Pâte stable de brasure et de flux La présente invention concerne une pâte stable de brasure et de flux.
On a déjà proposé à maintes reprises de combiner des flux avec des métaux d'apport en poudre sous forme d'une pâte pouvant être fa cilement appliquée sur la surface de métaux de base à assembler par soudage, brasage ou sou dure tendre. L'instabilité de tels composés cons titue toutefois un obstacle sérieux. En effet le métal en poudre tend à sédimenter durant l'emmagasinage, et les ingrédients décapants at taquent habituellement les particules métalli ques.
La présente invention a pour but de fournir une pâte stable formée de brasure à l'argent et de flux susceptible d'une part d'être conservée pendant de longues périodes sans subir prati quement de sédimentation ou de corrosion des particules métalliques, et d'autre part de couler 'facilement par capillarité lorsqu'elle est chauf fée au-dessus du point de fusion de l'alliage, de manière à pénétrer dans les joints les plus étroits.
L'invention a pour objet une pâte stable de brasure et de flux caractérisée par la composi tion suivante : 25 à 45 parties en poids d'un flux composé d'au moins un borate et un fluo rure de métal alcalin, 8 à 14 parties en poids d'un milieu aqueux, et 50 à 70 parties en poids d'une brasure à l'argent en poudre ayant une granulométrie de 100 à 150 mailles et un point de fusion compris entre 600 C et 800 C.
En ce qui concerne la brasure à l'argent, une variété d'alliages fluides de ce genre, ayant des points de fusion situés entre 6001, et 8000 C environ, se sont avérés parfaitement utilisables. Les brasures sont composées principalement d'argent et de cuivre, avec l'adjonction de diffé rents métaux tels -que le zinc, le cadmium, l'étain, le nickel, le manganèse, etc.
Des bra sures utilisables peuvent être choisies dans les limites de composition suivantes
EMI0001.0010
Argent <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 10 <SEP> à <SEP> 70 <SEP> 0/o <SEP> en <SEP> poids
<tb> Cuivre <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 14 <SEP> à <SEP> 50 <SEP> 0/0 <SEP> > >
<tb> Zinc <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 35 <SEP> 0/o
<tb> .Cadmium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 35 <SEP> 0/o <SEP> <SEP>
<tb> Etain <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 10 <SEP> 0/0 <SEP> > >
<tb> Nickel, <SEP> manganèse <SEP> et
<tb> autres <SEP> métaux <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> 0 <SEP> à <SEP> 15 <SEP> 0/0 <SEP> <B> <SEP> </B> Compte tenu des ingrédients du flux, de la pro portion de métal par rapport à ce dernier et du liant utilisé, le choix de la granulométrie des particules métalliques s'est révélé d'une impor tance particulière pour obtenir une pâte qui ne sédimente pas. L'inventeur a établi qu'avec la composition ci-dessus les meilleurs résultats sont obtenus avec une poudre d'une finesse de 100 à 150 mailles.
L'analyse granulométrique pour une poudre à 100 mailles doit donner 100 0/o de particules passant le tamis de 100 mailles et 800/o de retenues au tamis de 150 mailles, tandis que pour une poudre à 150 mail les, 100 0/o passeront au tamis de 150 mailles et 80 0/o seront retenues au tamis de 200 mail les. La finesse optimum peut varier dans une certaine mesure en fonction des proportions des autres constituants, en particulier du flux et du liant.
La composition du flux est de la plus haute importance. Les flux qui sont utilisés avec suc cès contiennent des borates et des fluorures dans des proportions appropriées, mais sont exempts d'acide borique libre susceptible d'at taquer la brasure à l'argent. En outre, il est né cessaire que ces flux fondent à une température légèrement inférieure au point de fusion de la brasure à l'argent utilisée. Le point de fusion du flux est déterminé par le choix des ingrédients qui le composent et de leurs proportions.
Les ingrédients décapants auxquels on peut donner la préférence pour composer le flux comprennent les polyborates de métaux alca lins, notamment le pentaborate de potassium et le tétraborate de potassium, les fluorures de mé taux alcalins, notamment le bifluorure de potas sium, et les fluoborates de métaux alcalins. Les proportions des borates et des fluorures sont, de préférence, de 0,6 à 1,6 parties en poids de borates pour une partie en poids de fluorures. Lorsqu'on utilise à la fois le penta- borate et le tétraborate de potassium, les pro portions préférées sont de 1,0 à 2,5 parties en poids du premier pour une partie du second.
Les sels de sodium sont aussi utilisables, mais ils sont nettement inférieurs aux sels de potas sium.
Il est hautement recommandable d'inclure parmi les ingrédients du flux une petite propor tion d'un fluoborate de métal alcalin, et notam ment du fluoborate de potassium. Le fluobo- rate de potassium peut être ajouté en quantités de 2 à 20 0/o du poids total des ingrédients. L'adjonction de cet ingrédient rehausse la flui dité du flux et en abaisse le point de fusion. Elle semble également améliorer la coulée capillaire de la brasure à l'argent, le métal fondu se trou vant en quelque sorte attiré à l'intérieur du joint.
