique et, par suite, ne permet pas d'être utilisé pour réaliser des refroidisseurs EGR qui nécessitent With a Cr percentage higher than 29.7% by weight, the brazing filler metal does not allow the brazing operation at temperatures below 1100 C. Brazing at high temperature causes a deterioration in the quality and the corrosion resistance of the base metal. It prevents continuous brazing in an oven and therefore reduces productivity. With a Cr percentage of less than 18.9% by weight, the brazing filler metal has a low resistance to corrosion by sulfuric acid and therefore cannot be used to produce EGR coolers. which require
d'être solides.to be solid.
P abaisse le point de fusion du métal d'apport de brasage. Avec un pourcentage de P supérieur à 10,3 % en poids ou inférieur à 3,1 % en poids, le métal d'apport de brasage ne permet pas d'effectuer un brasage à 1100 C ou en deçà et le brasage à haute température entraîne une détérioration de la P lowers the melting point of the brazing filler metal. With a percentage of P greater than 10.3% by weight or less than 3.1% by weight, the brazing filler metal does not allow brazing to be performed at 1100 C or below and brazing at high temperature leads to deterioration of the
qualité et de la résistance à la corrosion du métal de base. quality and corrosion resistance of the base metal.
Si augmente la résistance mécanique du métal d'apport de brasage. If increases the mechanical resistance of the brazing filler metal.
Avec un pourcentage de Si supérieur à 6,9 % en poids, le métal d'apport de brasage est cassant et sujet à oxydation. Avec un pourcentage de Si inférieur à 1,7 % en poids, le métal d'apport de brasage présente une faible résistance With a Si percentage greater than 6.9% by weight, the brazing filler metal is brittle and subject to oxidation. With a Si percentage of less than 1.7% by weight, the brazing filler metal has a low resistance
mécanique et est sujet à des fissures (après brasage). mechanical and is subject to cracks (after soldering).
Le métal d'apport de brasage concernant le second mode de mise en oeuvre de la présente invention présente un point de fusion bas, entre 890 et 980 C et, par suite, permet au brasage d'être mis en oeuvre entre 950 et 1050 C avec des caractéristiques de mouillabilité améliorées sans affecter la The brazing filler metal relating to the second embodiment of the present invention has a low melting point, between 890 and 980 C and, consequently, allows the brazing to be implemented between 950 and 1050 C with improved wettability characteristics without affecting the
résistance de la brasure.solder resistance.
Le métal d'apport de brasage selon la présente invention peut être utilisé sous la forme de poudre, de pâte, de feuilles ou de plaques lorsqu'il est appliqué sur la partie à braser. En outre, il peut être utilisé à basse température de brasage et, par suite, il permet d'effectuer un brasage en continu dans un four sous atmosphère réductrice. Le métal d'apport de brasage appartenant au seconde mode de mise en oeuvre de la présente invention est utilisé pour le brasage de refroidisseurs EGR The brazing filler metal according to the present invention can be used in the form of powder, paste, sheets or plates when it is applied to the part to be brazed. In addition, it can be used at low brazing temperature and, as a result, it allows continuous brazing to be carried out in an oven under a reducing atmosphere. The brazing filler metal belonging to the second embodiment of the present invention is used for brazing EGR coolers
multi-tubulaires et de refroidisseurs EGR du type à plaques. multi-tubular and plate type EGR coolers.
En ce qui concerne le matériau et les dimensions des composants des refroidisseurs EGR multi-tubulaires, de même que les plaques planes et les plaques ondulées des refroidisseurs EGR du type à plaques, la même explication que donnée ci-dessus pour le premier mode de mise en oeuvre est applicable. With regard to the material and dimensions of the components of multi-tubular EGR coolers, as well as the flat plates and corrugated plates of plate type EGR coolers, the same explanation as given above for the first mode of placing implemented is applicable.
EXEMPLESEXAMPLES
L'invention va être décrite en référence aux exemples et aux exemples comparatifs. The invention will be described with reference to the examples and comparative examples.
EXEMPLE 1EXAMPLE 1
Un métal d'apport de brasage spécifié plus loin a été utilisé pour braser un refroidisseur EGR multi-tubulaire (pour un véhicule diesel) comprenant des bouchons d'extrémité en moulage de précision (constitué de SCS13), des plaques tubulaires, un carter, et des tubes d'échange de chaleur (réalisés en SUS304). Le carter contient 30 tubes d'échange de chaleur ayant chacun un A brazing filler metal specified below was used to braze a multi-tubular EGR cooler (for a diesel vehicle) comprising end caps in precision casting (consisting of SCS13), tubular plates, a casing, and heat exchange tubes (made in SUS304). The housing contains 30 heat exchange tubes each having a
diamètre externe de 6,35 mm et une longueur de 250 mm. external diameter of 6.35 mm and a length of 250 mm.
