MX2014010902A

MX2014010902A - Un concepto novedoso de soldadura fuerte.

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Publication number: MX2014010902A
Application number: MX2014010902A
Authority: MX
Inventors: Per Sjödin; Kristian Walter
Original assignee: Alfa Laval Corp Ab
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-15
Also published as: CA2868227C; CN104203487A; AU2013241720B2; CN104203488B; PH12014502000B1; PL2830821T3; CA2864958C; BR112014023761B1; CA2868635C; SI2830818T1; RU2014143253A; BR112014023762B1; EP2830818A1; KR102071484B1; AP2014007938A0; US10421141B2; WO2013144222A1; CL2014002567A1; AU2013241803A1; ES2617219T3

Abstract

La presente invención se refiere a una mezcla de por lo menos una fuente de boro y por lo menos una fuente de silicio, en donde la mezcla comprende boro y silicio en una relación en peso de boro a silicio dentro de un intervalo de aproximadamente 5:100 a aproximadamente 2:1, en donde el silicio y el boro están presentes en la mezcla en por lo menos 25% en peso, y en donde la por lo menos una fuente de boro y la por lo menos una fuente de silicio están libres de oxígeno excepto por las cantidades inevitables de oxígeno contaminante, y en donde la mezcla es una mezcla mecánica de polvos, y en donde las partículas en los polvos tienen un tamaño de partícula promedio menor que 250 m. La presente invención se refiere además a una composición que comprende la mezcla de un sustrato aplicado con la mezcla, un método para proveer un producto soldado con soldadura fuerte, y usos.

Description

UN CONCEPTO NOVEDOSO DE SOLDADURA FUERTE La presente invención se refiere a un concepto novedoso de soldadura fuerte, una mezcla, una composición, un producto. La presente invención se refiere además a un método para proveer un producto soldado con soldadura fuerte, a un producto soldado con soldadura fuerte obtenido por el método, y a sus usos.

Antecedentes de la invención Hoy en día existen diferentes métodos de unión para unir entre si aleaciones que tienen temperaturas de fusión altas. Por la alta temperatura se entiende una temperatura de fusión superior a 900 °C. Un método común que se utiliza es la soldadura. La soldadura se refiere a un método en donde el material de base con o sin material adicional se funde, es decir, la creación de un producto fundido mediante fusión y re-solidificación. Otro método de unión es la soldadura fuerte. Durante el proceso de soldadura fuerte, un llenador de soldadura fuerte se añade al material de base, y el llenador de soldadura fuerte se funde durante el proceso a una temperatura por arriba de 450 °C, es decir, formando una interfaz liquida, a una temperatura menor que la temperatura de liquidus del material de base que ha de ser unido. Cuando se suelda con soldadura fuerte, la interfaz liquida debe tener buena humectación y flujo. La soldadura blanda es un proceso en el cual dos o más artículos de metal se unen entre sí por fusión y flujo de un metal de llenador, es decir, una soldadura, en la unión, la soldadura teniendo un punto de fusión más bajo que la pieza de trabajo. En la soldadura fuerte, el metal del llenador se funde a una temperatura más alta que la soldadura, pero el metal de la pieza de trabajo no se funde. La distinción entre soldadura blanda y soldadura fuerte se basa en la temperatura de fusión de la aleación del llenador. Una temperatura de 450°C normalmente se usa como un punto de delineado práctico entre la soldadura blanda y la soldadura fuerte.

Cuando se suelda con soldadura fuerte, un llenador de soldadura fuerte se aplica en contacto con el espacio o el espacio libre entre el material de base que se ha de unir. Durante el proceso de calentamiento, el llenador de soldadura fuerte se funde y llena el espacio que se 'ha de unir. En el proceso de soldadura fuerte, hay tres etapas principales, la primera etapa se llama la etapa física. La etapa física incluye humectación y flujo del llenador de soldadura fuerte. La segunda etapa normalmente ocurre a una temperatura de unión dada. Durante esta etapa hay una interacción sólido-líquido, que va acompañada de transferencia de masa sustancial. El volumen del material de base que se une inmediatamente al metal de llenador líquido se disuelve o reacciona con el metal de llenador en esta etapa. Al mismo tiempo, una pequeña cantidad de elementos de las fases liquidas penetra en el material de base sólido. Esta redistribución de componentes en el área de unión da por resultado cambios a la composición de metal de llenador, y algunas veces, el inicio de la solidificación del metal de llenador. La última etapa, que traslapa la segunda, se caracteriza por la formación de la microestructura de unión final y progresa durante la solidificación y enfriamiento de la unión.

Un método estrechamente relacionado con la soldadura y la soldadura fuerte es la soldadura fuerte por difusión (DFB) también llamada unión de fase liquida transitoria (TLP) , o unión por difusión activada (ADB) . Algunas veces, la unión por difusión se menciona, pero la unión por difusión se refiere a soldadura fuerte por difusión o soldadura por difusión y ahora la unión por difusión se considera que es un término no estándar.

La soldadura fuerte por difusión (DFB) , unión de fase liquida transitoria (TLP) , o unión por difusión activada (ADB) es un proceso que funde, o une, metales calentándolos a una temperatura de soldadura fuerte adecuada a la cual un metal de llenador previamente colocado se fundirá o fluirá por atracción capilar o una fase liquida se formará in situ entre dos superficies en contacto una con otra. En cualquier caso, el metal de llenador se difunde en el material de base hasta que las. propiedades físicas y mecánicas de la unión se vuelven casi idénticas a las del metal de base. Dos aspectos críticos de DFB, TLP o ADB son que: - un líquido debe formarse y volverse activo en el área de unión; y - difusión extensa de los elementos del metal de llenador en el material de base debe ocurrir.

Las formas de obtener una unión cercana a o la misma que aquella obtenida cuando se usa DFB, TLP o ADB, pero tiene la ventaja de soldadura fuerte, v.gr., que tiene la posibilidad de soldar espacios más grandes, etc., es mediante el uso de una técnica de soldadura fuerte y llenadores de soldadura fuerte descrita por los documentos WO 2002/38327, WO 2008/060225 y WO 2008/060226. Al usar un llenador de soldadura fuerte, es decir, una aleación de soldadura fuerte, con una composición cercana al material de base pero con depresores de punto de fusión añadidos, v.gr., silicio y/o boro y/o fósforo. Al hacer esto, la unión de soldadura fuerte tendrá una composición cercana a la del material de base después de soldaf con soldadura fuerte ya que el llenador de soldadura fuerte tiene una composición similar a la del material de base, el llenador de soldadura fuerte se mezcla con el material de base debido a la disolución del material de base y los depresores del punto de fusión se difunden en el material de base.

Hay muchas razones para seleccionar un cierto método de unión, tal como costo, productividad, seguridad, velocidad y propiedades del producto unido. Módulos E estrechamente relacionados reducirán el riesgo de esfuerzos altos en el material con módulos E más alto cuando se carga el material. Cuando el coeficiente de expansión térmica es similar, el resultado reducirá los esfuerzos térmicamente inducidos. Cuando el potencial electroquímico es similar, el resultado incrementará el riesgo de corrosión.

El uso de llenadores, es decir, aleaciones, cuando se unen metales de base, es un proceso complicado. El llenador tiene que estar en una forma que se podría aplicar al metal de base antes de calentar. Usualmente, los llenadores son partículas adecuadamente producidas por atomización, pero los llenadores también pueden estar en forma de chapas producidas por "rotación de fusión", es decir, solidificación rápida (RS) . Con respecto a RS, sólo un número limitado de las composiciones son posibles de producir por RS . El número de composiciones que se pueden hacer como partículas, es decir, polvo, es mayor y la producción normal de polvos es por atomización. Cuando los llenadores están en forma de polvos, entonces a menudo se combinan con aglutinantes para formar una pasta, que se podría aplicar al metal de base en cualquier forma adecuada. La producción de chapas o la producción de polvos de aleación son procesos complicados y por lo tanto costosos. Cuando se usan polvos, los polvos se aplican adecuadamente en forma de una pasta como se mencionó antes, esto añadirá un paso adicional al proceso ya que la pasta necesita ser mezclada con los aglutinantes y otros componentes, que son benéficos para las propiedades de la pasta. Para ambos procesos, se lleva a cabo una mayor cantidad de trabajo para obtener la forma, propiedades, forma y composición correctas del llenador antes de la fusión y unión .

La invención Un propósito para la invención es reducir los pasos del proceso cuando se unen sustratos de materiales precursores. Otro propósito es simplificar la unión de los materiales precursores y por lo tanto reducir costos.

Si es posible, cuando se seleccionen los llenadores de soldadura fuerte, una composición cercana al material precursor es benéfica, ya que el material precursor se ha seleccionado para los propósitos del producto. Si fuera posible y el costo no fuera un limite, se desarrollaría mejor un llenador de soldadura fuerte para cada material precursor. Por lo tanto, otro propósito con la invención es reducir el número necesario de llenadores de soldadura fuerte.

Por consiguiente, la presente invención provee una solución a los problemas técnicos y propósitos por el concepto novedoso e inventivo de soldadura fuerte. El primer aspecto se refiere a una mezcla de por lo menos una fuente de boro y por lo menos una fuente de silicio, en donde la mezcla comprende boro y silicio en una relación en peso de boro a silicio dentro de un intervalo de aproximadamente 3:100 p/p a aproximadamente 100:3 p/P preferiblemente dentro de un intervalo de aproximadamente 5:100 p/p a aproximadamente 2:1 p/p, muy preferiblemente de aproximadamente 5:100 p/p a aproximadamente 1:1 p/p, en donde el silicio y el boro están presentes en la mezcla en por lo menos 25% en peso, preferiblemente el silicio y el boro están presentes en la mezcla en por lo menos 35% en peso. La por lo menos una fuente de boro y la por lo menos una fuente de silicio son libres de oxigeno excepto por las cantidades inevitables de oxigeno contaminante, y en donde la mezcla es mezcla mecánica de polvos y partículas en los polvos puede tener un tamaño de partícula promedio menor que 250 µ??, preferiblemente las partículas en los polvos tienen un tamaño de partícula promedio menor que 160 µt?, muy preferiblemente la partícula tiene un tamaño de partícula promedio menor que 100 ym.

Una mezcla de la presente invención es ventajosa porque provee posibilidades para obtener uniones entre sustratos. Las uniones obtenidas son de material similar que el material (es) de los sustratos excepto que las uniones contienen cantidades adicionales de los elementos de la mezcla. Al permitir la formación de uniones del material en los sustratos de conformidad con el concepto novedoso de soldadura fuerte, los riesgos de corrosión se pueden evitar o por lo menos reducir ya que habrá menos diferencias entre el material en las uniones y el sustrato en comparación con cuando se usan materiales de soldadura fuerte comerciales.

Los sustratos se refieren a partes de un producto obtenible, las partes podrían ser, por ejemplo pero sin limitarse a, partes gruesas tales como separadores o decantadores, etc., o partes delgadas tales como placas o bobinas. Los sustratos podrían ser cualesquiera partes que fueran unidas o revestidas. Los sustratos también podrían ser piezas de trabajo. Los sustratos son de materiales precursores, es decir, material que ha de ser soldado por soldadura fuerte. Los materiales precursores se refieren a metales precursores o aleaciones precursoras, dicho metal precursor o aleaciones precursoras son adecuadas para soldadura fuerte. Ejemplos de materiales precursores, se pueden encontrar en la tabla 1, la invención no está limitada a los ejemplos en la tabla 1.

El material precursor puede ser una aleación que comprende elementos tales como hierro (Fe), cromo (Cr) , níquel (Ni) , molibdeno (Mo) , manganeso ( n) , cobre (Cu) , cobalto (Co) , etc. Ejemplos de dichas aleaciones se encuentran en la lista de la tabla 1, los materiales precursores no se limitan a la lista y son sólo ejemplos de posible materiales precursores.

Tabla 1 Material precursor se refiere a un metal o una aleación. Aleación se define como una asociación intima o compuesto de dos o más elementos, la aleación poseyendo un grado marcado de todas ' o la mayoría de aquellas características comúnmente descritas como metálicas. Las aleaciones son compuestos no simples mezclas. Un metal se refiere a un elemento que tiene propiedades metálicas.

Los compuestos son combinaciones de dos o más elementos. Vidrio, acero, óxido de hierro son compuestos en donde cada átomo es atraído por todos los átomos adyacentes para hacer un sólido uniforme o muy cercano a uniforme, . dichos cuerpos claramente no son simples mezclas mecánicas, compuestos químicos de composición variable o indefinida tal como silicatos, polímeros son químicamente combinados pero son compuestos de composiciones variables.

Sin estar limitado a cualquier teoría específica, los inventores creen que la presencia de boro provee humectabilidad y reducción del punto de fusión, y el silicio provee reducción del punto de fusión.

Una fuente de boro se refiere a boro elemental (B) , una aleación o compuesto que contiene boro.

Una fuente de silicio se refiere a silicio elemental (Si) , una aleación o compuesto que contiene silicio .

Una mezcla mecánica de polvos se refiere a mezclado mecánico de dos o más componentes. La mezcla mecánica de polvos son partículas de diferentes fuentes, cada partícula es una fuente de boro o bien una fuente de silicio.

Oxígeno contaminante se refiere a cantidades inevitables de oxígeno que por ejemplo está contenido en grados técnicos, etc., de una fuente de silicio o de una fuente de boro, y la cantidad puede ser tan alta como 5% en peso oxígeno en la fuente de boro y tan alta como 5% en peso en la fuente de silicio. El oxígeno contaminante puede ser tan alto como 10% en peso.

La cantidad de silicio y boro en la mezcla depende de la pureza del silicio y boro, pero también del tipo de fuente de silicio o fuente de boro que están contenidas en la mezcla. Por ejemplo, si la fuente de silicio es Fe-Si el Fe es pesado y la cantidad de silicio y boro será más baja. En la tabla 2 hay algunos ejemplos.

