BRPI0801523B1 - copper nickel alloy - Google Patents
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Abstract
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "LIGA METÁ- LICA COBRE-NÍQUEL”.Patent Descriptive Report for "COPPER-NICKEL METALLIC ALLOY".
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOSCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
Este pedido reivindica a prioridade, sob a 35 U.S.C. § 119 dos pedidos de patente australiana A 733/2007, registrada em 10 de maio de 2007, e A 2091/2007, registrada em 20 de dezembro de 2007; os pedidos anteriores estão aqui incorporados em sua totalidade como referência.This application claims priority under 35 U.S.C. § 119 of Australian patent applications A 733/2007, filed May 10, 2007, and A 2091/2007, filed December 20, 2007; The foregoing applications are incorporated herein in their entirety by reference.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO: A presente invenção se refere a uma liga metálica que consiste essencial mente em cobre, níquel, magnésio e ferro. Os principais elementos da liga são cobre e níquel.BACKGROUND OF THE INVENTION FIELD OF THE INVENTION: The present invention relates to a metal alloy consisting essentially of copper, nickel, magnesium and iron. The main elements of the alloy are copper and nickel.
Ligas conhecidas desse tipo têm um grande número de proprie- dades, na base das quais elas podem ser usadas em muitas áreas técnicas e para vários propósitos. Por conta de sua resistência à corrosão, sua resis- tência mecânica e sua ductiiidade, elas podem ser usadas em particular nas indústrias químicas, bem como na indústria do petróleo, em engenharia quí- mica e na construção de equipamentos químicos, e na tecnologia de dessa- linação. Elas podem também ser usadas para reforço de cabos, para produ- ção de armações de óculos e em muitas outras áreas técnicas, bem como para usos eletrotécnicos. Além disso, essas ligas conhecidas podem ser u- sadas em revestimentos. Elas podem ser usadas também como enchimento de soldagem.Known alloys of this type have a large number of properties, on the basis of which they can be used in many technical areas and for various purposes. Because of their corrosion resistance, mechanical strength and ductility, they can be used in particular in the chemical industries, as well as in the petroleum industry, chemical engineering and chemical equipment construction, and in chemical technology. delineation. They can also be used for cable reinforcement, eyeglass frame production and many other technical areas as well as for electrotechnical uses. In addition, such known alloys may be used in coatings. They can also be used as welding filler.
Essas ligas conhecidas são produzidas na forma de fundidos, pós, chapas, folhas, tiras, lâminas, varas, tubos e arames, que servem como produtos de partida para a produção de muitos componentes.These known alloys are produced in the form of castings, powders, sheets, sheets, strips, blades, sticks, tubes and wires, which serve as starting products for the production of many components.
Para satisfazer as necessidades que elas devem atender quan- do elas são usadas, essa ligas metálicas devem ter boas propriedades de processamento, quer dizer, elas devem permitir uma boa fundição e confor- mação a quente e a frio, devem também permitir boa soldagem e boa solda e brasagem, deve permitir uma boa usinagem, boa moagem e polimento e também permitir que elas sejam eletrogaivanizadas.To meet the needs they must meet when they are used, these alloys must have good processing properties, that is, they must allow good casting and hot and cold forming, they must also allow good welding and Good welding and brazing should allow good machining, good grinding and polishing and also allow them to be electroplated.
