BRPI0801523B1 - liga metálica cobre-níquel - Google Patents
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Abstract
liga metálica. a presente invenção refere-se a uma liga metálica que é formada principalmente de cobre, níquel, magnésio e ferro. os constituintes principais são cobre e níquel. os teores de magnésio e ferro são consideravelmente aumentados em comparação com as ligas convencionais da técnica anterior. a nova liga tem os seguintes constituintes 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%) e outros materiais, tais como carbono, silício, alumínio, magnésio, titânio, cromo, terras raras, molibdênio, e/ou ítrio(no máximo 2% no total), com a soma dos componentes totalizando 100% em massa ou, respectivamente, 100% em peso.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "LIGA METÁ- LICA COBRE-NÍQUEL”.
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
DESCR1CÃQ DETALHADA DA INVENÇÃO
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.
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.
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.
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.
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.
Claims (5)
1. Liga metálica cobre-níquel, caracterizada pelo fato de que consiste em cobre, níquel, manganês e ferro e outros elementos seleciona- dos do grupo consistindo em carbono, silício, alumínio, magnésio, titânio, cromo, terras raras, molibdênio e ítrio, sendo que a dita liga metálica contêm os referidos elementos nas proporções indicadas abaixo (em % em massa): cobre 40% a 61% níquel 35% a 45% manganês 3,9% a 10% ferro 0,1% a 5% outros elementos no máximo, 2% no total com a soma dos componentes selecionados totalizando 100% em massa.
2. Liga metálica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelas seguintes proporções (em % em massa): cobre 55,03% níquel 39,66% manganês 4,64% ferro 0,46% outros elementos 0,21%.
3. Liga metálica, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que contém os seguintes outros elementos (em % em massa): carbono 0,05% silício 0,06% alumínio 0,02% magnésio 0,03% titânio 0,01% cromo 0,02% outros elementos tais como terras raras, molibdênio e ítrio 0,02%.
4. Liga metálica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelas seguintes proporções (em % em massa): cobre 52,87% níquel 39,16% manganês 3,98% ferro 3,75% outros elementos 0,24%.
5. Liga metálica, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que contém os seguintes outros elementos (em % em massa): carbono 0,05% silício 0,09% alumínio 0,03% magnésio 0,03% titânio 0,01% cromo 0,02% outros elementos tais como terras raras, molibdênio e ítrio 0,01%.
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