Tabla 2 De conformidad con un ejemplo, la mezcla de por lo menos una fuente de boro y por lo menos una fuente de silicio comprende boro y silicio en una relación en peso de boro a silicio dentro de un intervalo de aproximadamente 5:100 a aproximadamente 2:1, preferiblemente de aproximadamente 5:100 a aproximadamente 1:1, en donde el silicio y el boro están presentes en la mezcla en por lo menos 50% en peso, preferiblemente el silicio y el boro están presentes en la mezcla en por lo menos 60% en peso, muy preferiblemente silicio y boro están presentes en la mezcla en por lo menos 70% en peso, muy preferiblemente aún silicio y boro están presentes en la mezcla en por lo menos 80% en peso, y en donde la por lo menos una fuente de boro y la por lo menos una fuente de silicio están libres de oxigeno excepto por las cantidades inevitables de oxigeno contaminante, y en donde la mezcla es una mezcla mecánica de polvos y las partículas en los polvos tienen un tamaño de partícula promedio menor que 160 µp? Una ventaja de un tamaño de partícula menor que 250 µp? es la capacidad para distribuir la mezcla tan uniformemente como sea posible en el sustrato.

Una ventaja de una relación en peso de boro a silicio dentro de un intervalo de aproximadamente 5:100 a aproximadamente 2:1 es que la aleación de soldadura fuerte obtenida tendrá humectabilidad y por lo tanto buen flujo. El buen flujo es una ventaja cuando la soldadura fuerte se une porque la aleación de soldadura fuerte obtenida fluirá desde las áreas en donde la aleación de soldadura fuerte se obtiene y fluye al área de la unión.

De conformidad con otro ejemplo, la mezcla es de por lo menos una fuente de boro y por lo menos una fuente de silicio, en donde la mezcla comprende boro y silicio en una relación en peso de boro a silicio dentro de un intervalo de aproximadamente 1:10 a aproximadamente 7:10, en donde el silicio y el boro están presentes en la mezcla en por lo menos 25% en peso, preferiblemente el silicio y el boro están presentes en la mezcla en por lo menos 35% en peso. La por lo menos una fuente de boro y la por lo menos una fuente de silicio están libres de oxígeno excepto por las cantidades inevitables de oxíqeno contaminante, y en donde la mezcla es una mezcla mecánica de polvos y las partículas en los polvos tienen un tamaño de partícula promedio menor que 160 µta, preferiblemente menor que 100 µp\.

De conformidad con otro ejemplo, la mezcla puede ser de por lo menos una fuente de boro y por lo menos una fuente de silicio, en donde la mezcla comprende boro y silicio en una relación en peso de boro a silicio dentro de un intervalo de aproximadamente 15:100 a aproximadamente 4:10, en donde el silicio y el boro están presentes en la mezcla en por lo menos 25% en peso, preferiblemente el silicio y el boro están presentes en la mezcla en por lo menos 35% en peso. La por lo menos una fuente de boro y la por lo menos una fuente de silicio están libres de oxigeno excepto por las cantidades inevitables de oxigeno contaminante, y en donde la mezcla es una mezcla mecánica de polvos y las partículas en los polvos tienen un tamaño de partícula menor que 160 µ??, preferiblemente menor que 100 µ?t?.

De conformidad con otro ejemplo, la mezcla puede ser de por lo menos una fuente de boro y por lo menos una fuente de silicio, en donde la mezcla comprende boro y silicio en una relación en peso de boro a silicio dentro de un intervalo de aproximadamente 3:100 a aproximadamente 100:3, preferiblemente dentro de un intervalo de aproximadamente 5:100 a aproximadamente 1:1, en donde el silicio y el boro están presentes en la mezcla dentro de un intervalo de aproximadamente 40% en peso a aproximadamente 100% en peso, preferiblemente el silicio y el boro están presentes en la mezcla dentro de un intervalo de aproximadamente 45% en peso a aproximadamente 100% en peso. La por lo menos una fuente de boro y la por lo menos una fuente de silicio están libres de oxígeno excepto por las cantidades inevitables de oxígeno contaminante, y en donde la mezcla es una mezcla mecánica de polvos y las partículas en los polvos tienen un tamaño de partícula promedio menor que 160 µp?, preferiblemente menor que 100 µp?.

De conformidad con un ejemplo, la mezcla puede ser de por lo menos una fuente de boro y por lo menos una fuente de silicio, en donde la mezcla comprende boro y silicio en una relación en peso de boro a silicio dentro de un intervalo de aproximadamente 1:10 a aproximadamente 7:10, en donde el silicio y el boro están presentes en la mezcla dentro de un intervalo de aproximadamente 40% en peso a aproximadamente 100% en peso, preferiblemente el silicio y el boro están presentes en la mezcla dentro de un intervalo de aproximadamente 45% en peso a aproximadamente 100% en peso. La por lo menos una fuente de boro y la por lo menos una fuente de silicio están libres de oxígeno excepto por las cantidades inevitables de oxígeno contaminante, y en donde la mezcla es una mezcla mecánica de polvos y las partículas en los polvos tienen un tamaño de partícula promedio menor que 160 ym, preferiblemente el tamaño de partícula promedio es menor que 100 ym, muy preferiblemente menor que 50 ym.

De conformidad con otro ejemplo, la mezcla puede ser de por lo menos una fuente de boro y por lo menos una fuente de silicio, en donde la mezcla comprende boro y silicio en una relación en peso de boro a silicio dentro de un intervalo de aproximadamente 15:100 a aproximadamente 4:10, en donde el silicio y el boro están presentes en la mezcla dentro de un intervalo de aproximadamente 40% en peso a aproximadamente 100% en peso, preferiblemente el silicio y el boro están presentes en la mezcla dentro de un intervalo de aproximadamente 45% en peso a aproximadamente 100% en peso. La por lo menos una fuente de boro y la por lo menos una fuente de silicio están libres de oxígeno excepto por las cantidades inevitables de oxígeno contaminante, y en donde la mezcla es una mezcla mecánica de polvos y las partículas en los polvos tienen un tamaño de partícula promedio menor que 160 ym, preferiblemente el tamaño de partícula promedio es menor que 100 ym, muy preferiblemente menor que 50 ym.

De conformidad con un ejemplo, la mezcla es de boro y silicio, en donde la mezcla comprende boro y silicio en una relación en peso de boro a silicio dentro de un intervalo de aproximadamente 1:10 a aproximadamente 7:10, en donde el silicio y el boro están presentes en la mezcla dentro de un intervalo de aproximadamente 40% en peso a aproximadamente 100% en peso, preferiblemente el silicio y el boro están presentes en la mezcla dentro de un intervalo de aproximadamente 45% en peso a aproximadamente 100% en peso. La por lo menos una fuente de boro y la por lo menos una fuente de silicio están libres de oxigeno excepto por las cantidades inevitables de oxigeno contaminante, y en donde la mezcla es una mezcla mecánica de polvos y las partículas en los polvos tienen un tamaño de partícula promedio menor que 160 µ??, preferiblemente el tamaño de partícula promedio es menor que 100 µ??, muy preferiblemente menor que 50 ym.

De conformidad con un ejemplo, la por lo menos una fuente de silicio se puede seleccionar del grupo que consiste de silicio elemental (Si) , una aleación o compuesto que contiene silicio. La fuente de silicio puede ser pura o ser de grado técnico.

De conformidad con otro ejemplo, la por lo menos una fuente de boro se puede seleccionar del grupo que consiste de elemental boro (B) , una aleación o compuesto que contiene boro. La fuente de boro puede ser pura o ser de grado técnico.

De conformidad con otro ejemplo, la por lo menos una fuente de boro se puede seleccionar de, pero sin limitarse a, boro elemental, carburos de boro, boruros de níquel o boruros de silicio. La por lo menos una fuente de silicio se puede seleccionar de, pero sin limitarse a, silicio elemental, ferro silicio, siliciuros de hierro, carburos de hierro o boruros de hierro.

De conformidad con otro ejemplo, la por lo menos una fuente de boro se puede seleccionar de boro elemental, B4C, B4Si, B3Si, NiB, y FeB, y la por lo menos una fuente de silicio se puede seleccionar de silicio elemental, FeSi, SiC, y B4Si, B3Si.

De conformidad con un ejemplo, la mezcla puede ser una mezcla mecánica de polvos. Una mezcla se define como el mezclado mecánico de dos o más componentes. De conformidad con el primer aspecto, una mezcla es una mezcla mecánica o mixtura mecánica de dos o más polvos, es decir, una mezcla de polvo de "fuente de silicio" y polvo de "fuente de boro".

El segundo aspecto se refiere a una composición que comprende la mezcla de conformidad con el primer aspecto de la invención.

De conformidad con un ejemplo, la composición además puede comprender polvos de un material precursor en combinación con cualquiera de los ejemplos de la mezcla de conformidad con el primer aspecto.

Un material precursor se refiere a un metal o aleación que es adecuada para soldadura fuerte como se mencionó antes. Como un ejemplo, el material precursor puede comprender cualquier metal como se muestra en la tabla 2.

De conformidad con otro ejemplo, la composición también puede comprender polvos de un material precursor, en donde el material precursor está presente en una cantidad menor que 75% en peso calculada sobre el peso total de silicio, boro y material precursor. Dicha composición provee material precursor adicional cuando se obtiene la aleación de soldadura fuerte durante el proceso de aleación. Cuando la soldadura fuerte, por ejemplo partes delgadas o placas delgadas, el material precursor adicional puede disminuir o reduce el riesgo de quemado a través de las placas o las partes, como se ve en los ejemplos experimentales más adelante .

De conformidad con otro ejemplo, la composición además comprende polvos de una aleación de soldadura fuerte.

Una aleación de soldadura fuerte se refiere a un material precursor que es aleado con depresores de punto de fusión, y por lo tanto recibidos un punto de fusión más bajo que el material precursor.

De conformidad con un ejemplo adicional, la composición además comprende por lo menos un aglutinante seleccionado de solventes, agua, aceites, geles, lacas, barniz, polímeros, cera o combinaciones de los mismos.

Como un ejemplo, el aglutinante se puede seleccionar de poliésteres, polietilenos , polipropilenos, polímeros acrílicos, polímeros (met ) acrílicos, alcoholes polivinílieos , acetatos de polivinilo, poliestirenos, ceras.

De conformidad con un ejemplo adicional, el aglutinante puede ser un poliéster, una cera o combinaciones de los mismos.

De conformidad con un ejemplo adicional, la composición es una pintura o la composición es una pasta o la composición es una dispersión.

De conformidad con un ejemplo adicional, el aglutinante es un gel, y la composición es una pasta.

Una ventaja cuando la composición es una pasta es que la pasta se puede aplicar fácilmente a áreas seleccionadas en el sustrato.

De conformidad con un ejemplo adicional, el aglutinante es una laca o un barniz, y la composición es una pintura .

Una ventaja de una composición que es una pintura es que la pintura se puede distribuir fácilmente sobre la superficie del sustrato y adherirse a la superficie y por lo tanto se puede manejar, por ejemplo, durante la transportación, prensado, corte, etc.

De conformidad con un ejemplo adicional, el aglutinante se selecciona de poliésteres, polietilenos, polipropilenos, polímeros acrílicos, polímeros (met ) acrílieos , alcoholes polivinílieos , acetatos de polivinilo, poliestirenos, ceras o combinaciones de los mismos, y la composición es una pintura o la composición es una pasta.

De conformidad con un ejemplo adicional, el aglutinante se selecciona de poliésteres, polietilenos, polipropilenos, polímeros acrílicos, polímeros (met ) acrílicos , alcoholes polivinílieos , acetatos de polivinilo, poliestirenos , ceras o combinaciones de los mismos, y la composición es una pintura.

De conformidad con un ejemplo adicional, el aglutinante se selecciona de poliésteres, polietilenos, polipropilenos, polímeros acrílicos, polímeros (met ) acrílicos , alcoholes polivinílieos , acetatos de polivinilo, poliestirenos, ceras o combinaciones de los mismos, y la composición es una pasta.

De conformidad con un ejemplo adicional, la mezcla se dispersa en el aglutinante.

De conformidad con un ejemplo adicional, la composición es una dispersión.

Una ventaja cuando la composición es una dispersión, es que el aglutinante se puede evaporar fácilmente después de que la dispersión se aplica sobre la superficie del sustrato. Otra ventaja es que menos carbono adicional se incorpora en la aleación de soldadura fuerte.

El tercer aspecto se refiere también a un producto en donde la composición de conformidad con los ejemplos del segundo aspecto se puede aplicar sobre un sustrato. El sustrato puede ser un material precursor.

Un material precursor puede ser un metal o una aleación, dichos materiales precursores son adecuados para ser soldados por soldadura fuerte como se mencionó antes. Una aleación se define como una asociación intima o compuesto de dos o más elementos, la aleación poseyendo en un grado marcado todas o la mayoría de aquellas características comúnmente descritas como metálicas. Las aleaciones son compuestos no simples mezclas. El boro se clasifica como metaloide y no es un metal. El silicio es un metaloide tetravalente y no un metal. El silicio y el boro pueden ser aleaciones cuando están en un compuesto junto con un elemento de metal .

El sustrato es partes de un producto obtenible, las partes podrían ser por ejemplo pero sin limitarse a partes gruesas tales como partes de separadores o partes de decantadores, etc., o partes delgadas tales como placas o bobinas, es decir, el sustrato podría ser cualesquiera partes que sean unidas o revestidas. El sustrato también podría ser piezas de trabajo.

De conformidad con un ejemplo, el producto comprende un sustrato de un material precursor, dicho material precursor tiene una temperatura de solidus por arriba de 1100 °C, y el producto comprende también una composición de conformidad con cualquiera de los ejemplos de conformidad con el segundo aspecto, en donde por lo menos una parte del sustrato tiene una capa de superficie de la composición .

