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FLUX POUR SOUDAGE OU BRASAGE.
La présente invention, due à Monsieur René D. Wasserman, se rapporte aux flux en général et plus particulièrement aux flux destinés aux opérations de soudage ou brasage sur articles en aluminium et en alliages contenant comme constituants principaux l'aluminium, le magnésium ou les alliages de magnésium.
C'est un fait bien connu que lorsqu'on soumet à un traitement thermique quelconque l'aluminium ou les alliages précités, la surface des pièces traitées s'oxyde rapidement; l'oxydation est tout spécialement intense à la surface des soudures contenant de l'aluminium ou de;ses alliages. il en résulte que le pouvoir liant des alliages pour soudage et brasage diminue considérablement et que des souflures ou d'autres défauts similaires de la soudure peuvent compromettre la solidité et l'aspect des assemblages.
On a déjà'proposé d'utiliser des flux spéciaux pour souder ou braser les pièces en aluminium ou en magnésium., notamment des flux contenant un support avec addition de chlorure de,cadmium ou de chlorure de zinc.
Des sels halogénés des métaux alcalins tels les chlorures de potassium et de sodium ou les fluorures correspondants ont été proposés comme supports de quantités relativement minimes (moins de 12 à 16% du poids total du flux) de chlorure de zinc ou de chlorure de cadmium,
On considérait jusqu'à présent comme indésirables des quantités supérieures, estimant que le dépôt de métaux lourds tels que le zinc ou le cadmium rendrait la soudure plus sensible à la corrosion.
Bien que le but principal de l'emploi de ces flux connus fut d'empêcher la formation d'oxydes d'aluminium ou de magnésium et de réduire tous les oxydes qui eûssent déjà pu se trouver à la surface des articles en aluminium ou en magnésium à souder, on n'a apparemment jamais observé qu'une augmentation de la teneur en chlorure de cadmium dans un support judicieuse; ment dosé contenant des chlorures de sodium, potassium et lithium ainsi que du fluorure de sodium procure certains avantages dans les opérations de soudage et brasage d'articles en aluminium et/ou en magnésium, avantages qu'on
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ne pouvait obtenir avec les flux connus.
L'objet de la présente invention est un flux pour soudage et brasage caractérisé principalement en ce qu'il contient environ 20% à 30% en poids d'au moins un sel pris parmi un groupe comprenant le chlorure de camium et le chlorure de zinc mais avec un maximum de 10% en poids de chlorure de zinc,25 à 30% en poids de chlorure de lithium, la totalité des sels précités s'élevant à au moins 50% en poids, environ 10% en poids de fluorure de sodium et'le reste de chlorures de sodium et de potassium.
Le flux selon la présente invention donne des résultats pratiquement uniformes dans des opérations de soudage utilisant des sousures à points de fusion très variables ; permet d'obtenir des soudures propres et lisses dont la couleur s'accorde avec celle du métal ou des métaux de base.
Les constituants du flux selon l'invention et leurs proportions sont choisis de façon à lui conférer un pouvoir mouillant nettement marqué susceptible d'accélérer le soudage et le brassage, d'assurer l'action capillaire de la soudure fluide et de réaliser une économie considérable de soudure allant jusqu'à 50% de la soudure employée dans les procédés de soudage utilisant les flux connus précités.
Ce nouveau flux présente, non seulement l'avantage d'empêcher efficacement. l'oxydation et de réduire ou dissoudre les oxydes formés pendant le soudage ou le brasage, mais encore celui de pouvoir être utilisé avec une grande variété de soudures d'aluminium, quels que soient leurs points de fusion, et par conséquent de façon beaucoup plus économique et rationnelle sans effets nuisibles dus à la surchauffe des surfaces à traiter du métal de base aluminium ou magnesium.
Dans les opérations de soudage et brasage de pièces en aluminium, l'emploi d'un flux convenable est essentiel. L'aluminium chauffé au chalumeau oxy-acétylénique est facilement brûlé et possède une forte affinité pour l'oxygène. Il est donc d'importance vitale d'employer un flux qui serve d'indicateur de la chaleur appliquée et qui permette l'utilisation de baguettes de soudure à points de fusion relativement élevés. Les baguettes de soudure à l'aluminium peuvent varier considérablement suivant l'épaisseur des pièces à souder et la nature de la liaison à exécuter entre ces pièces.