Todas essas necessidades são atingidas, por exemplo, pelo ma- terial de liga NiCu30Fe n° 2.4360 de acordo com a DIN 17743. Aquela liga conhecida tem os seguintes elementos nas proporções dadas abaixo (em % em massa e/ou em % em peso): níquel pelo menos 63% cobre 28% a 34% ferro 1 % a 2,5% manganês no máximo 2% outros elementos no máximo 1% Uma das razões para as boas propriedades do material explica- das acima é que os elementos individuais da liga são completamente solú- veis uns nos outros, com o que eles formam uma série de soluções sólidas próximas sem vãos de miscibilidade e como resultado disso a liga é comple- tamente homogênea em sí mesma. A liga da técnica anterior, e outras ligas níquel-cobre similares, tem proporções muito altas de níquel, o que deve ser levado em considera- ção porque o preço do mercado mundial do níquel é muitas vezes maior que o preço do cobre, por cuja razão essas ligas conhecidas são muito caras. Da mesma forma ligas cobre-níquel conhecidas com baixos teores de níquel e apenas pequenas adições de outros elementos de ligação têm por sua vez propriedades mais pobres, por exemplo, em relação à resistência mecânica e à ductilidade ou em relação à sua resistência à corrosão em um meio a- gressivo.All such needs are met, for example, by NiCu30Fe alloy material 2.4360 according to DIN 17743. That known alloy has the following elements in the proportions given below (in mass% and / or weight%). : nickel at least 63% covers 28% to 34% iron 1% to 2.5% manganese at most 2% other elements at most 1% One of the reasons for the good material properties explained above is that the individual elements of the Alloy are completely soluble in each other, whereby they form a series of close solid solutions without miscibility spans and as a result the alloy is completely homogeneous in itself. The prior art alloy, and other similar nickel-copper alloys, have very high proportions of nickel, which should be taken into account because the world market price of nickel is often higher than the price of copper, for which reason these known leagues are very expensive. Similarly known nickel-copper alloys with low nickel contents and only minor additions of other bonding elements in turn have poorer properties, for example with respect to mechanical strength and ductility or with respect to their resistance to corrosion. an aggressive medium.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO É consequentemente um objetivo da presente invenção fornecer uma liga metálica que supere as desvantagens acima mencionadas dos e- quipamentos e métodos até aqui conhecidos desse tipo geral e que forneça uma liga que tenha as mesmas propriedades vantajosas que as ligas da téc- nica anterior, em particular como as da liga NiCuSOFe, mas que, entretanto, contenha uma proporção muito mais reduzida de níquel em comparação com a essa última, e com isso seja significativa mente mais barata que a liga conhecida.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a metal alloy that overcomes the aforementioned disadvantages of hitherto known equipment and methods of that general type and which provides an alloy which has the same advantageous properties as the alloys of the art. particularly those of the NiCuSOFe alloy, but which, however, contain a much lower proportion of nickel compared to the latter, and are thus significantly cheaper than the known alloy.
Com o objetivo precedente e com outros objetivos em vista é fornecida, de acordo com a invenção, uma liga metálica cobre-níquel que é formada principalmente de cobre, níquel, magnésio e ferro. Os elementos principais são cobre e níquel. Os teores de magnésio e ferro são aumenta- dos consideravelmente em comparação com as ligas convencionais da téc- nica anterior. A nova liga conforme a invenção tem os seguintes elementos nas seguintes proporções (em % em massa e/ou % em peso): cobre 40% a 61% níquel 35% a 45% manganês 3,9% a 10% ferro 0,1% a 5% outros elementos (por exemplo, carbono, silício, alumínio, magnésio, titânio, cromo, terras raras, molibdênio, ítrio) no máximo 2% no total com a soma dos componentes individuais totalizando 100% em massa ou 100% em peso Por conta dessa proporção muito mais baixa de níquel, esta liga é significativamente mais barata que as ligas de cobre-níquel conhecidas, sem que suas propriedades sejam tornadas piores que as das ligas conheci- das. Por conta da sua proporção muito maior de manganês em comparação com a técnica anterior, esta liga também tem uma resistência ao calor parti- cularmente alta, o que é necessário em muitos pedidos. A liga preferivelmente tem as seguintes proporções (em % em massa ou em % em peso): cobre 46% a 59% níquel 37% a 42% manganês 3,8% a 7% ferro 0,2% a 5% outros elementos no máximo 2% no total com a soma dos componentes selecionados totalizando 100% em massa ou 100% em peso.For the foregoing and other purposes, according to the invention, a copper-nickel metal alloy which is formed primarily of copper, nickel, magnesium and iron is provided. The main elements are copper and nickel. Magnesium and iron contents are considerably increased compared to conventional prior art alloys. The new alloy according to the invention has the following elements in the following proportions (in mass% and / or weight%): it covers 40% to 61% nickel 35% to 45% manganese 3.9% to 10% iron 0.1 % to 5% other elements (eg carbon, silicon, aluminum, magnesium, titanium, chrome, rare earth, molybdenum, yttrium) not more than 2% total with the sum of individual components totaling 100% by mass or 100% by weight. weight Because of this much lower proportion of nickel, this alloy is significantly cheaper than known copper-nickel alloys without making its properties worse than those of known alloys. Because of its much higher proportion of manganese compared to the prior art, this alloy also has a particularly high heat resistance, which is required in many applications. The alloy preferably has the following proportions (by weight% or by weight%): copper 46% to 59% nickel 37% to 42% manganese 3.8% to 7% iron 0.2% to 5% other elements in the maximum 2% in total with the sum of the selected components totaling 100% by weight or 100% by weight.