El concepto nuevo de soldadura fuerte provee, por ejemplo, uniones que se obtienen por una aleación de soldadura, fuerte, dicha aleación de soldadura fuerte se forma en un proceso de fusión del material precursor y una mezcla de boro y silicio. La aleación de soldadura fuerte en forma fundida es transportada por fuerzas capilares al área de la unión principalmente desde áreas vecinas. La temperatura para el concepto de soldadura fuerte está por arriba de 900°C, es decir, por arriba del punto de desalineación entre soldadura blanda y soldadura fuerte. La aleación de soldadura fuerte formada es una aleación que tiene, aparte de los elementos de un material precursor, elementos reductores de temperatura de liquidus . Por lo tanto, la aleación de soldadura fuerte tiene una temperatura de liquidus menor que el material precursor.

De conformidad con un ejemplo la composición se aplica sobre el sustrato, y la cantidad total promedio .de silicio y boro aplicados se aplica en una cantidad promedio menor que 1 mg/mm2, preferiblemente dentro de un intervalo de 0.01 a 1 mg/mm2, muy preferiblemente dentro de un intervalo de 0.02 a 0.8 mg/mm2, muy preferiblemente aún dentro de un intervalo de 0.03 a 0.07 mm/mm2.

De conformidad con otro ejemplo, la cantidad total promedio de silicio y boro aplicados se aplica en una cantidad promedio dentro de un intervalo de 0.06 a 0.3 mg/mm2 cuando el sustrato tiene un espesor < 1 mm.

De conformidad con otro ejemplo, la cantidad total promedio de silicio y boro aplicados se aplica en una cantidad promedio dentro de un intervalo de 0.06 a 1 mg/mm2 cuando el sustrato tiene un espesor > 1 mm.

De conformidad con otro ejemplo, el producto puede ser obtenido aplicando la composición de conformidad con cualquiera de los ejemplos del segundo aspecto, sobre la superficie de un sustrato, dicha composición se puede aplicar como una pintura, o la composición se puede aplicar como una pasta, o la composición se puede aplicar como una dispersión.

De conformidad con otro ejemplo, el producto de conformidad con cualquiera de los ejemplos de conformidad con el tercer aspecto puede ser para soldadura fuerte de uniones entre áreas de contacto de sustratos o el producto puede ser para revestimientos de sustratos, o el producto, puede ser tanto para soldadura fuerte de uniones como para revestimientos de sustrato.

De conformidad con otro ejemplo, el material precursor del producto se puede seleccionar del grupo que consiste de aleaciones a base de hierro, aleaciones a base de níquel, aleaciones a base de cromo, aleaciones a base de cobre y aleaciones a base de cobalto.

De conformidad con un ejemplo, el material precursor puede comprender de aproximadamente 15 a aproximadamente 22% en peso cromo, de aproximadamente 8 a aproximadamente 22% en peso níquel, de aproximadamente 0 a aproximadamente 3% en peso manganeso, de aproximadamente 0 a aproximadamente 1.5% en peso silicio, opcionalmente de aproximadamente 1 a aproximadamente 8% en peso molibdeno, y el resto de hierro, todos los porcentajes en por ciento en peso.

De conformidad con otro ejemplo, el material precursor- puede comprender de aproximadamente 15 a aproximadamente 22% en peso cromo, de aproximadamente 8 a aproximadamente 22% en peso níquel, de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 3% en peso manganeso, de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 1.5% en peso silicio, opcionalmente de aproximadamente 1 a aproximadamente 8% en peso molibdeno, y el resto de hierro, todos los porcentajes en por ciento en peso.

De conformidad con otro ejemplo, el material precursor puede comprender de aproximadamente 15 a aproximadamente 22% en peso cromo, de aproximadamente 8 a aproximadamente 22% en peso níquel, de aproximadamente 1 a aproximadamente 3% en peso manganeso, de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 1.5% en peso silicio, opcionalmente de aproximadamente 1 a aproximadamente 8% en peso molibdeno, y el resto de hierro.

De conformidad con otro ejemplo, el material precursor puede comprender más de 80% en peso de Ni.

De conformidad con otro ejemplo, el material precursor puede comprender más de 50% en peso de Fe, menos de 13% en peso de Cr, menos de 1% en peso de Mo, menos de 1% en peso de Ni y menos de 3% en peso de n.

De conformidad con otro ejemplo, el material precursor puede comprender más de 10% en peso de Cr y más de 60% en peso de Ni.

De conformidad con otro ejemplo, el material precursor puede comprender más de 15% en peso de Cr, más de 10% en peso de Mo, y más de 50% en peso de Ni.

De conformidad con otro ejemplo, el material precursor puede comprender más de 10% en peso de Fe, 0.1 a 30% en peso de Mo, 0.1 a 30% en pesó de Ni, y más de 50% en peso de Co .

De conformidad con otro ejemplo del tercer aspecto, la capa de superficie del material puede ser provista sobre por lo menos un lado de un sustrato o la capa de superficie del material se provee en ambos lados de un sustrato.

De conformidad con otro ejemplo, del tercer aspecto, los sustratos pueden ser bobinas, placas, partes de productos .

De conformidad con otro ejemplo del tercer aspecto, los sustratos pueden ser cortados, formados, prensados o combinaciones de los mismos. De conformidad con otro ejemplo, los sustratos pueden ser placas de intercambiador de calor o placas de reactor o partes de separadores, o partes de decantadores, o partes de válvulas, etc.

Dependiendo de qué materiales precursores se usen, hay diferente material precursor preferido que tiene diferente temperatura de solidus, es decir, el punto de temperatura al cual un material se solidifica. De conformidad con la invención, la temperatura de solidus del material precursor puede estar por arriba de 1100°C. De conformidad con una alternativa de la invención la temperatura de solidus del material precursor puede estar por arriba de 1220°C. De conformidad con otra alternativa de la invención, la temperatura de solidus del material precursor puede estar por arriba de 1250°C. De conformidad con una alternativa adicional de la invención, la temperatura de solidus del material precursor puede estar por arriba de 1300°C.

La capa de superficie se puede aplicar como un polvo de la mezcla o por un medio tal como deposición de vapor física (PVD) , o deposición de vapor química (CVD) . La deposición de vapor física (PVD) es una variedad de deposición al vacío y es un término general usado para describir cualquiera de una variedad de métodos para depositar películas delgadas por la condensación de una forma vaporizada del material de película deseado sobre varias superficies de piezas de trabajo, v.gr. , en obleas semiconductoras. El método de aplicación implica procesos puramente físicos tales como evaporación al vacío a alta temperatura con condensación posterior, o bombardeo de chisporroteo de plasma en vez de implicar una reacción química en la superficie que ha de ser revestida como en la deposición de vapor química. La deposición de vapor química (CVD) es un proceso químico usado para producir materiales sólidos de alto rendimiento y alta pureza. El proceso se usa, por ejemplo, en la industria de semiconductores para producir películas delgadas. En un proceso de CVD típico, la oblea, es decir, el sustrato, se expone a uno o más precursores volátiles, que reaccionan y/o se descomponen en sobre la superficie del sustrato para producir el depósito deseado.

Frecuentemente, también se producen subproductos volátiles, que son removidos por flujo de gas a través de la cámara de reacción.

El cuarto aspecto se refiere a un producto con capa de aleación de soldadura fuerte que comprende una capa de aleación de soldadura fuerte y un sustrato, en donde el producto con capa de aleación de soldadura fuerte se obtiene calentando un producto de conformidad con cualquiera de los ejemplos del tercer aspecto, y en donde la capa de aleación de soldadura fuerte tiene un punto de fusión menor que el punto de fusión del sustrato.

Otro ejemplo se refiere a un producto con capa de aleación de soldadura fuerte, dicho producto con capa de aleación de soldadura fuerte puede comprender una composición de conformidad con cualquiera de los ejemplos del segundo aspecto, dicha composición comprende una mezcla, en donde una capa de aleación de soldadura fuerte se ha obtenido sobre la superficie de el sustrato mediante la aleación de la mezcla con elementos en la superficie del sustrato y calentando el sustrato y la composición a una temperatura mayor que la temperatura de solidus de la aleación de soldadura fuerte obtenida, y que la aleación de soldadura fuerte obtenida puede tener un punto de fusión menor que el punto de fusión del sustrato.

De conformidad con un ejemplo del producto con capa de aleación de soldadura fuerte, los sustratos pueden ser cortados, formados, prensados o combinaciones de los mismos antes de la aplicación de la capa de superficie de la composición, o en donde los sustratos pueden ser cortados, formados, prensados o combinaciones de los mismos después de la aplicación de la capa de superficie de la composición, o en donde los sustratos pueden ser cortados, formados, prensados o combinaciones de los mismos después de obtener la aleación de soldadura fuerte sobre la superficie del metal de base.

El producto con capa de aleación de soldadura fuerte se puede obtener por pre-soldadura fuerte de tal manera que el material precursor y la capa de superficie pueden ser calentados a temperatura mayor que la temperatura de solidus de la aleación de soldadura fuerte obtenida en la capa de soldadura fuerte y menor que la temperatura de solidus del material precursor. Una capa de aleación de soldadura fuerte se obtiene en el material precursor en un paso de pre-soldadura fuerte. La aleación de soldadura fuerte en la capa de superficie puede comprender la mezcla de conformidad con el primer aspecto y elementos del material precursor .

De conformidad con un ejemplo, los productos pueden tener otras formas y la capa de superficie de la mezcla podría ser en un lado del producto, una sola capa de superficie, o en dos lados del producto, capas de superficie dobles, o la mezcla podría ser en varios lados del producto. El producto podría ser cortado, podría ser formado, podría ser prensado o combinaciones de los mismos, antes de la aplicación de la capa de superficie, después de la aplicación de la capa de superficie, o después del paso de pre-soldadura fuerte.

El quinto aspecto se refiere a un método de proveer un producto que tenga por lo menos una unión soldada con soldadura fuerte entre áreas de contacto de sustratos que comprende : Paso (i) aplicar por lo menos una fuente de silicio y por lo menos una fuente de boro en por lo menos un sustrato; Paso (ii) ensamblar los sustratos aplicados con por lo menos un sustrato adicional con o sin fuente de silicio o fuente de boro aplicada; Paso (iii) calentar los sustratos ensamblados a una temperatura de soldadura fuerte por debajo de 1250°C, en un horno al vacio, en un gas inerte, en una atmósfera reductora, o combinaciones de los mismos; y Paso (iv) enfriar los sustratos ensamblados y obtener un producto que tenga por lo menos una unión soldada con soldadura fuerte entre áreas de contacto de los sustratos .

Las áreas de contacto se refieren a las áreas en donde un primer sustrato está en contacto con un segundo sustrato, y en donde se formará una unión durante soldadura fuerte .

El ensamblaje se refiere a apilamiento de por ejemplo placas, pero sin limitarse a las mismas, tales como placas de intercambiador de calor. El ensamblaje además se refiere a ensamblaje de partes.

De conformidad con un ejemplo, el método puede comprender aplicar una mezcla mecánica de por lo menos una fuente de silicio y la por lo menos una fuente de boro.

De conformidad con un ejemplo el método puede comprender que la por lo menos una fuente de silicio y la por lo menos una fuente de boro son las mismas, preferiblemente la fuente de boro y la fuente de silicio are boruros de hierro .

De conformidad, con un ejemplo, el método puede comprender que la por lo menos una fuente de silicio se puede aplicar como una capa en el sustrato, y la por lo menos una fuente de boro se puede aplicar como otra capa en el sustrato .

De conformidad con un ejemplo, el método puede comprender que la por lo menos una fuente de boro se puede aplicar como una primera capa en el sustrato, y la por lo menos una fuente de silicio se puede aplicar como segunda capa sobre la parte superior de la primera capa en el sustrato .

De conformidad con un ejemplo, el método puede comprender que la por lo menos una fuente de boro se puede aplicar como una capa sobre un primer sustrato y por lo menos una fuente de silicio se puede aplicar como una capa sobre un segundo sustrato antes de ensamblar los dos sustratos en el paso (ii) y proveer uniones entre áreas de contacto entre los dos sustratos en el paso (iii).

De conformidad con un ejemplo, el método puede comprender que la por lo menos una fuente de silicio y por lo menos una fuente de boro pueden estar dentro de la misma mezcla, y el silicio y el boro pueden estar presentes en la mezcla dentro del intervalo de 25% en peso a 100% en peso, y que la mezcla es una mezcla mecánica de polvos.

De conformidad con otro ejemplo, el método puede comprender que el paso (i) comprende aplicar una composición que comprende una mezcla de por lo menos una fuente de silicio y por lo menos una fuente de boro, y que la composición se aplica sobre por lo menos parte de una superficie sobre por lo menos un sustrato.

De conformidad con un ejemplo, el método puede comprender que la por lo menos una fuente de silicio y por lo menos una fuente de boro puede ser aplicada sobre uno o más sustratos como una mezcla, en donde la mezcla comprende boro y silicio en una relación en peso de boro a silicio dentro de un intervalo de dentro de un intervalo de aproximadamente 3:100 p/p a aproximadamente 100:3 p/p, preferiblemente una relación en peso de boro a silicio dentro de un intervalo de aproximadamente 5:100 a aproximadamente 1:1. Muy preferiblemente, la mezcla puede tener una relación en peso de boro a silicio dentro de un intervalo de aproximadamente 1:10 a aproximadamente 7:10, y muy preferiblemente aún la mezcla puede tener una relación en peso de boro a silicio dentro de un intervalo de aproximadamente 15:100 a aproximadamente 4:10. El silicio y el boro juntos pueden estar presentes en la mezcla dentro de un intervalo de aproximadamente 25% en peso, preferiblemente de 35% en peso, muy preferiblemente 40% en peso a aproximadamente 100% en peso, muy preferiblemente aún, el silicio y el boro, juntos pueden estar presentes en la mezcla dentro de un intervalo de aproximadamente 45% en peso a aproximadamente 100% en peso.

De conformidad con un ejemplo adicional, el método puede comprender que el paso (i) comprende aplicar la composición como una pintura sobre por lo menos parte de una superficie sobre por lo menos un sustrato.