Malgré la variété des alliages utilisés pour les baguettes de soudure à l'aluminium, il.est important que le flux appliqué ne produise aucune décoloration autour de la soudure et ne rende pas cette dernière trop apparente.
Tandis qu'on a généralement soin de choisir le métal de la soudure de façon que sa couleur s'accorde bien avec celle du métal de base, on n'accorde que très peu d'attention au comportement du flux à cet égard, les compositions connues tendant avant tout à assurer la solidité et l'uniformité de la soudure.
En revanche le flux selon la présente invention tient également compte de ce point et il permet d'effectuer toutes les opérations de soudage et de brasage tant au chalumeau qu'à l'arc électrique pour régénérer et réparer toutes sortes de parties en aluminium, tubes, feuilles et similaires.
A titre d'exemple, un flux pourrait avantageusement contenir un quart de chlorure de cadmium, des portions égales de chlorure de lithium, de chlorure de sodium et de chlorure de potassium avec quelque petite addition de fluorure ou de bifluorure de sodium. Il peut être parfois avantageux d'ajouter une petite quantité de chlorure de zinc sans cependant dépasser 8 à 10% en poids du mélange total et en réduisant d'autant la quantité de chlorure de cadmium.
Le flux qui est de préférence anhydre doit être préparé avec les précautions habituelles ; faut que le produit fini soit réduit en pou- dre fine pour donner de meilleurs résultats. Le flux peut toutefois être
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employé aussi bien sous forme de pâte que sous forme de poudre sèche.
Le chlorure de cadmium contenu dans le flux a pour effet de former à la surface du métal de base chauffé une sorte de fine pellicule de cadmium qui empêche l'oxydation de l'aluminium et ne laisse aucun résidu indésirable sur la soudure déposée. Il se produit une sorte de placage uniforme du métal fondu par le chlorure de cadmium. Ce dernier, mélangé au chlorure de lithium, contribue efficacement à exercer une ac- tion réductrice sur les oxydes d'aluminium qui se forment pendant le soudage et par le métal de la baguette de soudure. La teneur globale en chlorure de cadmium et chlorure de lithium doit être au moins 50% du poids total du flux. Si l'on remplace une petite partie du chlorure de cadmium par du chlorure de zinc, la teneur en chlorure de zinc doit être comprise dans cet- te proportion minimum de 50%.
L'application du flux selon l'invention peut se faire de toute manière habituelle (pour protéger la surface du métal de base et/ou l'allia- ge de la soudure); on peut l'appliquer de préférence au métaux facilement oxydables tels que l'aluminium et ses alliages que l'on soumet à des opéra- tions de soudage, brasage ou similaires.
Le flux selon l'invention contribue puissamment à l'obtention de liaisons solides entre la soudure et les parties d'aluminium à souder et ce résultat peut être au moins partiellement attribué à la présence conjoin- te du chlorure de cadmium et du chlorure de lithium comme composants prin- cipaux du flux.
Il résulte des essais pratiques effectués qu'il est préférable d'utiliser le chlorure de cadmium seul ou combiné avec de plus petites quantités de chlorure de zinc. Les exemples suivants donnent la compositions de flux particulièrement efficaces : EXEMPLE 1 : chlorure de sodium environ 20% en poids chlorure de lithium environ 30% en poids chlorure de potassium environ 20% en poids fluorure de sodium environ 10% en poids chlorure de cadmium au moins 20% en poids EXEMPLE 2 : ----------- chlorure de sodium environ 20% en poids chlorure de lithium environ 30% en poids chlorure de potassium environ 20% en poids fluorure de sodium environ 10% en poids chlorure de cadmium de 10% à 20% chlorure de zinc quantité appréciable mais moins de
10% en poids.
La teneur en chlorure de cadmium ou, cas échéant, la teneur globale en chlorures de cadmium et de zinc peut aller jusqu'à 30 % environ tandis que la teneur en chlorure de lithium peut rester constante ou diminuer seulement dans une mesure telle que la teneur totale en Li Cl + Cd C12 (en calculant tout.le Zn C12 comme s'il s'agissait de Cd Ci ) ne soit pas inférieure à 50% en poids du flux,
On a remarqué d'autre part que si la teneur en Zn C12 dépasse 10%, le mouillage des parties d'aluminium de base devient très irrégulier et ces parties sont facilement sujettes aux effets de surchauffe.