Uma liga específica preferida tem os seguintes elementos nas seguintes proporções (em % em massa ou % em peso): cobre 55,03% níquel 39,66% manganês 4,64% ferro 0,46% carbono 0,05% silício 0,06% alumínio 0,02% magnésio 0,03% titânio 0,01% cromo 0,02% outros elementos 0,02% Uma outra liga preferida tem os seguintes elementos nas seguin- tes proporções (em % em massa e/ou % em peso}: cobre 52,87% níquel 39,16% manganês 3,98% ferro 3,75% carbono 0,05% silício 0,09% alumínio 0,03% magnésio 0,03% titânio 0,01% cromo 0,02% outros elementos 0,01% Outros atributos que são considerados como característicos para a invenção estão apresentados nas reivindicações anexas.A preferred specific alloy has the following elements in the following proportions (by weight or% by weight): copper 55.03% nickel 39.66% manganese 4.64% iron 0.46% carbon 0.05% silicon 0, 06% aluminum 0.02% magnesium 0.03% titanium 0.01% chrome 0.02% other elements 0.02% Another preferred alloy has the following elements in the following proportions (by weight% and / or% by weight}: copper 52.87% nickel 39.16% manganese 3.98% iron 3.75% carbon 0.05% silicon 0.09% aluminum 0.03% magnesium 0.03% titanium 0.01% chrome 0.02% other elements 0.01% Other attributes which are considered characteristic of the invention are set forth in the appended claims.
Embora a invenção esteja descrita aqui como personificada em uma liga metálica, ela não pretende todavia ser limitada aos detalhes mos- trados, uma vez que várias modificações e mudanças estruturais podem ser feitas na mesma sem sair do espírito da invenção e dentro do escopo e da faixa de equivalentes das reivindicações. A construção e o método de operação da invenção, entretanto, juntamente com os seus objetivos e vantagens adicionais serão melhor compreendidos a partir da descrição a seguir das quatro ligas que represen- tam as configurações específicas da invenção.Although the invention is described herein as embodied in a metal alloy, it is not intended to be limited to the details shown, however, since various modifications and structural changes may be made thereto without departing from the spirit of the invention and within the scope and scope of the invention. equivalent range of the claims. The construction and method of operation of the invention, however, together with its additional objectives and advantages, will be better understood from the following description of the four alloys representing the specific embodiments of the invention.
DESCR1CÃQ DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplo 1: Neste exemplo a liga tem os seguintes elementos nas seguintes proporções (em % em massa e/ou em % em peso); cobre 40% a 61% níquel 35% a 45% manganês 3,9% a 10% ferro 0,1% a 5% outros elementos tais como carbono, silício, alumínio, magnésio, titânio, cromo, terras raras, molibdênio, ítrio no máximo 2% no total com a soma dos componentes selecionados totalizando 106% em massa ou 100% em peso.Example 1: In this example the alloy has the following elements in the following proportions (by weight% and / or by weight%); copper 40% to 61% nickel 35% to 45% manganese 3.9% to 10% iron 0.1% to 5% other elements such as carbon, silicon, aluminum, magnesium, titanium, chrome, rare earth, molybdenum, yttrium maximum 2% in total with the sum of the selected components totaling 106% by weight or 100% by weight.
Exemplo 2: Neste exemplo a liga tem os seguintes elementos nas seguintes proporções (em % em massa ou em % em peso}: cobre 46% a 59% níquel 37% a 42% manganês 3,8% a 7% ferro 0,2% a 5% outros elementos tais como carbono, silício, alumínio, magnésio, titânio, cromo, terras raras, molibdênio, ítrio no máximo 2% no total com a soma dos componentes selecionados totalizando 100% em massa ou 100% em peso.Example 2: In this example the alloy has the following elements in the following proportions (by mass% or by weight%): covers 46% to 59% nickel 37% to 42% manganese 3.8% to 7% iron 0.2 % to 5% other elements such as carbon, silicon, aluminum, magnesium, titanium, chrome, rare earth, molybdenum, yttrium at most 2% in total with the sum of selected components totaling 100% by weight or 100% by weight.