Il est nécessaire de doter le flux d'un point de fusion approprié, déterminé par rapport au point de fusion de la brasure à l'argent utilisée. Ceci s'effectue facilement en variant les propor tions des ingrédients dans les limites indiquées ci-dessus. Ainsi il est possible d'élever le point de fusion du flux en augmentant la proportion de borates ou de l'abaisser en augmentant la proportion de fluorures. Le point de fusion du flux doit évidemment être maintenu au-dessous de celui de l'alliage.
Les flux peuvent être com posés de manière à fondre à des températures situées entre 4000 à 6000 C, ce qui correspond aux points de fusion, situés entre 600o et 800o C, des brasures à l'argent utilisées.
Pour donner au produit la consistance pâ teuse voulue, on utilise de préférence l'eau comme-milieu liquide, mais on peut aussi rem placer partiellement l'eau par un liquide organi que approprié miscible à l'eau, tel que l'alcool méthylique ou éthylique.
Le dosage des proportions respectives de brasure à l'argent en poudre, d'ingrédients du flux décapants (borates et fluorures de métaux alcalins) et de milieu aqueux est d'importance capitale pour l'obtention d'un mélange ayant la consistance, les propriétés de brassage et la sta bilité voulues.
Ces caractéristiques ne sont réa lisées que lorsque les différents groupes de com posants sont mélangés dans les proportions sui vantes
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poudre <SEP> métallique <SEP> . <SEP> . <SEP> 50 <SEP> à <SEP> 70 <SEP> 0/o <SEP> en <SEP> poids
<tb> ingrédients <SEP> du <SEP> flux <SEP> . <SEP> . <SEP> 25 <SEP> à <SEP> 45 <SEP> 0/0 <SEP> <B> <SEP> </B>
<tb> milieu <SEP> aqueux <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 14 <SEP> 0/o Si la proportion d'ingrédients du flux tom bait au-dessous de 25 0/0, ceux-ci ne suffi raient -plus à communiquer au métal d'apport en fusion les propriétés de coulée désirées.
En fin si la pâte contenait moins de 8 0/o de milieu aqueux, elle tendrait à durcir au point de ne plus pouvoir être travaillée, tandis que si elle en contenait plus de 14 0/0, la pâte deviendrait trop fluide, d'où danger d'une sédimentation rapide des particules métalliques.
La préparation de la pâte de brasure et de flux s'effectue très simplement. Les ingrédients sont mélangés, dans un ordre établi d'avance, par n'importe quel moyen convenable, tel qu'un agitateur mécanique genre Hobart. On coin- mence par mélanger les ingrédients composant le flux au milieu aqueux. Ces ingrédients étant en partie solubles dans l'eau, il en résulte une pâte fluide et homogène. Au besoin, on peut faciliter le mélange en chauffant la pâte. En suite, on ajoute la poudre métallique, tout en brassant.
<I>Exemple 1</I> On prépare un flux en mélangeant ensem ble les ingrédients suivants, sous une forme fi nement divisée Pentaborate de potassium . 42 0/o en poids Tétraborate de potassium . 18 0/0 Bifluorure de potassium . . 30 0/o Fluoborate de potassium . 10 0/0 On ajoute lentement 25 parties en poids de ce flux à 10 parties en poids d'eau, tout en bras sant et en chauffant doucement jusqu'à 650 C. Le flux forme ainsi une pâte fluide et homo gène.
A cette pâte on ajoute lentement 65 par ties en poids d'une brasure à l'argent en pou dre ayant une granulométrie moyenne de 124 mailles, tout en brassant le mélange, surtout vers la fin de l'opération. Cette brasure à l'ar gent est composée comme suit
EMI0003.0001
Argent <SEP> . <SEP> . <SEP> 45 <SEP> 0/o <SEP> en <SEP> poids
<tb> Cuivre <SEP> . <SEP> . <SEP> 30 <SEP> 0/o <SEP> <SEP>
<tb> Zinc <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 25 <SEP> 0/o <SEP> <SEP> Le point de fusion de cet alliage est de 670() C environ, tandis que le flux fond à 590o C en viron.
Lorsque toute la poudre métallique est in corporée à la masse, on cesse de brasser. Comme produit fini, on obtient une pâte dans laquelle les particules métalliques sont unifor mément distribuées et dont la consistance est celle d'une crème de beauté.
Emballée dans des pots en verre herméti quement clos, cette pâte conserve sa stabilité dans des conditions normales de stockage pen dant une période de plus de 90 jours. On ne constate aucune sédimentation ni corrosion ap préciables des particules métalliques. Au bout de cette période, on peut ouvrir un pot et en appliquer le contenu à l'aide d'un pinceau à un joint étroit entre deux pièces de cuivre. Lorsque le joint est chauffé avec une flamme oxyacétylénique à une température su périeure au point de fusion de l'alliage, l'eàu s'évapore en premier lieu, puis le flux fond, et enfin les particules d'alliage fondent à leur tour et s'écoulent librement dans le joint.
Après re froidissement, on obtient une liaison extrême ment résistante caractérisée par une pénétration et une distribution excellentes du métal d'ap port.