Composition du métal d'apport: Cr: 25 % en poids, P: 8 % en poids, Composition of the filler metal: Cr: 25% by weight, P: 8% by weight,
Si: 6 % en poids, Ni: le reste.If: 6% by weight, Ni: the rest.
Le métal d'apport de brasage (sous la forme de poudre) a été mélangé à un liant pour être mis sous forme d'une pâte. Le brasage a été opéré de manière continue dans un four sous atmosphère d'hydrogène à 1100 C. Le refroidisseur EGR obtenu par brasage de cette façon a été testé quant à sa résistance à la corrosion par de l'acide sulfurique à 5 % comme suit Acide sulfurique: 5 % en poids (dilué dans de l'eau distillée) Température de la solution: 80 C Procédé: immersion dans la solution (avec agitation) Appréciation: par mesure de la perte due à la corrosion après immersion The brazing filler metal (in powder form) was mixed with a binder to form a paste. Brazing was carried out continuously in an oven under a hydrogen atmosphere at 1100 C. The EGR cooler obtained by brazing in this way was tested for its resistance to corrosion by 5% sulfuric acid as follows Sulfuric acid: 5% by weight (diluted in distilled water) Temperature of the solution: 80 C Method: immersion in the solution (with stirring) Assessment: by measuring the loss due to corrosion after immersion
pendant 24 heures.for 24 hours.
Les résultats du tests sont illustrés par les figures 1 et 2. The test results are illustrated in Figures 1 and 2.
Il est à noter que suivant les figures 1 et 2, une très légère corrosion est survenue dans le métal d'apport de brasage et le métal de base dans lequel le métal d'apport de brasage s'est diffusé. Il a été conclu que le métal d'apport de brasage dans cet exemple présente une résistance supérieure à la corrosion It should be noted that according to FIGS. 1 and 2, very slight corrosion has occurred in the brazing filler metal and the base metal in which the brazing filler metal has diffused. It was concluded that the brazing filler metal in this example exhibits superior corrosion resistance
par l'acide sulfurique.with sulfuric acid.
EXEMPLE 2EXAMPLE 2
Un brasage avec deux sortes de métaux d'apport de brasage (tous les deux sous forme d'une pâte) a été réalisé comme suit sur le même Brazing with two kinds of brazing filler metals (both in the form of a paste) was carried out as follows on the same
refroidisseur EGR que dans l'exemple 1. EGR cooler as in Example 1.
Le premier métal d'apport de brasage est le même que celui de I'exemple 1. Le second métal d'apport de brasage est composé de Cr (12 % en poids), de P (8 % en poids) et de Ni (le reste). Ils ont été appliqués successivement en deux couches. Le rapport de la première couche sur la seconde est de 90/10 en pourcentage en poids. Le brasage a été effectué en continu dans un four sous atmosphère d'hydrogène à 1100 C. Le refroidisseur EGR obtenu par brasage de cette manière a été testé quant à sa résistance à la corrosion par de l'acide sulfurique à 5 % de la même manière que dans The first brazing filler metal is the same as that of Example 1. The second brazing filler metal is composed of Cr (12% by weight), P (8% by weight) and Ni ( the rest). They were applied successively in two coats. The ratio of the first layer to the second is 90/10 as a percentage by weight. The brazing was carried out continuously in an oven under a hydrogen atmosphere at 1100 C. The EGR cooler obtained by brazing in this way was tested for its resistance to corrosion by sulfuric acid at 5% of the same way that in
l'exemple 1. Les résultats sont représentés sur les figures 1 et 3. Example 1. The results are shown in Figures 1 and 3.
Il est à noter d'après les figures 1 et 3 qu'une légère corrosion est survenue dans le métal d'apport de brasage et le métal de base dans lequel le métal d'apport de brasage s'est diffusé. Il a été conclu que le métal d'apport de brasage dans cet exemple présente une résistance à la corrosion par l'acide It should be noted from Figures 1 and 3 that slight corrosion has occurred in the brazing filler metal and the base metal in which the brazing filler metal has diffused. It was concluded that the brazing filler metal in this example has resistance to acid corrosion
sulfurique supérieure.higher sulfuric.
EXEMPLE COMPARATIF 1COMPARATIVE EXAMPLE 1
Un brasage avec un métal d'apport de brasage de la composition suivante a été réalisé comme suit sur le même refroidisseur EGR que dans Brazing with a brazing filler metal of the following composition was carried out as follows on the same EGR cooler as in
l'exemple 1:Example 1:
Cr (7 % en poids), B (3 % en poids), Si (4% en poids), Fe (3 % en Cr (7% by weight), B (3% by weight), Si (4% by weight), Fe (3% by
poids), Ni (le reste).weight), Ni (the rest).