Exemplo 3: Neste exemplo a liga tem os seguintes elementos nas seguintes proporções (em % em massa e/ou em % em peso}: cobre 55,03% níquel 39,66% manganês 4,64% ferro 0,46% carbono 0,05% silício 0,06% alumínio 0,02% magnésio 0,03% titânio 0,01% cromo 0,02% outros elementos 0,02% Exemplo 4: Neste exemplo a liga tem os seguintes elementos nas seguintes proporções (em % em massa ou em % em peso): cobre 52,87% níquel 39,16% manganês 3,98% ferro 3,75% carbono 0,05% silício 0,09% alumínio 0,03% magnésio 0,03% titânio 0,01% cromo 0,02% outros elementos 0,01% Todas essas ligas têm uma proporção comparativamente alta de cobre e uma proporção comparativamente baixa de níquel, como resultado disso elas têm custo comparativamente baixo e, comparação com as ligas Ni-Cu conhecidas por conta da considerável diferença de preço do níquel e do cobre. Independentemente disso, essas ligas são altamente resistentes à corrosão, têm alta resistência e podem ser processadas muito bem por conta de sua estrutura muito homogênea, e como resultado disso elas podem ser usadas em uma ampla variedade de áreas.Example 3: In this example the alloy has the following elements in the following proportions (in mass% and / or weight%): copper 55.03% nickel 39.66% manganese 4.64% iron 0.46% carbon 0 0.05% silicon 0.06% aluminum 0.02% magnesium 0.03% titanium 0.01% chrome 0.02% other elements 0.02% Example 4: In this example the alloy has the following elements in the following proportions (in % by weight or by weight%): copper 52.87% nickel 39.16% manganese 3.98% iron 3.75% carbon 0.05% silicon 0.09% aluminum 0.03% magnesium 0.03% titanium 0.01% chromium 0.02% other elements 0.01% All of these alloys have a comparatively high proportion of copper and a comparatively low proportion of nickel, as a result they are comparatively low cost and, compared to NI alloys. However, these alloys are highly corrosion-resistant, have high strength, and can be processed by hand. very well because of their very homogeneous structure, and as a result they can be used in a wide variety of areas.
Por exemplo, em comparação com NiCu30Fe, a liga conforme o Exemplo 3 e a liga conforme o Exemplo 4 têm sob as mesmas condições de processamento em Ia mi nação, recozi mento intermediário e recozi mento fi- nal, valores mecânicos muito similares em produtos redondos e planos, o que tem efeitos muito favoráveis em sua capacidade de processamento: na Tabela 1 abaixo, os limites de resistência à tração Rm (em N/mm2) e o alon- gamento para a fratura A200 (em %, com base em um comprimento medido de 200 mm) são comparados entre a liga conforme o Exemplo 3, a liga con- forme o Exemplo 4 e a liga NiCu30Fe conhecida, em cada caso na forma de arame redondo de 1,80 mm de diâmetro e de arame chato de 12,7 x 0,38 mm, ambos extra-recozidos.For example, compared to NiCu30Fe, the alloy according to Example 3 and the alloy according to Example 4 have under the same processing conditions as Blanking, intermediate annealing and final annealing, very similar mechanical values in round products. and flat, which has very favorable effects on their processing capacity: in Table 1 below, the tensile strength limits Rm (in N / mm2) and the fracture stretch A200 (in%, based on a 200 mm) are compared between the alloy according to Example 3, the alloy according to Example 4 and the known NiCu30Fe alloy, in each case in the form of 1.80 mm diameter round wire and 12.7 x 0.38 mm, both extra-annealed.
Os valores mecânicos de todas as três ligas comparados devem ser considerados como os mesmos dentro das variações comuns dependen- tes da fornada. Similarmente, por exemplo, a estabilidade em relação ao amolecimento durante a brasagem a temperaturas de 600*0 e maiores deve ser considerada como igualmente boa, muito melhor que no caso das ligas cobre-níquel sem esses altos teores de manganês e de ferro.The mechanical values of all three compared alloys should be considered to be the same within the common variations dependent on the batch. Similarly, the softness stability during brazing at temperatures of 600 ° C and higher should be considered equally good, much better than in the case of copper-nickel alloys without such high manganese and iron contents.
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