De conformidad con un ejemplo adicional, el método puede comprender que el paso (iii) comprende calentar los sustratos ensamblados, obtener una fase fundida de aleación de soldadura fuerte en el sustrato (s) y dejar que la fase fundida sea transferida por fuerzas capilares a las áreas de contacto entre los sustratos.

Una fase fundida puede ser la fase que se funde y tiene una temperatura de fusión más baja que el sustrato, y la fase fundida se puede obtener cuando el silicio y el boro se alean con los elementos sobre la superficie del sustrato.

Un ejemplo del método de conformidad con el quinto aspecto, el paso de calentamiento (paso (iii)) comprende calentar el producto a una temperatura de por lo menos 900 °C, preferiblemente de por lo menos 1000°C, muy preferiblemente de por lo menos 1040°C, muy preferiblemente aún de por lo menos 1100°C.

Un ejemplo del método de conformidad con el quinto aspecto, el método comprende un paso antes del paso de aplicación, es decir, paso (i), dicho paso adicional comprende cortar o formar o combinaciones de los mismos, el sustrato (s) antes del paso de aplicación.

Otro ejemplo del método de conformidad con el quinto aspecto, el método comprende un paso adicional entre el paso de aplicación, es decir, paso (i), y el paso de ensamblaje, es decir, paso (ü), dicho paso adicional comprende cortar o formar o combinaciones de los mismos, el producto del paso de aplicación antes del paso de ensamblaje.

Otro ejemplo del método de conformidad con el quinto aspecto, el método comprende un primer paso adicional después del paso de aplicación, el primer paso adicional comprende calentar el producto del paso de aplicación a una temperatura para permitir la obtención de una capa de aleación de soldadura fuerte en el sustrato, y enfriamiento del sustrato obtenido que tiene la capa de aleación obtenida de soldadura fuerte.

Otro ejemplo del método de conformidad con el quinto aspecto, el método comprende un segundo paso adicional, en donde el segundo paso adicional comprende el corte o formación o combinaciones de los mismos del sustrato que tiene la capa de aleación obtenida de soldadura fuerte.

De conformidad con un ejemplo, el método puede comprender que las placas soldadas con soldadura fuerte del intercambiador de calor o placas soldadas con soldadura fuerte de reactor se pueden obtener.

De conformidad con un ejemplo, el método puede comprender que el producto soldado con soldadura fuerte obtenido sé selecciona de intercambiadores de calor, reactores de placa, partes de reactores, partes de separadores, partes de decantadores, partes de bombas, partes de válvulas.

De conformidad con un ejemplo, el producto soldado con soldadura fuerte que se puede obtener en el paso (iv) se puede proveer con una unión (es) obtenida al obtener una aleación de soldadura fuerte en un proceso de fusión del material precursor y la mezcla, y transportar por fuerzas capilares la aleación de soldadura fuerte en forma fundida al área de la unión (es) principalmente desde áreas vecinas.

De conformidad con un ejemplo del quinto aspecto, la temperatura de solidus del material precursor puede estar por arriba de 1220°C. De conformidad con otro ejemplo, la temperatura de solidus del material precursor puede estar por arriba de 1250°C. De conformidad con un ejemplo adicional, la temperatura de solidus del material precursor puede estar por arriba de 1300°C.

De conformidad con un ejemplo, el producto obtenido puede ser soldado con soldadura fuerte a una temperatura por debajo de 1250 °C. De conformidad con otro ejemplo, el producto puede ser soldado por soldadura fuerte a una temperatura por debajo de 1200°C. De conformidad con un ejemplo adicional, el producto puede ser soldado con soldadura fuerte a una temperatura por arriba de 1100°C. De conformidad con un ejemplo adicional, el producto puede ser soldado con soldadura fuerte dentro de un intervalo de aproximadamente 1100°C a aproximadamente 1250°C.

El producto soldado con soldadura fuerte obtenido por el método de conformidad con los ejemplos del quinto aspecto puede tener uniones. Las uniones del producto soldado con soldadura fuerte se obtienen por la aleación de soldadura fuerte formada, dicha aleación de soldadura fuerte se forma en un proceso de fusión del metal de base y la mezcla, y fluir a la unión de áreas vecinas, elementos encontrados en la aleación de soldadura fuerte aparte del material precursor, los elementos son Si, B y opcionalmente C, y en donde el material precursor tiene una temperatura de solidus por arriba de 1100°C.

En el producto soldado con soldadura fuerte obtenido por el método, el volumen de la aleación de soldadura fuerte formada se calcula a partir de la siguiente fórmula, véase también la figura 2: Volumen = área total A x longitud de la unión Área total A = ((X-B)/2) x ((X-B)/2) x tan a en donde A es el área total de los dos triángulos, X es el ancho total de la unión formada, B es la parte de la unión formada en donde el volumen de la aleación de soldadura fuerte formada en el centro de la unión es insignificante, y la altura se calcula midiendo el ángulo a, que es el ángulo entre la tangente de la barra prensada a la base.

El sexto aspecto se refiere a un método para proveer un producto de conformidad con cualquiera de los ejemplos del tercer aspecto, en donde el método comprende los siguientes pasos: Paso (i) aplicar una composición de conformidad con cualquiera de los ejemplos del segundo aspecto sobre por lo menos una parte de por lo menos una superficie sobre por lo menos un sustrato; Paso (ii) obtener un producto en donde la composición se aplica sobre por lo menos una parte de una superficie sobre por lo menos un sustrato.

El séptimo aspecto se refiere a un método para proveer un producto con capa de aleación de soldadura fuerte, dicho método comprende los siguientes pasos: Paso (i) aplicar una composición de conformidad con cualquiera de los ejemplos del segundo aspecto sobre uno o más sustratos obteniendo un primer producto intermedio; y Paso (ii) calentar el producto del paso (i) a una temperatura mayor que la temperatura de solídus de la aleación de soldadura fuerte obtenida y menor que la temperatura de solidus del sustrato, y obtener una fase fundida de aleación de soldadura fuerte; y Paso (iii) enfriar el producto calentado del paso (ii) , y obtener un producto de capa de soldadura fuerte que tiene una capa de aleación de soldadura fuerte sobre la superficie del sustrato.

De conformidad con otro ejemplo, el método para proveer un producto con capa de aleación de soldadura fuerte comprende : Paso (i) aplicar una composición de conformidad con cualquiera de los ejemplos del segundo aspecto sobre uno o más sustratos; Paso (ii) calentar el sustrato aplicado del paso de aplicación a una temperatura mayor que la temperatura de solidus de la aleación de soldadura fuerte obtenida y menor que la temperatura de solidus del sustrato, y obtener una capa de fase fundida de aleación de soldadura fuerte; y Paso (iii) enfriar el sustrato que tiene la fase fundida de aleación de soldadura fuerte y obtener un producto con capa de aleación de soldadura fuerte.

El octavo aspecto se refiere a un producto soldado con soldadura fuerte obtenido por el método de conformidad con cualquiera de los ejemplos del quinto aspecto.

El noveno aspecto se refiere a un uso de una mezcla de conformidad con cualquiera de los ejemplos del primer aspecto, dicha mezcla se usa como depresores de puntos de fusión para proveer una aleación de soldadura fuerte sobre una superficie de un sustrato.

El décimo aspecto se refiere a un uso de una composición de conformidad con cualquiera de los ejemplos del segundo aspecto, para .soldadura fuerte de partes o placas de intercambiadores de calor, placas de reactores, partes de reactores, partes de separadores, partes de decantadores, partes de bombas, partes de válvulas.

El décimo primer aspecto se refiere a un uso de una composición para soldadura fuerte de partes o placas para intercambiadores de calor, reactores de placa, partes de reactores, partes de separadores, partes de decantadores, partes de bombas, partes de válvulas, en donde la composición es una pintura.

Ejemplos de productos que tienen uniones soldadas con soldadura fuerte de conformidad con la invención son partes o placas para intercambiadores de calor, reactores de placa, partes de reactores, partes de separadores, partes de decantadores, partes de bombas, partes de válvulas.

Otras modalidades y alternativas son definidas por las reivindicaciones.

En lo sucesivo, la invención se explicará mediante el uso de las figuras 1 a 6. Las figuras son para el propósito de demostrar la invención y no se pretende que limiten su alcance.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 muestra una placa prensada circular usada en los ejemplos.

La figura 2 muestra una gráfica de "Aproximación".

La figura 3 muestra un diagrama en donde el ancho medido como una función de cantidad aplicada (g/3500 mm2) con lineas de tendencia.

La figura 4 muestra otro diagrama en el cual el área rellena calculada de la unión de soldadura fuerte basada en el ancho medido como una función de cantidad aplicada (g/3500 mm2) con lineas de tendencia.

La figura 5 muestra otro diagrama en el cual el % de las muestras probadas en cuanto a tensión en donde la unión fue más fuerte o la misma que la del material de placa como una función de cantidad aplicada de mezcla (gramos por 3500 mm2) La figura 6 muestra una imagen de las muestras después de la unión.

Descripción detallada de los dibujos La figura 1 muestra una placa prensada circular, que es de 42 mm de diámetro y 0.4 mm de espesor, hecha de acero inoxidable tipo 316L. La placa prensada tenia dos barras prensadas V y H, cada una de aprox. 20 mm de largo. La barra V o v representa la barra izquierda y la barra H o h representa la barra derecha, y v y h se usan en los ejemplos 5 y 9.

La figura 2 muestra la aproximación 1 que se basa en una sección transversal de una muestra de prueba soldada con soldadura fuerte. La sección transversal en la figura 2 muestra la barra prensada en la parte superior de la figura 2. En la parte inferior de la figura 2 es la placa plana, aplicada más temprano. En el capilar entre la barra y la superficie plana, se crea una unión. Para estimar la cantidad de aleación de soldadura fuerte creada en la unión después de que se han hecho las aproximaciones y los cálculos. Se ha estimado que el volumen en el centro de la unión es insignificante. Por lo tanto, el volumen de aleación de soldadura fuerte creado para las uniones con un ancho, es decir, el ancho B de 1.21 mm o menos, se exponen en cero. En los lados exteriores de la barra, es decir, ((X-B)/2), la aleación de soldadura fuerte formada se ha acumulado. Por lo tanto, loa aleación de soldadura fuerte en forma fundida ha sido transportada por fuerzas capilares al área de la unión principalmente desde áreas vecinas que forman los volúmenes de aleación de soldadura fuerte de los triángulos.

De conformidad con la figura 2, es posible calcular un área al estimar que dos triángulos se forman en cada lado del centro de la unión. El ángulo en el triángulo se mide a aproximadamente 28°. El ancho total medido se denomina X y el ancho del centro, B. El área total (A) de los dos triángulos son por lo tanto A = 2 x (((X-B)/2) x ((X-B)/2) x tan (o¡) ) ) /2, es decir, para la figura 2 A = 2 x ( ( (X-l .21 ) /2 ) x ((X-1.21)/2) x tan (28)))/2. El volumen total creado de aleación de soldadura fuerte, que ha fluido a las grietas, seria el área por la longitud de las dos barras. Algo de la aleación de soldadura fuerte formada no fluye a las grietas y se deja sobre la superficie.

La figura 3 muestra un diagrama en donde el ancho medido como una función de cantidad aplicada (g/3500 mm2) con lineas de tendencia. Los resultados de la prueba de cordón de soldadura se muestran en la tabla 8 y 9 del ejemplo 5 y en la figura 3. Las lineas de tendencia de la figura 3 se basan en Y = K x X + L. Los resultados del ancho medidos y las áreas estimadas se ilustran en los diagramas de la figuras 3. Las cantidades aplicadas, véase tablas 8 y 9, fueron de 0.06 gramo/3500 mm2 a 0.96 gramo/3500 mm2, que corresponden a de aprox. 0.017 mg/mm2 a 0.274 mg/mm2, para ser comparadas con aprox. 1.3 - 5.1 mg de mezcla por mm2 usada en el ejemplo 2.

La linea de tendencia Y = K x X + L para la mezcla se midió, Y es el ancho de la unión, K es la inclinación de la linea, X es la cantidad aplicada de mezcla y L es una constante, véase la figura 3. Por lo tanto, el ancho de la unión de soldadura fuerte: Y (ancho para A3.3) = 1.554 + 9.922 x (cantidad aplicada de mezcla A3.3) Y (ancho para B2) = 0.626 + 10.807 x (cantidad aplicada de mezcla B2) Y (ancho para Cl) = 0.537 + 8.342 x (cantidad aplicada de mezcla Cl) Y (ancho para F0) = 0.632 + 7.456 x - (cantidad aplicada de mezcla F0) Como se observa a partir de la figura 3, las mezclas A3.3 de las mezclas A3.3, B2, Cl, DO.5, E0.3 y F0 dan la cantidad más alta de aleación de soldadura fuerte en la unión como una función de cantidad aplicada de mezcla. La muestra F0 no dio ninguna unión sustancial por debajo de 0.20 gramos por 3500 mm2.

La figura 4 muestra otro diagrama en el cual el área rellena calculada de la unión de soldadura fuerte basada en el ancho medido como una función de cantidad aplicada (gramo/3500 mm2) con lineas de tendencia. La linea de tendencia Y = x X - L para la mezcla se midieron, Y es el área, K es la inclinación de la linea, X es la cantidad aplicada de mezcla y L es una constante, véase la figura 4.

Y (área para A3.3) = 4.361 x (cantidad aplicada de mezcla A3.3) - 0.161 Y (área para B2) = 3.372 x (cantidad aplicada de mezcla B2) - 0.318 Y (área para Cl) = 2.549 x (cantidad aplicada de mezcla Cl) - 0.321 Y (área para F0) = 0.569 x (cantidad aplicada de mezcla F0) - 0.093 Una estimación aproximada sobre el volumen creado con base en el diagrama en la figura 4 para, v.gr., una cantidad de 0.18 gramos por 3500 mm2, excluyendo la muestra F0, debido a "no" uniones de soldadura fuerte y la muestra DO.5 debido a muy pocos datos, da un valor para las muestras para volumen creado de aleación de soldadura fuerte en la unión entre las dos barras, véase más adelante.