Ce métal d'apport de brasage est celui désigné par BNi-2 dans JIS Z3265. Après mélange avec un liant, le métal d'apport de brasage sous forme de pâte a été utilisé pour un brasage en continu à 1 070 C dans un four sous This brazing filler metal is the one designated by BNi-2 in JIS Z3265. After mixing with a binder, the brazing filler metal in the form of a paste was used for continuous brazing at 1070 ° C. in an oven under
atmosphère d'hydrogène.hydrogen atmosphere.
Le refroidisseur EGR obtenu par brasage de cette manière a été testé quant à sa résistance à la corrosion par de l'acide sulfurique à 5 % de la même manière que dans l'exemple 1. Les résultats sont représentés sur les figures 1 The EGR cooler obtained by brazing in this way was tested for its resistance to corrosion with 5% sulfuric acid in the same way as in Example 1. The results are shown in Figures 1
et4.and4.
On note d'après les figures 1 et 4 qu'une corrosion s'est manifestée sur le métal d'apport de brasage et sur le métal de base dans lequel le métal d'apport de brasage s'est diffusé. Cette corrosion est due au bore qui s'est It is noted from FIGS. 1 and 4 that corrosion has appeared on the brazing filler metal and on the base metal in which the brazing filler metal has diffused. This corrosion is due to the boron which has
diffusé dans le métal de base.diffused in the base metal.
EXEMPLE 3EXAMPLE 3
Un brasage avec un métal d'apport de brasage de la composition ci- Brazing with a brazing filler metal of the above composition
après a été réalisé comme suit sur le même refroidisseur EGR que dans after was carried out as follows on the same EGR cooler as in
l'exemple 1:Example 1:
Cr (23,8 % en poids), P (7,3 % en poids), Si (4,5 % en poids), Ni (le Cr (23.8% by weight), P (7.3% by weight), Si (4.5% by weight), Ni (the
reste).rest).
Ce métal d'apport de brasage présente un point de fusion entre 890 et This brazing filler metal has a melting point between 890 and
950 C.950 C.
Après un mélange avec un liant, le métal d'apport de brasage sous forme d'une pâte a été utilisé pour réaliser un brasage en continu à 1040 C After mixing with a binder, the brazing filler metal in the form of a paste was used to carry out continuous brazing at 1040 C.
dans un four sous atmosphère d'hydrogène. in an oven under a hydrogen atmosphere.
Le refroidisseur EGR obtenu par un brasage selon cette manière a été testé quant à sa résistance à la corrosion par de l'acide sulfurique à 5 % de la The EGR cooler obtained by brazing in this way has been tested for its resistance to corrosion by sulfuric acid at 5% of the
même manière que dans l'exemple 1. same as in Example 1.
Les résultats sont illustrés par les figures 5 et 6. La figure 5 est comparée aux résultats de l'exemple comparatif 1 pour faciliter la compréhension. On observe d'après les figures 5 et 6 qu'une très légère corrosion s'est manifestée sur le métal d'apport de brasage ainsi que sur le métal de base dans lequel le métal d'appoint de brasage s'est diffusé. On en conclut que le métal d'apport de brasage dans cet exemple présente une résistance supérieure à la corrosion par l'acide sulfurique. Comme mentionné ci-dessus, le métal d'apport de brasage de la présente invention permet un brasage entre 1060 et 120 C, ce qui est proche de la température de brasage de l'alliage BNi-2 mentionné dans JIS Z3265. Egalement, le métal d'apport de brasage selon la présente invention présente un point de fusion entre 890 et 980 C qui est proche de celui de BNi-7 et permet un brasage à une température inférieure à 1000 C. Par suite, le métal d'apport de brasage suivant la présente invention améliore la résistance à la corrosion du métal de base sans le détériorer, en outre, il présente un bonne résistance à l'oxydation et une bonne résistance à la corrosion par l'acide sulfurique. Il a une résistance mécanique élevée, une bonne résistance à la chaleur et de bonnes propriétés de mouillabilité. Il est The results are illustrated in Figures 5 and 6. Figure 5 is compared to the results of Comparative Example 1 to facilitate understanding. It is observed from FIGS. 5 and 6 that a very slight corrosion has appeared on the brazing filler metal as well as on the base metal in which the brazing auxiliary metal has diffused. It is concluded from this that the brazing filler metal in this example exhibits superior resistance to corrosion by sulfuric acid. As mentioned above, the brazing filler metal of the present invention allows brazing between 1060 and 120 C, which is close to the brazing temperature of the BNi-2 alloy mentioned in JIS Z3265. Also, the brazing filler metal according to the present invention has a melting point between 890 and 980 C which is close to that of BNi-7 and allows brazing at a temperature below 1000 C. As a result, the metal d 'brazing contribution according to the present invention improves the corrosion resistance of the base metal without damaging it, in addition, it has good resistance to oxidation and good resistance to corrosion by sulfuric acid. It has high mechanical strength, good heat resistance and good wettability properties. It is
utilisé pour réaliser par brasage des refroidisseurs EGR solides. used for brazing solid EGR coolers.
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Effective date: 20180928 |