Si la teneur én chlorures de sodiumpotassium et lithium est inférieure à 60% du
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poids total, le flux donne des résultats peu satisfaisants à cause du point de fusion élevé et la feuille d'aluminium risque d'être brûlée avant que l'action de mouillage du flux ait pu se faire sentir.
Les flux donnés ci-dessus à titre d'exemples assurent une fusion rapide et une forte capillarité de l'alliage d'aluminium utilisé comme soudure.
Cet alliage peut contenir au moins 90% en poids d'aluminium avec d'autres sub- stances telles que le silicium.
En abaissant la teneur en Cd C12 et en remplaçant une partie du Cd Cl par du Zn C12, on n'obtient pas un pouvoir mouillant aussi fort et l'action d'écoulement capillaire de l'alliage d'aluminium s'en trouve quel- que' peu diminuée.
Un des résultats les plus remarquables obtenus avec la flux selon l'invention est qu'il permet de souder ou braser pratiquement sans distorsion ni voilure des pièces minces en aluminium ou magnésium telles que des plaques, des feuilles ou des tubes, et sans aucune décoloration de la soudure ou des parties adjacentes du métal de base.
Le flux selon l'invention favorise l'écoulement de la soudure et des essais ont montré que l'on peut économiser environ 50% de métal pour soudure par rapport aux procédés de soudage utilisant des flux connus conte- nant beaucoup moins de chlorure de cadmium et dans lesquels la somme des com- posants Li Cl + Cd ci-2 Zn C12 (si ce dernier est aussi présent) est infé- rieure à 50% du poids total du flux. Le flux objet de l'invention occlut rapidement les oxydes du métal fondu de la soudure et du métal de base chauf- fé; il possède apparemment une tension superficielle suffisante pour former une mince pellicule sur la soudure fondue et n'influence ou ne modifie pas la composition de cette dernière.
L'absence de Zn C12 dans certains exemples peut améliorer la qualité du flux, car les vapeurs de zinc sont nettement contraires à des conditions de travail saines et laissent parfois des trai- nées ou des taches à la surface du métal de base.
En augmentant la teneur en Li Cl on abaisse le point de fusion du flux, tandis qu'une augmentation de la teneur en Cd C12 contribue à amé- liorer l'action désoxydante du flux sur la soudure et sur le métal de base et à élever le point de fusion du flux. On peut donc, avec le flux objet de l'invention, utiliser comme soudure des alliages d'aluminium à points de fusion plus élevés. Comme le cadmium a une plus forte affinité que le zinc pour l'aluminium, l'action capillaire due au nouveau flux se fait sen- tir rapidement et avant que l'action liante de la soudure se soit manifestée.
Il y a lieu de noter encore que tout ou partie du fluorure de so- dium Na F peut être remplacé par du bifluorure Na H F2 que le flux peut con- tenir jusqu'à environ 10% en poids.
Une composition particulièrement abantageuse du flux objet de l'invention peut être la suivante : chlorure de sodium environ 20% en poids chlorure de lithium de 25 à 30% en poids chlorure de potassium environ 20% en poids fluorure de sodium environ 10% en poids chlorure de cadmium et chlorure de zinc ensemble de 20 à 25 % en poids, mais le chlorure de zinc faisant moins de 10% en poids du flux total.
Il va sans dire que les quantités et le.s proportions indiquées à titre d'exemples ne sont pas absolues et de petites quantités d'autres ingrédients que ceux mentionnés peuvent être ajoutées au flux pour lui con- férer des caractéristiques spéciales et pour autant que la présence de ces ingrédients ne détruise pas matériellement d'autres caractéristiques favora- bles du flux objet de l'invention.
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FLUX FOR WELDING OR BRAZING.
The present invention, due to Mr. René D. Wasserman, relates to fluxes in general and more particularly to fluxes intended for welding or brazing operations on articles in aluminum and in alloys containing as main constituents aluminum, magnesium or alloys. magnesium.
It is a well-known fact that when the aluminum or the aforementioned alloys are subjected to any heat treatment, the surface of the treated parts oxidizes rapidly; oxidation is particularly intense on the surface of welds containing aluminum or its alloys. As a result, the bonding power of alloys for welding and brazing decreases considerably, and blisters or other similar defects in the weld can compromise the strength and appearance of the joints.