Volumen (A3.3) = 0.63 x longitud 40 (20 x 2) = 25.2 mm3 Volumen (B2) = 0.30 x longitud 40 (20 x 2) = 12.0 mm3 Volumen (Cl) = 0.12 x longitud 40 (20 x 2) = 4.8 mm3 Volumen (E0.3) = 0.10 x longitud 40 (20 x 2) = 4.0 mm3 La figura 5 muestra otro diagrama en el cual el % (por ciento) es el índice de éxito de las muestras probadas en cuanto a tensión en donde la unión fue más fuerte o la misma gue el material de placa como una función de cantidad aplicada de mezcla, es decir, gramos por 3500 mm2. Cuando la placa fue más fuerte que la unión, dando por resultado una separación de la unión, el resultado se fijó a cero. Para las muestras en las que la unión fuera más fuerte que el material de placa, la diferencia en los resultados no fue estadísticamente significativa.

En la imagen de la figura 6 una de las muestras -se muestra después de la unión. La imagen muestra que se forma unión entre las dos piezas. La muestra unida es del ejemplo 10.

La invención se explica con más detalle por medio de los siguientes ejemplos y los ejemplos son para ilustrar la invención y y no pretenden limitar el alcance de la invención .

Ej emplos Las pruebas en estos ejemplos se hicieron para investigar si el silicio, Si, es capaz de crear una aleación de soldadura fuerte cuando se aplica sobre la superficie de una muestra de prueba de metal de base. También, diferentes cantidades de boro, B, se añadieron ya que el boro puede reducir el punto de fusión para aleaciones de soldadura fuerte. Él boro también puede cambiar el comportamiento de humectación de las aleaciones de soldadura fuerte. Las propiedades de las mezclas probadas también se investigaron. En los ejemplos, % en peso es por ciento en peso y % atm es porciento de átomos .

Si no se indica algo más, las muestras de prueba de metal precursor para todas las pruebas se limpiaron mediante lavavajillas y con acetona antes de que las muestras de las mezclas de silicio y boro se añadieran a las muestras de prueba .

Ejemplo 1: Preparación de mezclas de silicio y boro que han de ser probadas: Muestra de prueba No. Cl se preparó mezclando 118.0 gramos de tamaño de partícula de polvo de silicio cristalino de malla 325, 99.5% (base de metal) 7440-21-3 de Alfa Aesar- Johnsson Matthey Company, con 13.06 gramos de tamaño de partícula de polvo de boro cristalino de malla 325, 98%, 7440-42-8 de Alfa Aesar-Johnsson Matthey Company y 77.0 gramos de aglutinante Nicrobraz S-30 de Wall Colmonoy en un Varimixer BEAR de Busch & Holm produciendo 208 gramos de pasta, véase muestra Cl. Todas las muestras de prueba se produjeron siguiendo el mismo procedimiento que la muestra de prueba Cl. La mezclas se resumen en la tabla 3.

Tabla 3 Las muestras G15, H100, 166 y J se prepararon de la misma forma que las muestras F0, E0.3, DO.5, Cl, B2 y A3.3 con la excepción de que se usó otro aglutinante, el aglutinante fue Nicrobraz S-20 de Wall Colmonoy. Las muestras de prueba se resumen en la tabla 4.

Tabla 4 Las muestras también se calculan para mostrar relación, por ciento en peso y por ciento atómico, éstos se muestran en la tabla 5.

Tabla 5 Medición de contenido de aglutinante (polimérico y solvente) en el aglutinante S-20 y S-30.

También el contenido de material "seco" dentro de los geles se probó. Las muestras de S-20 y S-30 se pesaron y posteriormente se colocaron en un horno durante 18 horas a 98 °C. Después de que las muestras se habían sacado del horno, se pesaron nuevamente. Los resultados se pueden encontrar en la tabla 6.

Tabla 6 Ejemplo 2: Pruebas de soldadura fuerte Cuando se prueba el flujo y las características de humectación para llenadores de soldadura fuerte de la técnica anterior, el peso del llenador de soldadura fuerte aplicado es 2.0 gramos que corresponden a 0.2 gramos de silicio. Puesto que mezclas de silicio y boro habían de ser probadas, se usaron cantidades similares de silicio y boro en las composiciones probadas. El llenador de soldadura fuerte contiene 10% en peso silicio, por lo tanto 0.2 gramos de mezclas de silicio y boro se aplicaron en las muestras de prueba. Las muestras de prueba eran piezas de prueba circulares que tenían un diámetro de 83 mm y un espesor de 0.8 mm y las piezas de prueba se hicieron de acero inoxidable tipo 316L. Puesto no se esperaba que 0.2 gramos de mezcla (Si y B) correspondieran a 2 gramos de aleación de soldadura fuerte ya que primero se debe crear una "aleación de soldadura fuerte formada" a partir del metal precursor y Si y B. Por lo tanto, una mayor cantidad, es decir, 0.4 gramos también se probó. El comportamiento de "aleación de soldadura fuerte formada" se probó para capacidad para fluir, si la "aleación de soldadura fuerte formada" no fluyera, entonces el silicio y boro sólo se difundirían en el metal de base o incluso no fundirían el metal de base. Todas las muestras fueron soldadas con soldadura fuerte en un horno al vacío a 1210°C durante 1 hora. Se usaron pruebas dobles. Esto significa que, dos muestras de prueba dobles con peso de 0.2 gramos y 0.4 gramos, y seis mezclas diferentes es decir, F0, E0.3, DO.5, Cl, B2 y A3.3, se añaden a 2 x 2 x 6 = 24 muestras. La mezclas se aplicaron en un área circular que tenía un diámetro de aprox. 10 a 14 mm, es decir, una superficie de 78 a 154 mm2 o aprox. 1.3 - 5.1 mg de mezcla por mm2.

Resultados : Se observa claramente que las piezas de prueba del metal de base se habían fundido y algún tipo de materiales fundidos se crearon. También se observe que los materiales fundidos en algunos aspectos aparecieron como una aleación de soldadura fuerte con flujo. Sin medir el tamaño de la humectación, estuvo claro que una fracción de boro incrementada en las mezclas produjo mejor humectación. Sin embargo, también se vio que para la mayoría de las muestras, el espesor completo del área cubierta se había fundido creando un agujero creado a la mitad de la pieza de prueba. Para las "muestras de 0.2 gramos", cinco de doce piezas de prueba tuvieron agujeros, y para las "piezas de 0.4 gramos", diez de doce.

Una conclusión, por lo tanto, es que no es posible cambiar de una pasta de llenador de soldadura fuerte o similar y aplicar puntos o líneas con "cantidades iguales comparativas" de mezclas de silicio y boro, ya que las mezclas de silicio y boro fundirán un agujero en el metal de base si la muestra de prueba es delgada, en este caso 0.8 mm. Si se usan muestras de prueba más gruesas, no podrían aparecer agujeros, pero se podrían crear "ranuras" en el metal de base. Esto podría evitarse o mejorarse añadiendo metal precursor como, v.gr., polvo a las mezclas de silicio y boro. Si solo se aplica silicio, es decir, muestra F0, el resultado parece tener menos flujo y propiedades de humectación que las otras muestras en donde se aplica tanto silicio como boro.

Ejemplo 3: Procedimiento de aplicación nuevo En este ejemplo, las placas de prueba se prepararon para todos los pruebas de cordón de soldadura, pruebas de corrosión y pruebas de tensión al mismo tiempo. A partir del ejemplo 2 se concluyó que podría ser un riesgo aplicar las mezclas de silicio y boro en puntos o lineas sobre placas de pared delgada. Por lo tanto, se investigaron nuevas muestras de prueba, es decir, nuevas placas de prueba se aplicaron con diferentes mezclas de Si y B para pruebas de cordón de soldadura, pruebas de corrosión, y pruebas de tensión.

Por consiguiente, . las nuevas muestras de prueba eran placas hechas de acero inoxidable tipo 316L. El tamaño de las placas fue 100 mm de ancho, 180 a 200 mm de largo y el espesor fue 0.4 mm. . Todas las placas se limpiaron en lavavajillas y con acetona antes de la aplicación de las mezclas de Si y B. Se midió el peso. En cada placa, una sección de 35 mm en un lado corto se cubrió.

Las diferentes mezclas usadas fueron A3.3, B2, Cl, DO.5, E0.3, F0, G15, H100 e 166, todas con el aglutinante S-30 añadido. Las placas se "pintaron" con las mezclas sobre el área de superficie sin cubrir, dicha área de superficie tenia el tamaño de 100 mm x 35 mm. Después de secar por más de 12 horas a temperatura ambiente, la cinta de cobertura fue removida y el peso de la placa se midió para cada placa. El peso presentado en la tabla 7 siguiente es la octava parte de la cantidad total de las mezclas en el área de 100 mm x 35 mm = 3500 mm2 = 35 cm2.

Tabla 7 Ejemplo 4: Prueba de doblez por corrosión de las muestras .

Las placas de prueba del ejemplo 3 se cortaron a tiras de 35 mm de ancho, dando por resultado un área de superficie aplicada de 35 mm x 35 mm en cada tira. Una placa prensada circular se colocó sobre las áreas de superficie de las tiras. La placa prensada circular se muestra en la figura 1. La placa prensada tenia un tamaño de 42 mm de diámetro y 0.4 mm de espesor y era de acero inoxidable tipo 316L. Las muestras de prueba se soldaron con soldadura fuerte 1 hr a 1210°C. Los especímenes preparados para las pruebas de corrosión se aplicaron con muestras de mezcla A3.3, B2, Cl, DO.5, E0.3, H100, 166 y J, véase Tabla 5.

Los especímenes se probaron de conformidad con el método de prueba de corrosión ASTM A262, "Prácticas Estándares para Detectar Susceptibilidad a Ataque inter- Granular en Aceros Inoxidables Austeníticos" . "Práctica E - Cobre - Sulfato de Cobre - Ácido Sulfúrico. La prueba para Detectar Susceptibilidad a Ataque Inter-granular en Aceros Inoxidables Austeniticos" , se seleccionó del método de prueba. La razón para seleccionar estas pruebas de corrosión fue la sospecha de que el boro podría reaccionar con el cromo en el acero creando boruros de cromo, principalmente en las colindancias del grano, que incrementó el riesgo de ataque de corrosión inter-granular . Los especímenes se colocaron en ácido sulfúrico al 16% en ebullición junto con sulfato de cobre en 20 horas, que en la norma se refiere como "práctica" y por lo tanto una prueba de doblez, de conformidad con el capitulo 30 en el estándar.

Resultados de la prueba de corrosión y seccionamiento de las muestras de prueba Las piezas de prueba se probaron en cuanto a doblez de conformidad con el método de prueba de corrosión en el capitulo 30.1. Ninguna de las muestras dio indicaciones de ataque inter-granular en la investigación ocular de las superficies dobladas. Después de la investigación de ASTM, los especímenes doblados se cortaron, esmerilaron y pulieron y las secciones transversales se estudiaron en microscopio óptico y en EDS, es decir, Espectroscopia de Dispersión de Energía. Los resultados se resumen en la tabla 8.

Tabla 8 Comentarios : Aparentemente, cuando se añaden altas cantidades de boro, como para la nuestra H100, J, 166, una capa frágil se forma sobre la superficie. Es probable que la capa se deba a una alta concentración de precipitados de boruro de cromo, incrementando con la cantidad de boro. No se encontró capa frágil en la muestra H100, muy probablemente debido a la corrosión- sobre la superficie. A medida que la cantidad de boruros de cromo se incrementa al incrementar la cantidad de boro, también se ha tomado en consideración que las propiedades de corrosión podrían disminuir. Esto explicaría por qué la muestra HlOO fue atacada en la prueba de corrosión. El efecto "negativo" del boro puede ser disminuido usando sustratos más gruesos y/o tiempos de difusión más largos. Entonces es posible "diluir" el boro difundiéndolo en el metal precursor. Para la cantidad más pequeña de muestras de boro A3.3 y B2, se formó una capa de superficie frágil más delgada. Se vio que para la cantidad baja de muestra de boro E0.3, se formó una capa de superficie frágil muy gruesa, con un contenido de silicio alto generalmente > 5% en peso de silicio. Esta capa tenia características diferentes a las superficies frágiles para A3.3, B2, HlOO, 166 y J. "El efecto negativo" con silicio puede ser disminuido usando metales de base más gruesos y/o tiempos de difusión más largos. Entonces, es posible "diluir" silicio en el metal de base.

Ejemplo 5: Prueba de cordón de soldadura de las muestras .

Las placas de prueba del ejemplo 3 se cortaron a tiras de 35 mm de ancho, produciendo un área de superficie aplicada, de 35 mm x 35 mm en cada tira. Una placa prensada circular se colocó sobre las áreas de superficie de las tiras. La placa prensada circular se muestra en la figura 1. La placa prensada tenía un tamaño de 42 mm de diámetro y 0.4 mm de espesor y era de acero inoxidable tipo 316L. La placa prensada tenía dos barras prensadas, cada una de aprox. 20 mm de largo. Las muestras se soldaron con soldadura fuerte a aprox. 1 hora a aprox. 1200°C.