<I>Exemple 2</I> On prépare une pâte de brasure à l'argent et de flux comme dans l'exemple précédent. La composition du flux est la suivante
EMI0003.0007
Pentaborate <SEP> de <SEP> potassium <SEP> . <SEP> 44 <SEP> 0/o <SEP> en <SEP> poids
<tb> Tétraborate <SEP> de <SEP> potassium <SEP> . <SEP> 18 <SEP> 0/o <SEP> > >
<tb> Bifluorure <SEP> de <SEP> potassium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 38 <SEP> 0/o <SEP> 7 > On mélange 40 parties en poids de ce flux à 10 parties en poids d'eau.
On ajoute à la pâte homogène et fluide ainsi obtenue 50 parties en poids d'une brasure à l'argent passant au tamis de 100 mailles et retenue au tamis de 150 mail- lles composée comme suit
EMI0003.0010
Argent <SEP> . <SEP> . <SEP> 57,5 <SEP> 0/o <SEP> en <SEP> poids
<tb> Cuivre <SEP> . <SEP> . <SEP> 32,5 <SEP> 0/0 <SEP> <SEP>
<tb> Etain <SEP> . <SEP> . <SEP> 7,0 <SEP> 0/o <SEP> > >
<tb> Manganèse <SEP> . <SEP> 3,0 <SEP> 0/o <SEP> <B> <SEP> </B> La pâte résultant de ce mélange présente égale ment une parfaite stabilité pendant l'emmagasi nage. En l'appliquant sur des pièces en acier inoxydable et en la chauffant au four au-des sus de 7320 C, on obtient d'excellentes liaisons.
<I>Exemple<B>3 .-</B></I> On prépare une pâte suivant le procédé pré cité en mélangeant 27 parties en poids d'un flux contenant
EMI0003.0012
Pentaborate <SEP> de <SEP> potassium <SEP> . <SEP> 42 <SEP> 0/o <SEP> en <SEP> poids
<tb> Tétraborate <SEP> de <SEP> potassium <SEP> . <SEP> 18 <SEP> 0/o <SEP> <B> <SEP> </B>
<tb> Bifluorure <SEP> de <SEP> potassium <SEP> . <SEP> . <SEP> 40 <SEP> 0/o <SEP> <SEP> à 8 parties en poids d'eau, puis en ajoutant 65 parties en poids d'une brasure à l'argent en poudre (100-150 mailles) ayant la composition suivante :
e
EMI0004.0001
Argent <SEP> . <SEP> . <SEP> 45 <SEP> 0/o <SEP> en <SEP> poids
<tb> Cuivre <SEP> . <SEP> . <SEP> 15 <SEP> 0/o <SEP> <B> <SEP> </B>
<tb> Cadmium <SEP> . <SEP> 24 <SEP> 0/0 <SEP> <SEP>
<tb> Zinc <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 16 <SEP> 0/o <SEP> <SEP> La pâte obtenue est appliquée au pinceau aux surfaces des pièces métalliques à assembler. On maintient ensuite les pièces ensemble, les sur faces enduites de pâte étant placées l'une con tre l'autre, et on les expose au four à une tem pérature d'environ 730o C pendant 10 minutes. Après refroidissement, on constate qu'une excel lente liaison a été obtenue.
<I>Exemple 4</I> Une autre pâte de brasure à l'argent et de flux très utile et présentant une excellente sta bilité au stockage prolongé peut être préparée à partir des ingrédients suivants 35 parties en poids d'un flux contenant
EMI0004.0007
Pentaborate <SEP> dé <SEP> potassium <SEP> . <SEP> 38 <SEP> 0/o <SEP> en <SEP> poids
<tb> Tétraborate <SEP> de <SEP> potassium <SEP> . <SEP> 15 <SEP> 0/o <SEP> <SEP>
<tb> Bifluorure <SEP> de <SEP> potassium <SEP> . <SEP> . <SEP> 35 <SEP> 0/o <SEP>
<tb> Fluoborate <SEP> de <SEP> potassium <SEP> .
<SEP> 12 <SEP> 0/o <SEP> <SEP> 12 parties en poids d'eau, et 53 parties en poids d'une brasure à l'argent en poudre (150 mail les) composée de
EMI0004.0008
Argent <SEP> . <SEP> . <SEP> 40 <SEP> 0/o <SEP> en <SEP> poids
<tb> Cuivre <SEP> . <SEP> . <SEP> 30 <SEP> 0/o <SEP> <SEP>
<tb> Zinc <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 28 <SEP> 0/o <SEP> <B> <SEP> </B>
<tb> Nickel <SEP> . <SEP> . <SEP> 2 <SEP> 0/o <SEP> <B> <SEP> D</B> Cette pâte est employée pour assembler des pièces en acier inoxydable. Lorsqu'elle est chauffée au-dessus de<B>7800</B> C à l'aide d'un cha lumeau oxyacétylénique, le flux et le métal fon dent, et le métal en fusion fait preuve de quali tés de coulée excellentes qui lui permettent de pénétrer dans un joint étroit et de réaliser ainsi une liaison des plus résistantes.