It has already been proposed to use special fluxes for welding or brazing aluminum or magnesium parts, in particular fluxes containing a support with the addition of chloride, cadmium or zinc chloride.
Halogenated salts of alkali metals such as potassium and sodium chlorides or the corresponding fluorides have been proposed as carriers of relatively small quantities (less than 12 to 16% of the total weight of the stream) of zinc chloride or cadmium chloride,
Up to now, larger amounts have been considered undesirable, considering that the deposition of heavy metals such as zinc or cadmium would make the weld more susceptible to corrosion.
Although the main purpose of using these known fluxes was to prevent the formation of oxides of aluminum or magnesium and to reduce any oxides which may have already been found on the surface of aluminum or magnesium articles. in soldering, it has apparently never been observed that an increase in the content of cadmium chloride in a judicious support; metered dose containing sodium, potassium and lithium chlorides as well as sodium fluoride provides certain advantages in the welding and brazing operations of aluminum and / or magnesium articles, advantages that
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could not get with known streams.
The object of the present invention is a flux for welding and brazing characterized mainly in that it contains about 20% to 30% by weight of at least one salt taken from a group comprising camium chloride and zinc chloride. but with a maximum of 10% by weight of zinc chloride, 25 to 30% by weight of lithium chloride, all of the above salts being at least 50% by weight, about 10% by weight of sodium fluoride andthe remainder of sodium and potassium chlorides.
The flux according to the present invention gives substantially uniform results in welding operations using underbites with highly variable melting points; allows to obtain clean and smooth welds whose color matches that of the metal or base metals.
The constituents of the flux according to the invention and their proportions are chosen so as to give it a clearly marked wetting power capable of accelerating welding and stirring, ensuring the capillary action of the fluid solder and making a considerable saving. solder up to 50% of the solder used in the welding processes using the aforementioned known fluxes.
This new flow has, not only the advantage of preventing effectively. oxidation and reduce or dissolve the oxides formed during welding or brazing, but also that of being able to be used with a wide variety of aluminum welds, whatever their melting points, and therefore in a much more economical and rational without harmful effects due to the overheating of the surfaces to be treated of the aluminum or magnesium base metal.
In welding and brazing operations of aluminum parts, the use of a suitable flux is essential. Aluminum heated with an oxy-acetylene torch is easily burnt and has a strong affinity for oxygen. It is therefore of vital importance to employ a flux which acts as an indicator of the heat applied and which allows the use of solder rods with relatively high melting points. Aluminum welding rods can vary considerably depending on the thickness of the parts to be welded and the nature of the connection to be made between these parts.
Despite the variety of alloys used for aluminum welding rods, it is important that the flux applied does not produce any discoloration around the weld and does not make the weld too apparent.
While care is generally taken to choose the metal of the weld so that its color matches that of the base metal, very little attention is paid to the behavior of the flux in this regard. known tending above all to ensure the strength and uniformity of the weld.
On the other hand, the flux according to the present invention also takes this point into account and it allows all welding and brazing operations to be carried out both with a torch and with an electric arc to regenerate and repair all kinds of aluminum parts, tubes. , leaves and the like.
For example, a stream could advantageously contain a quarter of cadmium chloride, equal portions of lithium chloride, sodium chloride and potassium chloride with some small addition of fluoride or sodium bifluoride. It may sometimes be advantageous to add a small quantity of zinc chloride without, however, exceeding 8 to 10% by weight of the total mixture and by correspondingly reducing the quantity of cadmium chloride.
The stream which is preferably anhydrous must be prepared with the usual precautions; The finished product must be reduced to a fine powder in order to give better results. However, the flow can be
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used both as a paste and as a dry powder.
The cadmium chloride contained in the flux has the effect of forming on the surface of the heated base metal a kind of fine film of cadmium which prevents oxidation of the aluminum and leaves no unwanted residue on the deposited solder. There is a kind of uniform plating of the molten metal by cadmium chloride. The latter, mixed with lithium chloride, contributes effectively to exert a reducing action on the aluminum oxides which form during welding and by the metal of the welding rod. The overall content of cadmium chloride and lithium chloride must be at least 50% of the total weight of the flux. If a small part of the cadmium chloride is replaced by zinc chloride, the zinc chloride content must be within this minimum proportion of 50%.