Los resultados de la prueba de cordón de soldadura muestran el ancho de la aleación de soldadura fuerte encontrado en el área de unión creada entre el área de superficie plana y el contacto con una barra prensada en la muestra de prueba vista en la figura 1. Las mezclas se aplicaron en las áreas de superficie plana antes de calentar. La cantidad de aleación de soldadura fuerte se estimó; véase la figura 2, por una aproximación del área de la sección transversal del cordón de soldadura a dos triángulos formados en cada lado del center de la unión. En la parte media no hay o hay cantidades muy pequeñas de "aleación de soldadura fuerte" formada adicional. El área de los dos triángulos puede ser calculada midiendo la altura (h) y la base (b) . El área total de los dos triángulos se suman hasta (h) x (b) ya que hay dos triángulos. El problema con este cálculo es que la altura es difícil de medir. Por lo tanto, los inventores de la presente usan la siguiente ecuación para el cálculo de las dos áreas del triángulo: A = ((X-B)/2) x ((X-B)/2) x tan A es el área total de los dos triángulos, X es el ancho total de la unión formada, B es la parte de la unión formada en donde el volumen de la aleación de soldadura fuerte formada en el centro de la unión es insignificante.

Por lo tanto, la base de cada triángulo es (X-B)/2. La altura se calcula midiendo el ángulo OÍ, que es el ángulo entre las tangentes de la barra prensada y la placa de base.

Para calcular el volumen del volumen total creado de la aleación de soldadura fuerte formada que había fluido a las grietas, la longitud de las dos barras, es decir, cada barra es de 20 mm, se multiplicó con A.

El área de dos triángulos es el área estimada después de la soldadura fuerte en la tabla 9 y 10. El volumen es el volumen de la aleación de soldadura fuerte formada en una de las barras. Los resultados de la prueba de cordón de soldadura se muestran en la tabla 9 y 10, y en la figura 3. En la tabla 9 y en la tabla 10, v y h representan v = barra izquierda y h = barra derecha.

Tabla 9 Resultados de la prueba de cordón de soldadura, muestras A3.3-B2 Tabla 10 Resultados de la prueba de cordón de soldadura, muestras Cl a F0 Los resultados de los anchos medidos y las áreas estimadas se presentan en las tablas 9 y 10, y se ilustran en los diagramas de la figura 3. Las cantidades aplicadas, véase tablas 9 y 10, variaron de 0.06 gramos/3500 mm2 a. 0.96 gramos/3500 mm2. Esto corresponde a de aprox. 0.017 mg/m2 a 0.274 mg/mm2, para ser comparado con aprox. 1.3 - 5.1 mg de mezcla por mm2 usado en el ejemplo 2.

Las lineas de tendencia Y = K x X + L para las mezclas se calcularon. Y es el ancho de la unión [mm] , K es la inclinación de la linea, X es la cantidad aplicada de mezcla [g] y L es una constante, véase la figura 3. Por lo tanto, el ancho de la unión de soldadura fuerte: Y (ancho para A3.3) = 1.554 + 9.922 x (cantidad aplicada de mezcla A3.3) Y (ancho para B2 ) = 0.626 + 10.807 x (cantidad aplicada de mezcla B2) Y (ancho para Cl) = 0.537 + 8.342 x (cantidad aplicada de mezcla Cl) Y (ancho para F0) = 0.632 + 7.456 x - (cantidad aplicada de mezcla F0) Como se observa a parir del diagrama, la mezcla A3.3 de mezclas A3.3, B2, Cl, DO.5, E0.3 y F0 da la cantidad más alta de aleación de soldadura fuerte en la unión como una función de cantidad aplicada de mezcla. La muestra F0 no dio ninguna unión sustancial por debajo de 0.20 gramos por 3500 mm2.

Las lineas de tendencia Y = K x X - L para la mezcla se midieron, Y es el área [mm2] , K es la inclinación de la linea, X es la cantidad aplicada de mezcla [g] y L es una constante, véase la figura 4.

Y (área para A3.3) = 4.361 x (cantidad aplicada de mezcla A3.3) - 0.161 Y (área para B2 ) = 3.372 x (cantidad aplicada de mezcla B2) - 0.318 Y (área para Cl) = 2.549 x (cantidad aplicada de mezcla Cl) - 0.321 Y (área para F0) = 0.569 x (cantidad aplicada de mezcla F0) - 0.093 Una estimación aproximada sobre el volumen creado con base en el diagrama en la figura 4 para, v.gr., una cantidad de 0.18 gramos por 3500 mm2, excluyendo la muestra F0, debido a "no" uniones de soldadura fuerte y muestra DO.5 debido a muy pocos datos, da valores para las muestras para volumen de aleación de soldadura fuerte creado en la unión entre las dos barras, como se ve a continuación.

Volumen (A3.3) = 0.63 x longitud 40 (20 x 2) = 25.2 mm3 Volumen (B2) = 0.30 x longitud 40 (20 x 2) = 12.0 mm3 Volumen (Cl) = 0.12 x longitud 40 (20 x 2) = 4.8 mm3 Volumen (E0.3) = 0.10 x longitud 40 (20 x 2) = 4.0 mm3 También se probaron mezclas con una fracción de boro más alta, v.gr., G15, H100, 166 y J. Todas estas mezclas funcionaron de manera muy similar a la mezcla A3.3 y B2 con respecto al volumen de aleación de soldadura fuerte creado. Sin embargo, la sección transversal metalúrgica de las muestras soldadas con soldadura fuerte mostró que la cantidad de boruros fue mayor. Para la muestra H100, es decir, boro puro, también se encontraron fases de cromo frágiles altas sobre la superficie en donde la mezcla se aplicó anteriormente. Las fases duras muy probablemente fueron boruros de cromo, que redujeron el contenido de cromo en el material circundante, disminuyendo asi la resistencia a la corrosión. Este puede ser un problema cuando se desea Buena resistencia a la corrosión pero no es un problema para un ambiente no corrosivo. El efecto del boro se podría reducir cambiando el tratamiento térmico y/o usando un metal de base más grueso que pueda "absorber" una mayor cantidad de boro. Para un material más grueso, es decir, = 1 mm, este efecto para "absorber" boro en la superficie también será menos severo, ya que la proporción del volumen de superficie en comparación con el volumen del metal precursor es mucho menor que para un material delgado < 1 mm o < 0.5 mm. Los boruros de cromo podrían ser ventajosos si se desea una mejor resistencia al desgaste. La investigación metalúrgica también mostró que para la muestra FO, es decir, silicio puro, se encontró una capa frágil gruesa que contenía una fase de silicio. Esta capa tenia un espesor de > 50% del espesor de la placa para algunas áreas en la muestra investigada. La fase similar también se encontró en la unión. Se encontraron grietas en esta fase, con una longitud > 30% del espesor de la placa. Dichas grietas reducirán el rendimiento mecánico del producto unido y pueden ser puntos de inicio para grietas de corrosión y/o fatiga. La dureza medida promedio de la fase fue por arriba de 400 Hv (Vickers) . Esta fase frágil es probablemente mucho más difícil de reducir, en comparación con la fase de boruro, usando metal de base más grueso o en cambio en tratamiento térmico. Aún para el metal de base más grueso, este efecto puede ser menos severo.

Ejemplo 6 Prueba de tensión de unión soldada con soldadura fuerte Las placas de prueba aplicadas originales se cortaron en tiras. El tamaño de la placa fue de aprox. 100 mm de ancho, 180 a 200 mm de largo y el espesor de 0.4 mm. El área aplicada para cada tira fue de 10 mm por 35 mm = 350 mm2. Una parte más gruesa, 4 mm, de acero inoxidable tipo 316L se colocó sobre el 'área aplicada que cubre 30 mm del total 35 mm de la superficie aplicada. La parte más gruesa se colocó en el extremo de la tira dejando 5 mm de superficie aplicada no cubierta por la placa gruesa. Al hacer esto, una disminución en la resistencia del material de placa debido a la mezcla aplicada seria detectada por la prueba de tensión, si la unión es más fuerte que la placa. La placa más gruesa también fue más ancha que las rebanadas de 10 mm. Todas las muestras de prueba se soldaron con soldadura fuerte a aprox. 1200°C durante aprox. 1 hora.

Después de la soldadura fuerte, se llevó a cabo una prueba de desprendimiento de 90° y la parte gruesa de la muestra de prueba se montó horizontalmente a la parte inferior en una máquina de prueba de tensión. La tira soldad con soldadura fuerte se dobló firmemente a 90°, a una dirección vertical y la tira se montó a la parte superior de la máquina de prueba de tensión. La parte gruesa de las muestras de prueba se montó de modo que se pudiera mover en dirección horizontal. Las muestras después se cargaron y la unión de soldadura fuerte se separó o la tira falló/se agrietó .

Resultados Los resultados se presentan como el (%) de fracción de uniones sin falla para cada condición. La prueba falló si la placa era más fuerte que la unión, lo que ocasionó que la unión se separara. Si la unión era más fuerte que la placa (la condición sin falla), la placa se agrietó/falló antes de la unión. Los resultados se resumen en la tabla 11 y en el diagrama de la figura 5.

Tabla 11 Ejemplo 7 Para establecer la relación entre cantidad aplicada y el riesgo de agujeros quemantes a través de las placas, como se describe en el ejemplo 2, se realizaron pruebas nuevas. Para todas las pruebas, se usó la mezcla B2, véase Tabla 6. A la mezcla B2, se añadió aglutinante S-30. Las piezas de prueba eran acero inoxidable circular tipo 316 con un espesor de 0.8 mm y un diámetro de 83 mm. Para todas las muestras, la mezcla se aplicó en el centro de la pieza de prueba. El área aplicada fue 28 mm2, es decir, punto circular que tenia un diámetro de 6 mm. Todas las muestras de prueba se pesaron antes y después de la aplicación, y los resultados se resumen en la tabla 12. Posteriormente, las muestras de prueba se colocaron a temperatura ambiente durante 12 horas. Las muestras se pesaron nuevamente.

Las muestras de prueba se pusieron todas ellas en un horno y se soldaron con soldadura fuerte a 1210°C durante aprox. 1 hora. Durante la soldadura fuerte solo los bordes exteriores de cada muestra estuvieron en contacto con el material accesorio, manteniendo la superficie del centro de la placa libre de contacto con cualquier material durante la soldadura fuerte. La razón para mantener la superficie del centro de la placa libre de contacto es que se podría evitar un colapso o un quemado pasante si el material del centro fuera soportado desde abajo por el material accesorio.

Los resultados de la cantidad aplicada y quemado pasante para las muestras de 0.8 mm se resumen en la tabla 12.

Tabla 12 Las pruebas muestran que la muestra 11 tiene un quemado pasante. La muestra 10 tiene una cantidad aplicada de mezcla de 2.264 mg/mm2 y la muestra 11 tiene 2.491 mg/mm2. Para unir placas que tienen un espesor menor que 1 mm, existe un riesgo con una cantidad dentro del intervalo de aproximadamente 2.830 mg/mm2 a aproximadamente 3.114 mg/mm2 para quemadura a través de las placas, la cantidad a la mitad de este intervalo es 2.972 mg/mm2. Por lo tanto, para una placa que tiene un espesor menor que 1 mm, una cantidad de menor que 2.9 mg/mm2 seria adecuada para evitar quemadura a través de la placa. El resultado también muestra que 2.491 mg/mm2 quemará a través de una placa que tiene menos espesor que 0.8 mm y tiene un punto circular que tiene un diámetro de 6 mm aplicado con la mezcla. Para muestras con áreas aplicadas más pequeñas puede tener más mezcla aplicada por área que las muestras con áreas aplicadas más granes.

Ej emplo 8 En el ejemplo 8, una unión de soldadura fuerte entre dos placas de intercambiador de calor prensadas se hace por tres diferentes maneras. El espesor de las placas de intercambiador de calor son 0.4 mm.

En la primera y segunda muestras de prueba, se usó un llenador de soldadura fuerte a base de hierro con una composición de acero inoxidable tipo 316, véase WO 2002/38327. El llenador de soldadura fuerte tenia una concentración de silicio de aproximadamente 10% en peso, concentración de boro de aproximadamente 0.5% en peso y una cantidad disminuida de Fe de aproximadamente 10.5% en peso. En la primera muestra de prueba, el llenador de soldadura fuerte se aplicó en lineas y en la segunda muestra de prueba el llenador de soldadura fuerte se aplicó uniformemente sobre la superficie. En ambos casos, el llenador se aplicó después del prensado.

Después de soldar con soldadura fuerte, la muestra de prueba 1 mostró que el llenador de soldadura fuerte aplicado en lineas se llevó a las uniones de soldadura fuerte. Algo del llenador de soldadura fuerte no fluyó a la unión de soldadura fuerte y por lo tanto incrementó el espesor localmente en la linea aplicada. Para la muestra de prueba 2, el llenador de soldadura fuerte fluyó a las uniones de soldadura fuerte, sin embargo algo del llenador de soldadura fuerte quedó sobre la superficie e incrementó el espesor. En ambas muestras de prueba, 1 y 2, la cantidad de llenador de soldadura 'fuerte añadido correspondió a aprox. 15% en peso del material de placa.

En la muestra de prueba 3, se usó la mezcla A3.3, véase la tabla 7. La mezcla se aplicó uniformemente sobre la placa antes del prensado. La mezcla se aplicó en una cantidad que crearía unión de soldadura fuerte con tamaños similares que para las muestras de prueba 1 y 2.

La muestra de prueba 3 se aplicó con una capa uniforme de A3.3. Esta cantidad corresponde a una relación en peso de mezcla : material de placa de aproximadamente 1.5:100. Cuando se soldó con soldadura fuerte, una aleación de soldadura fuerte se formó principalmente a partir del metal precursor. Esta aleación de soldadura fuerte fluyó a las uniones de soldadura fuerte. Por consiguiente, el espesor de la placa disminuyó ya que el material precursor se disolvió y se llevó a las uniones de soldadura fuerte.

Ejemplo 9 Pruebas con diferentes fuentes de Si - y fuentes de B Las pruebas en el ejemplo 9 se hicieron para investigar fuentes de boro y fuentes de silicio alternativas. La mezcla B2, véase la tabla 7, se seleccionó como referencia para la prueba. Las fuentes alternativas se probaron con su capacidad para crear una unión. Para cada experimento anterior, se probó una Fuente de boro alternativa o una fuente de silicio alternativa. Cuando se usó una fuente alternativa, la influencia del elemento secundario se supuso que era cero, lo que significa que fue sólo el peso de boro o silicio en el componente alternativo lo que se "midió", véase la tabla 13. Para la mezcla de referencia B2, la relación en peso entre silicio y boro es 10 a 2. Cada mezcla se mezcló junto con aglutinante S-30 y la mezcla se aplicó sobre una placa de acero de conformidad con el ejemplo 1. Todas las muestras se soldaron con soldadura fuerte en un horno al vacio a 1210°C durante 1 hora.

Tabla 13 linea de tendencia Y = K x X + L para la mezcla B2 se midió, Y es el ancho de la unión [mm] , K es la inclinación de la linea para B2, X es la cantidad aplicada de mezcla [g] y L es una constante para cantidad no aplicada de mezcla B2, véase la figura 3. Por lo tanto, el ancho de la unión de soldadura fuerte Y = 0.626 + 10,807 x (cantidad aplicada de mezcla) .

En la tabla 14 v y h representan I = barra izquierda y r = barra derecha como en el ejemplo 5.

Los resultados en la tabla 13 muestran que posible usar B4C, NiB y FeB como fuentes alternativas boro. Cuando se usó NiB, la cantidad creada de aleación soldadura fuerte fue menor que para boro puro, sin embar NiB podría usarse si se desea un efecto de aleación de Ni.

Ejemplo 10 Pruebas de metales de base En el ejemplo 10, se probó un gran número de diferentes metales de base. Todas las pruebas excepto por el acero suave y una aleación de Ni-Cu se probaron de conformidad con la prueba Y.

Para la prueba Y, dos piezas de prueba prensadas circulares con un espesor de aprox. 0.8 mm se colocaron una sobre otra. Cada muestra tenía una barra circular prensada. Las caras superiores de las barras se colocaron una sobre la otra creando una grieta circular entre las piezas. Para cada muestra, la mezcla B2 con aglutinante S-20 se aplicó con una brocha para pintura. El peso de la cantidad añadida no se midió ya que el propósito con la prueba fue investigar si era posible crear un llenador de soldadura fuerte y no probar cómo diferentes cantidades afectaron los resultados. Una imagen de una de las muestras después de la unión se presenta en la figura 6.

La mezcla se aplicó a las muestras de acero suave y las muestras de Ni-Cu de la misma forma. Para el acero suave, las pruebas se realizaron como en el ejemplo 5 "prueba de cordón de soldadura". La prueba de Ni-Cu se llevó a cabo con dos piezas de prueba planas. Todas las muestras excepto las de Ni-Cu fueron "soldadas con soldadura fuerte" en un horno a aprox. 1200°C, es decir, 1210°C, durante 1 hr en horno al vacio. La muestra de Ni-Cu fue soldad por soldadura fuerte a aprox. 1130°C durante aprox. 1 hr en el mismo horno al vacio. Después de la "soldadura fuerte", una unión se había formado entre las piezas para todas las pruebas hechas. Un flujo de "aleación de soldadura fuerte" creada que consistía principalmente del metal precursor, a la unión también se observó para todas las muestras probadas. Los resultados se muestran en la tabla 15.

Tabla 15 Los resultados en la tabla 15 muestran que las aleaciones de soldadura fuerte se forman entre la mezcla y el metal de base para cada muestra 1 a 20. Los resultados también muestran que las uniones se crearon para cada muestra probada.

Los resultados de los ejemplos 1 a 10 muestran que el boro fue necesario para crear una cantidad sustancial de aleación de soldadura fuerte, que pudo llenar las uniones y también crear resistencia en las uniones. Los ejemplos también muestran que el boro fue necesario para la microestructura, ya que una capa frágil gruesa se formó sobre las muestras sin boro.

Ejemplo 11 Pruebas de pre-soldadura fuerte Cuatro diferentes materiales precursores se probaron en el ejemplo 11. La mezcla que se usó para las piezas de prueba fue la mezcla A3.3, véanse los ejemplos anteriores. Todas las mezclas se hicieron usando Si y B como fuentes de depresor de punto de fusión, dispersas en una laca de Akzo Nobel (si no se indica otra cosa). El material precursor de las piezas de prueba fue: 1. Acero inoxidable tipo 316, espesor 0.4 rara 2. Ni tipo 200, espesor 0.45 mm 3. Monel 400, espesor 1.0 mm 4. Hastelloy C2000, espesor 0.5 mm Para el material tipo 316, piezas de prueba grandes, es decir, tamaño de 323 mm x 123 mm, se aplicaron con mezclas en donde el peso total de 2 gramos calculado sobre silicio y boro en la mezcla sin ningún aglutinante, es decir, laca en cada pieza de prueba grande. La cantidad calculada de silicio y boro corresponde a aproximadamente 0.05 mg/mm2. Las piezas de prueba se revistieron con la mezcla A3.3, usando Si elemental y B elemental en la mezcla. Las relaciones de silicio y boro en la mezcla A3.3 se pueden encontrar en la tabla 4. Cada pieza de prueba revestida se secó y se curó a menos de 400°C en aire. En pruebas con 316, excepto por la prueba de horno de banda, se usaron las piezas de prueba grandes. Para la prueba de horno de banda, las piezas de prueba se ajustaron al ancho máximo del horno. Para los otros materiales, se usaron 2-6 diferentes tamaños de piezas de prueba, pero todas se aplicaron con 0.05 mg/mm2 de silicio y boro.

Las piezas de prueba fueron pre-soldadas con soldadura fuerte de conformidad con los siguientes ciclos de pre-soldadura fuerte: VC1(T)- Ciclo de vacío, en donde T es la temperatura máxima, tiempo de retención de 1 hr a temperatura máxima .

VC2 (T) - Ciclo de vacío, en donde T es la temperatura máxima, tiempo de retención de 2 hr a temperatura máxima.

BF(T, t)- Ciclo de horno de banda en atmósfera de hidrógeno, en donde T es la temperatura máxima y t es el tiempo aproximado a temperatura máxima.

Los ciclos de pre-soldadura fuerte que se llevaron a cabo fueron: Níquel tipo 200, pruebas de Monel 400, y Hastellov C2000, Ciclo VC1 (1100°C) Pruebas de acero inoxidable tipo 316 Ciclo VC2 (1040°C) Ciclo VC2 (1060°C) 4) Ciclo VC2 (1070°C) Ciclo VC2 (1080°C) Ciclo VC2 (1090°C) 7) Ciclo VC2 (1100°C) 8) Ciclo VC2 (1110°C) 9) Ciclo VC2 (1120°C) 10) Ciclo VC2 (1130°C) 11) Ciclo VC2 (1140°C) 12) Ciclo VC2 (1160°C) 13) Ciclo VC2 (1180°C) 14) Ciclo VC2 (1200°C) 15) Ciclo BF (1100°C, 10 min) 16) Ciclo BF (1130°C, 10 min) Análisis de sección transversal de las piezas de prueba .

Las secciones transversales de todos los materiales previamente tratados se analizaron usando SEM-EDX (Microscopio Electrónico de Barrido - Electroscopia de Dispersión de Energía) . En las secciones transversales, la composición para la capa de aleación de soldadura fuerte obtenida se analizó. El contenido de silicio como una función de la profundidad de la superficie de la placa en donde la mezcla se había aplicado se midió. Los resultados del análisis se resumen en la tabla 16.

Tabla 16 Los resultados de las pruebas muestran que hay capas formadas en la parte superior de los materiales precursores. Los contenidos de silicio son intervalos aproximados, pero difieren sustancialmente del contenido de silicio en el material precursor, es decir, menor que 0.6% en peso. Los resultados de las pruebas muestran que la temperatura tiene un efecto sobre la capa de aleación de soldadura fuerte formada, pero los resultados son más dependientes del tipo de material precursor.

Análisis magnético y análisis de la forma para los materiales 316 previamente tratados Dos de los materiales previamente tratados se analizaron, nr 7, VC (1100°C) y nr 15 BF (1100°C, 10 min) . Ambas muestras previamente tratadas mostraron propiedades magnéticas para la capa de superficie, claramente diferente del material precursor, el acero inoxidable no magnético tipo 316. Las propiedades magnéticas fueron confirmadas ya que fue posible levantar las muestras previamente tratadas pero no las "muestras no tratadas" con un imán permanente. También, la forma se cambió para las muestras previamente tratadas. Cuando se inspeccionaron las placas previamente tratadas ocularmente, se confirmó que las placas se doblaron con la superficie previamente tratada que miraba hacia afuera para la superficie convexa creada. Esto también significa que si el material no tiene la posibilidad de deformarse (como para este caso, una placa delgada), o si el material es previamente tratado en ambos lados, los esfuerzos de presión estarán presentes en la superficie. Los esfuerzos de presión, v.gr., pueden incrementar las propiedades de fatiga por presión.

Pruebas de dureza de superficie: Las capas de aleación de soldadura fuerte obtenidas de superficies se probaron para dureza. Las muestras que se probaron fueron Níquel tipo 200, Monel 400, Hastelloy C2000, Acero Inoxidable Tipo 316 de la muestra de prueba 15 BF(1 100°C, 10 min) y Acero Inoxidable Tipo 316 de la muestra de prueba 16 BF (1130°C, 10 min) aplicadas ambas con A3.3 hecho con Si y B y A3.3 hecho con Si y B C. Los resultados se resumen en la tabla 17.

Tabla 17 Resultados : Las pruebas de dureza muestran que la dureza de la capa de aleación de soldadura fuerte es mayor que los materiales precursores. Todos los materiales precursores probados tuvieron dureza menor que aprox. 300 HV0.05 después de un ciclo de pre-tratamiento término o un ciclo de soldadura. La dureza de la capa de superficie y el material precursor se midieron desde la superficie del material precursor original a una profundidad de aprox. 200 um. Los valores de dureza incrementados se correlacionaron con el incremento medido anteriormente en Si en la capa de superficie, la aleación de soldadura fuerte. Las pruebas también muestran que la dureza es más alta en la superficie que cerca de los materiales precursores.

Ejemplo 12 Pruebas de capacidad de soldadura fuerte En este ejemplo, se probaron las capas de aleación de soldadura fuerte obtenidas del ejemplo, 11, tales como las muestras número 2 a 14. Una muestra adicional se probó y fue la muestra número 17, en donde el material fue SS no tratado tipo 316 con mezcla aplicada. Las pruebas se llevaron a cabo para los propósitos de encontrar si una unión de soldadura fuerte podría crearse entre un sustrato que tiene una capa de aleación de soldadura fuerte y otro sustrato sin ninguna capa de aleación de soldadura fuerte.

Las piezas de prueba fueron las placas SS tipo 316, y las pruebas de soldadura fuerte se llevaron a cabo en ciclos de soldadura fuerte normales. La prueba se realizó colocando la placa de prueba previamente tratada con la capa de aleación de soldadura fuerte mirando hacia arriba. Una placa prensada circular sin ninguna aleación de soldadura fuerte, véase la figura 1, se puso sobre la parte superior de la placa de prueba previamente tratada sobre la capa de aleación de soldadura fuerte. Se aplicó un peso sobre la placa prensada circular para mantenerla en contacto con la placa de prueba previamente tratada. La muestra de placa de prueba después se expuso a un ciclo VC1 (T) bajo vacío a una temperatura de 1210°C. El resultado se presenta como el tamaño del área de la soldadura fuerte como una función de la temperatura de pre-tratamiento . Las muestras se cortaron a través de la placa prensada circular y el ancho del centro la' unión obtenida se midió de conformidad con la figura 2. la tabla 18, se resume el ancho del centro promedio de ca muestra de prueba.

Tabla 18 Los resultados de estas pruebas muestran que mientras más alta es la temperatura de pre-soldadura fuerte menor es la unión soldada con soldadura fuerte, es decir, la capa de aleación de soldadura fuerte de las muestras previamente tratadas pierde la propiedad para uniones de soldadura fuerte. El ancho del centro pequeño es un resultado de la propiedad de soldadura fuerte baja. Al perder la propiedad de soldadura fuerte, las muestras pre-soldadas no se pueden usar para soldadura fuerte sin añadir una aleación de soldadura fuerte o añadir mezcla de boro y silicio adicional después del paso de pre-soldadura fuerte. La temperatura critica depende del material precursor. Si el material precursor tiene un punto de fusión alto, entonces la capa de aleación de soldadura fuerte obtenida aún podría tener propiedad de soldadura fuerte a una pre-temperatura de soldadura fuerte más alta.

Ejemplo 13 Pruebas de tensión Seis diferentes materiales precursores se probaron en el ejemplo 13. Las muestras de prueba se aplicaron con diferentes mezclas, las mezclas fueron A3.3, B2 y Cl, todas hechas usando Si y B como fuentes de depresor de punto de fusión, en una laca de Akzo Nobel (si no se indica otra cosa) . Las piezas de prueba grandes de materiales precursores, es decir, con tamaño de 323 mm x 123 mm, se aplicaron con mezclas. El peso total de 2 g calculado sobre silicio y boro en la mezcla sin ningún aglutinante, es decir, laca sobre cada pieza de prueba grande, se aplicaron sobre las piezas de prueba grandes. La cantidad calculada de silicio y boro corresponde a aproximadamente 0.05 mg/mm2.

Las muestras fueron de los siguientes materiales precursores : 1. SS Tipo 316, espesor 0.4 mm 2. Ni Tipo 200, espesor 0.45 mm 3. Monel 400, espesor 1.0 mm 4. SS Tipo 254SMO, espesor 0.4 mm 5. acero inoxidable, espesor 0.4 ron, que tiene un contenido de hierro > 97% en peso 6. Hastelloy C2000, espesor 0.5 mm · En este ejemplo, muestras de materiales de capa de aleación soldados con soldadura fuerte se probaron de conformidad con el ejemplo 11, muestra 1 (Hastelloy C2000) .