The application of the flux according to the invention can be carried out in any usual manner (to protect the surface of the base metal and / or the alloy of the weld); it can preferably be applied to easily oxidizable metals such as aluminum and its alloys which are subjected to welding, brazing or the like.
The flux according to the invention contributes powerfully to obtaining solid bonds between the solder and the aluminum parts to be soldered and this result can be at least partially attributed to the joint presence of cadmium chloride and lithium chloride. as the main components of the flux.
It results from the practical tests carried out that it is preferable to use cadmium chloride alone or in combination with smaller quantities of zinc chloride. The following examples give the particularly effective flux compositions: EXAMPLE 1: sodium chloride approximately 20% by weight lithium chloride approximately 30% by weight potassium chloride approximately 20% by weight sodium fluoride approximately 10% by weight cadmium chloride in less 20% by weight EXAMPLE 2: ----------- sodium chloride about 20% by weight lithium chloride about 30% by weight potassium chloride about 20% by weight sodium fluoride about 10% by weight weight cadmium chloride 10% to 20% zinc chloride appreciable amount but less than
10% by weight.
The cadmium chloride content or, where appropriate, the overall cadmium and zinc chloride content may be up to about 30% while the lithium chloride content may remain constant or decrease only to such an extent that the content total Li Cl + Cd C12 (by calculating all Zn C12 as if it were Cd Ci) is not less than 50% by weight of the flux,
On the other hand, it has been observed that if the Zn C12 content exceeds 10%, the wetting of the base aluminum parts becomes very irregular and these parts are easily subject to the effects of overheating.
If the sodium, potassium and lithium chloride content is less than 60% of the
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total weight, the flux gives unsatisfactory results because of the high melting point and the aluminum foil may be burnt before the wetting action of the flux can be felt.
The fluxes given above by way of example ensure rapid melting and strong capillarity of the aluminum alloy used as solder.
This alloy can contain at least 90% by weight of aluminum with other substances such as silicon.
By lowering the content of Cd C12 and replacing part of the Cd Cl by Zn C12, such a strong wetting power is not obtained and the capillary flow action of the aluminum alloy is obtained. - that 'little diminished.
One of the most remarkable results obtained with the flux according to the invention is that it makes it possible to weld or braze thin aluminum or magnesium parts such as plates, sheets or tubes practically without distortion or warping, and without any discoloration weld or adjacent parts of the parent metal.
The flux according to the invention promotes the flow of the solder and tests have shown that about 50% of metal for soldering can be saved compared with the soldering processes using known fluxes containing much less cadmium chloride. and in which the sum of the components Li Cl + Cd ci-2 Zn C12 (if the latter is also present) is less than 50% of the total weight of the stream. The flux which is the subject of the invention rapidly occludes the oxides of the molten metal of the weld and of the heated base metal; it apparently has sufficient surface tension to form a thin film on the molten solder and does not influence or change the composition of the latter.
The absence of Zn C12 in some examples can improve the quality of the flux, since the zinc vapors are clearly contrary to healthy working conditions and sometimes leave streaks or stains on the surface of the base metal.
By increasing the Li Cl content the melting point of the flux is lowered, while an increase in the Cd C12 content helps to improve the deoxidizing action of the flux on the weld and on the base metal and to raise the melting point of the flux. It is therefore possible, with the flux which is the subject of the invention, to use aluminum alloys with higher melting points as solder. As cadmium has a stronger affinity than zinc for aluminum, the capillary action due to the new flux is felt quickly and before the binding action of the solder has occurred.
It should also be noted that all or part of the sodium fluoride Na F can be replaced by bifluoride Na H F2 which the flow can contain up to about 10% by weight.
A particularly advantageous composition of the flux which is the subject of the invention may be the following: sodium chloride approximately 20% by weight lithium chloride from 25 to 30% by weight potassium chloride approximately 20% by weight sodium fluoride approximately 10% by weight Cadmium chloride and zinc chloride together 20 to 25% by weight, but the zinc chloride making less than 10% by weight of the total flux.
It goes without saying that the amounts and proportions given by way of example are not absolute and small amounts of other ingredients than those mentioned may be added to the stream to give it special characteristics and provided that the presence of these ingredients does not materially destroy other favorable characteristics of the flux which is the subject of the invention.