En estas pruebas, dos piezas se cortaron para cada muestra de prueba de tensión. Una de las piezas de prueba se cortó de una placa no tratada del mismo material precursor que para la pieza pre-tratada, es decir, la pieza de capa de aleación de soldadura fuerte, véase el ejemplo 11, o con una superficie aplicada con mezcla A3.3 dispersa en una laca de Akzo Nobel. El tamaño de las piezas de prueba fue, longitud 41-45 mm, y ancho 11.3-11.7 mm. Cada pieza de prueba se dobló a la mitad, usando una herramienta de prensado. La forma de la parte superior de la herramienta de prensado fue una placa de 3 mm de espesor de aprox. 150 mm de largo. La parte inferior de la herramienta está hecha de una placa gruesa con una "ranura maquinada" con un radio de 1.9 mm. Cuando se prensó, la pieza de prueba se aplicó sobre la herramienta de prensado inferior con la superficie previamente tratada mirando hacia abajo, en donde después de que las placas fueron prensadas se doblaron a la mitad de la longitud de cuando se prensaron. Algunas veces, un doblado adicional se hizo manualmente después del prensado, v.gr., si el material tenía un regreso elástico grande¦ o era "demasiado grueso".

Fijación de las muestras Una primera pieza de prueba doblada con la superficie previamente tratada o superficie aplicada se colocó con la superficie tratada mirando hacia arriba cuando se colocó sobre una placa de 1 mm (22 x 22 mm) con propiedades "sin humectación". Esta placa, junto con la primera pieza de prueba doblada se montó después en la diagonal de un tubo que tenía una sección transversal cuadrada. Las dimensiones del tubo fueron 17 x 17 mm en el interior y 20 x 20 mm en el exterior. El espesor del tubo fue de aprox. 1.4 mm y la altura de 55 mm.

Una segunda pieza de prueba no tratada doblada se colocó de manera que la parte curva de la segunda pieza de prueba se colocó sobre la parte superior de la parte curva de la primera pieza de prueba doblada. La segunda pieza de prueba doblada se colocó en el tubo en dirección perpendicular a la primera pieza de prueba creando una pequeña área de contacto entre las dos piezas. Las muestras fijadas entonces se calentaron en un ciclo VC1 (1210°C) .

Pruebas de tensión Las muestras de prueba soldadas con soldadura fuerte fueron, después de la soldadura fuerte, montadas en una máquina de prueba de tensión "Sistema de Prueba de Cabeza Cruzada Automática de Instron Corporation Serie IX". La velocidad de cabeza cruzada fue de aprox. 1 mm/min. La carga se midió en kN. Los resultados de la prueba de tensión, tanto para muestras previamente tratadas (PRE) como muestras no previamente tratadas se resumen en la tabla 19.

Tabla 19 tabla 19 muestra que las uniones soldadas con soldadura fuerte de muestras con capa de aleación de soldadura fuerte tienen resistencia a la tensión comparable con las uniones soldadas con soldadura fuerte de muestras que tienen una mezcla de silicio y boro dispersa en un aglutinante, aplicadas sobre la superficie. Estos resultados de prueba, por lo tanto, muestran que la selección del método de soldadura fuerte puede depender de otros aspectos distintos a la resistencia a la tensión esperada de las uniones producidas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una mezcla mecánica de partículas de polvos que comprende por lo menos una fuente de boro y por lo menos una fuente de silicio, en donde las partículas tienen un tamaño de partícula promedio menor que 250 µp?, y cada partícula es de una fuente de silicio o bien de una fuente de boro, y en donde : - la mezcla mecánica comprende boro y silicio en una relación en peso de boro a silicio dentro de un intervalo de aproximadamente 5:100 a aproximadamente 1:1; - silicio y boro se presentan juntos en la mezcla mecánica en por lo menos 25% en peso; y en donde - la por lo menos una fuente de boro y la por lo menos una fuente de silicio están libres de oxígeno excepto por las cantidades inevitables de oxígeno contaminante, y en donde la cantidad inevitable de oxígeno contaminante es menor que 10% en peso.

2. La mezcla de conformidad con la reivindicación 1, en donde por lo menos una fuente de silicio se selecciona del grupo que consiste de silicio elemental, una aleación que contiene silicio, y un compuesto que contiene silicio.

3. La mezcla de conformidad con la reivindicación 1 o 2, en donde por lo menos una fuente de boro se selecciona del grupo que consiste de boro elemental, una aleación que contiene boro y un compuesto que contiene boro.

4. La mezcla de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 o 3, en donde la fuente de boro es diferente de la fuente de silicio.

5. La mezcla de conformidad de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la fuente de boro se selecciona de boro elemental, carburos de boro, boruros de níquel, y boruros de hierro, y la fuente de silicio se selecciona de silicio elemental, ferro silicio, siliciuros de hierro, carburos de hierro, y boruros de hierro .

6. La mezcla de conformidad de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la por lo menos una fuente de boro y la por lo menos una fuente de silicio están libres de oxígeno excepto por las cantidades inevitables de oxígeno contaminante.

7. Una composición que comprende una mezcla de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

8. La composición de conformidad con la reivindicación 7, en donde la composición además comprende polvos de un material precursor, en donde el material precursor está presente en una cantidad menor que 75% en peso calculada sobre el peso total de silicio, boro y material precursor .

9. La composición de conformidad con la reivindicación 7 o 8, en donde la composición además comprende polvos de una aleación de soldadura fuerte.

10. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en donde la composición además comprende por lo menos un aglutinante seleccionado de solventes, agua, aceites, geles, lacas, barniz, polímeros, cera o combinaciones de los mismos, preferiblemente la por lo menos un aglutinante se selecciona de poliésteres, polietilenos , polipropilenos, polímeros acrílieos, polímeros (met) acrílicos, alcoholes polivinílieos , acetatos de polivinilo, poliestirenos, ceras, o combinaciones de los mismos .

11. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en donde la mezcla se dispersa en por lo menos un aglutinante.

12. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en donde la composición es una pintura, o la composición es una pasta, o la composición es una dispersión.

13. Un producto que comprende una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, y un sustrato, en donde dicho sustrato es un material precursor que tiene una temperatura de solidus por arriba de 1100°C, y en donde por lo menos una parte de la superficie del sustrato tiene una capa revestida de la composición.

14. El producto de conformidad con la reivindicación 13, en donde la cantidad total promedio de silicio y boro en la capa revestida es menor que 1 mg/mm2.

15. El producto de conformidad con la reivindicación 13 o 14, en donde el material precursor se selecciona del grupo que consiste de aleaciones a base de hierro, aleaciones a base de níquel, aleaciones a base de cromo, aleaciones a base de cobalto, y aleaciones a base de cobre que tienen un punto de fusión de por lo menos 1100°C.

16. El producto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en donde el material precursor comprende de aproximadamente 15 a aproximadamente 22% en peso cromo, de aproximadamente 8 a aproximadamente 22% en peso níquel, de aproximadamente 0 a aproximadamente 3% en peso manganeso, de aproximadamente 0 a aproximadamente 1.5% en peso silicio, de aproximadamente 0 a aproximadamente 8% en peso molibdeno, y el resto de hierro.

17. El producto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en donde el material precursor comprende por lo menos 80% en peso de Ni.

18. El producto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, en donde el material precursor comprende más de 50% en peso de Fe, menos de 13% en peso de Cr, menos de 1% en peso de Mo, menos de 1% en peso de Ni y menos de 3% en peso de Mn.

19. El producto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18, en donde el material precursor comprende más de 10% en peso de Cr y más de 60% en peso de Ni .

20. El producto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18, en donde el material precursor comprende más de 15% en peso de Cr, más de 10% en peso de Mo, y más de 50% en peso de Ni.

21. El producto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18, en donde el material precursor comprende más de 10% en peso de Fe, 0.1 a 30% en peso de Mo, 0.1 a 30% en peso de Ni , y más de 50% en peso Co.

22. El producto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 21, en donde el producto son bobinas, placas, partes, láminas.

23. El producto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 22, en donde un producto con capa de aleación de soldadura fuerte se obtiene calentando dicha capa de la composición y el sustrato, y por lo tanto la composición es aleada con elementos del sustrato, y en donde la capa de aleación de soldadura fuerte obtenida tiene un punto de fusión menor que el punto de fusión del material precursor .

24. Un método para proveer un producto que tiene por lo menos una unión soldada con soldadura fuerte entre áreas de contacto entre sustratos, dicho método comprendiendo los siguientes pasos: - aplicar por lo menos una fuente de silicio y por lo menos una fuente de boro en por lo menos un sustrato; - ensamblar el por lo menos un sustrato con por lo menos un sustrato adicional, en donde dicho por lo menos un sustrato adicional es tal que por lo menos una fuente de silicio y por lo menos una fuente de boro están presentes entre áreas de contacto de los sustratos; - calentar los sustratos ensamblados a una temperatura de soldadura fuerte por debajo de 1250°C, en un horno al vacío, en un gas inerte, en una atmósfera reductora, o combinaciones de los mismos; y - enfriar los sustratos ensamblados para obtener el producto que tiene por lo menos una unión soldada con soldadura fuerte entre áreas de contacto de los sustratos.

25. El método de conformidad con la reivindicación 24, en donde la por lo menos una fuente de silicio se aplica como una capa en el sustrato, y la por lo menos una fuente de boro se aplica como otra capa sobre el mismo sustrato, preferiblemente la por lo menos una fuente de silicio se aplica como segunda capa sobre la parte superior de la primera capa de boro en el sustrato.

26. El método de conformidad con la reivindicación 24, en donde la por lo menos una fuente de silicio y por lo menos una fuente de boro está dentro de la misma mezcla y silicio y boro están presentes en la mezcla dentro del intervalo de 25% en peso a 100% en peso, y que la mezcla es una mezcla mecánica de polvos .

27. El método de conformidad con la reivindicación 24, en donde la por lo menos una fuente de silicio y por lo menos una fuente de boro es la misma fuente, preferiblemente la fuente es boruros de hierro.

28. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 27, en donde el paso de aplicación comprende aplicar una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 11 en por lo menos una parte de una superficie sobre por lo menos un sustrato.

29. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 28, en donde el paso de calentamiento comprende calentar los sustratos ensamblados, obtener una aleación fundida de soldadura fuerte en el sustrato (s) y dejar que la aleación fundida de soldadura fuerte sea transferida por fuerzas capilares a las áreas de contacto entre los sustratos.

30. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 28, en donde el paso de calentamiento comprende calentar el producto a una temperatura de por lo menos 900°C.

31. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 30, en donde el método comprende un paso adicional antes del paso de aplicación, dicho paso adicional comprende cortar o formar o combinaciones de los mismos del sustrato (s) antes del paso de aplicación.

32. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 31, en donde el método comprende un paso adicional entre el paso de aplicación y el paso de ensamblaje, dicho paso adicional comprende cortar o formar o combinaciones de los mismos del producto del paso de aplicación antes del paso de ensamblaje.

33. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 32, en donde el método comprende un primer paso adicional después del paso de aplicación, el primer paso adicional comprende calentar el producto del paso de aplicación a una temperatura para permitir la obtención de una capa de aleación de soldadura fuerte en el sustrato, y enfriamiento del sustrato obtenido que tiene la capa de aleación obtenida de soldadura fuerte.

34. El método de conformidad con la reivindicación 33, en donde el método comprende un segundo paso adicional, en donde el segundo paso adicional comprende el corte o formación o combinaciones de los mismos del sustrato que tiene la capa de aleación obtenida de soldadura fuerte.

35. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 34, en donde el producto soldado con soldadura fuerte obtenido que tiene por lo menos una unión soldada con soldadura fuerte se selecciona de intercambiadores de calor, reactores de placa, partes de reactores, partes de separadores, partes de decantadores, partes de bombas, partes de válvulas.

36. Un método para fabricar un producto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 23, que comprende los siguientes pasos: aplicar una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12 en por lo menos una parte de por lo menos una superficie sobre por lo menos un sustrato.

37. Un método para fabricar un producto con capa de aleación de soldadura fuerte, dicho método comprende los siguientes pasos: aplicar una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12 en un sustrato; - calentar el sustrato aplicado a una temperatura menor que la temperatura de solidus del sustrato para obtener una capa de fase fundida de aleación de soldadura fuerte; y - enfriar el sustrato que tiene la fase fundida de aleación de soldadura fuerte para obtener un producto con capa de aleación de soldadura fuerte, en donde la temperatura durante el calentamiento además es mayor que la temperatura de solidus de la aleación de soldadura fuerte obtenida.

38. Un producto soldado con soldadura fuerte obtenido por el método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 35.

39. El uso de una mezcla de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 para obtener una capa de aleación de soldadura fuerte en por lo menos una superficie de un sustrato calentando a una temperatura para permitir la obtención de una capa de aleación de soldadura fuerte en el sustrato.

40. El uso de una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, para soldadura fuerte de partes o placas para intercambiadores de calor, reactores de placa, partes de reactores, partes de separadores, partes de decantadores, partes de bombas, partes de válvulas.

41. El uso de una composición de conformidad con la reivindicación 12 para soldadura fuerte de partes o placas para intercambiadores de calor, reactores de placa, partes de reactores, partes de separadores, partes de decantadores, partes de bombas, partes de válvulas, en donde la composición es una pintura. RESUMEN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una mezcla de por lo menos una fuente de boro y por lo menos una fuente de silicio, en donde la mezcla comprende boro y silicio en una relación en peso de boro a silicio dentro de un intervalo de aproximadamente 5:100 a aproximadamente 2:1, en donde el silicio y el boro están presentes en la mezcla en por lo menos 25% en peso, y en donde la por lo menos una fuente de boro y la por lo menos una fuente de silicio están libres de oxígeno excepto por las cantidades inevitables de oxígeno contaminante, y en donde la mezcla es una mezcla mecánica de polvos, y en donde las partículas en los polvos tienen un tamaño de partícula promedio menor que 250 µp?. La presente invención se refiere además a una composición que comprende la mezcla de un sustrato aplicado con la mezcla, un método para proveer un producto soldado con soldadura fuerte, y usos .