Fondant de brasage La présente invention concerne une composition nouvelle et perfectionnée pouvant être utilisée comme fondant dans des opérations de brasage, notamment pour produits à braser tendres, tels que les produits classiques de ce type à base d'étain et de plomp, pour le brasage de pièces de cuivre et d'alliages de cuivre, ainsi que de pièces en d'autres métaux.
L'invention crée un fondant nouveau et perfec tionné qui est extrêmement actif et qui décape rapi dement la surface de pièces de cuivre ou d'alliages de cuivre ou de pièces recouvertes de zinc devant être brasées et qui ne laisse aucun ou presque aucun résidu corrosif sur les pièces une fois que l'opéra tion de brasage est terminée.
La composition de fondant de l'invention sup prime aussi l'éclaboussement excessif du fondant, de sorte que l'élimination de l'excès de ce dernier sur des pièces adjacentes est normalement évitée, tan dis que le fondant en excès qui peut éclabousser les parties non chauffées adjacentes est éliminé facilement, rapidement et complètement par un simple rinçage à l'eau pure.
En outre, le fondant pour brasage de l'invention n'a au plus qu'une faible tendance à réagir avec la surface non oxydée du métal auquel il est appli qué. Les compositions de fondant conformes à l'in vention sont complètement décomposées ou vapori sées aux environs ou légèrement en-dessous des tem pératures de brasage, de sorte que la composition de fondant excédentaire est automatiquement élimi née pendant l'opération de brasage.
La composition décapante ou fondante de l'in vention se distingue, en outre, des compositions connues de ce type en ce qu'elle ne contient aucun composé capable de se carboniser sous les condi tions de brasage et, une fois que l'opération de brasage a été terminée, il ne reste ni résidu corrosif, ni résidu carboné, ni autre résidu étranger quel conque qui pourrait nuire aux caractéristiques dési rables de faible résistance des joints de soudure, ni à la résistance au contact des contacts adjacents. De même, l'élimination entièrement automatique du fondant de brasage évite les trajets de fuite du courant entre les bornes adjacentes.
Les joints de soudure réalisés en utilisant un fondant conforme à l'invention sont essentiellement semblables à ceux effectués en utilisant le chlorure de zinc ou la colophane, mais ils évitent tous les nombreux inconvénients qui sont inhérents à l'utili sation du chlorure de zinc ou de la colophane comme fondant.
Le fondant de l'invention évite aussi les nombreux inconvénients des autres fon dants qui, lorsqu'ils sont utilisés pour le brasage de jonction dans des circuits imprimés, nécessitent que les pièces. soient ensuite nettoyées par des procé dés compliqués qui impliquent souvent un lavage avec des solvants organiques volatils suivi d'un traite ment aux ultrasons par immersion dans l'eau.
Ainsi, contrairement à l'utilisation des fondants de brasage antérieurs, de grandes économies peuvent être réali sées en utilisant les fondants conformes à l'inven tion pour le brasage de pièces très petites, telles que celles qu'on rencontre dans les circuits im primés et dans les éléments miniaturisés.
D'une façon générale, la composition de l'in vention consiste en une solution aqueuse d'acétate d'hydrazine avec un excès sensible d'acide acétique libre. De préférence, on utilise l'eau seule comme solvant et support, mais, si tout autre solvant ou substance est ajouté à la solution, ce doit être un composé qui se décompose ou se vaporise essen tiellement en totalité lorsqu'il est soumis aux tem pératures avoisinant la température de brasage, sans former de substances corrosives ou contaminantes ou de noir de fumée.
Les compositions de l'invention consistent donc en un mélange d'acétate d'hydra- zine et d'acide acétique dans diverses proportions et à des concentrations appropriées, ces solutions contenant toujours l'acide en excès important et ne contenant pas d'autres substances qui forment des contaminants nuisibles, par exemple une matière corrosive ou le noir de fumée. L'expression acétate d'hydrazine utilisée ici désigne un mélange com posé d'une mole d'hydrazine et de deux moles d'acide acétique, représenté parfois par la formule: N2H4. 2CH3COOH.
Bien qu'on préfère un excès considérable d'acide acétique, de bons fondants de brasage utilisables dans les opérations de brasage tendre peuvent con sister en une solution acqueuse d'acétate d'hydra- zine avec un minimum d'environ 0,25 à 0,50 mole d'acide en excès, pour chaque mole du sel d'hydra- zine; par conséquent, pour chaque mole d'hydra- zine, on doit incorporer un minimum d'environ 2,25 à 2,50 moles d'acide acétique.
Un tel mélange peut être dilué avec de l'eau, même dans une mesure telle que la concentration de l'acétate d'hydrazine soit de l'ordre de une mole par litre.
Conformément à l'invention, le fondant de .bra sage contient un excès d'acide acétique libre, cet excès ne devant pas être suffisant pour produire une corrosion appréciable des pièces métalliques pendant la durée s'écoulant entre l'application du fondant et l'opération de brasage. Ainsi, l'acide acé tique en excès doit être limité à un maximum, de sorte que l'acide acétique total combiné et libre ne soit pas supérieur à 4,5 fois la concentration molaire de l'hydrazine. La concentration de la solution peut varier largement pour le décapage effectif.
La solu tion doit contenir environ 1 à 4 moles d'acétate d'hydrazine par litre avec l'excès désiré d'acide acé tique libre. Les meilleurs résultats sont obtenus lorsque l'acétate d'hydrazine est présent dans la solution à une concentration d'environ 2 moles par litre, avec un excès d'acide acétique d'environ 1 mole par litre.
Diverses compositions de fondants de brasage conformes à l'invention sont illustrées par les exem ples spécifiques suivants. <I>Exemple 1</I> La composition de fondant préférée conformé ment à l'invention consiste en une solution aqueuse contenant:
EMI0002.0019
hydrate <SEP> d'hydrazine <SEP> 100 <SEP> g
<tb> acide <SEP> acétique <SEP> à <SEP> 100 <SEP> 0/o <SEP> 360 <SEP> g
<tb> eau, <SEP> quantité <SEP> suffisante <SEP> pour <SEP> 11. On peut préparer convenablement une telle solu tion en diluant 68 g d'hydrazine anhydre (à 95 0/0) avec environ 200 à 300 ml d'eau, après quoi on ajoute 360 g d'acide acétique, tout en agitant et en refroidissant, à l'hydrate d'hydrazine dilué.
Le mélange d'acétate d'hydrazine et d'acide acétique ainsi obtenu est ensuite dilué à environ 1 litre et se trouve prêt à l'emploi.
Une telle solution de fondant appliquée aux pièces métalliques. devant être brasées avant le chauffage détache toutes les écailles présentées par le métal, en réduisant l'oxyde cuivrique en oxyde cuivreux, et lorsqu'elle est chauffée à la température de brasage, elle permet un bon écoulement du pro duit à braser pour former une excellente liaison. Après le refroidissement, on constate que tout le fondant en excès a été décomposé ou vaporisé, en laissant propres les surfaces métalliques. Si un éclaboussement du fondant a été la cause de ce qu'une certaine quantité du fondant en excès s'est déposée sur les parties adjacentes plus froides du métal, cet excès peut facilement être éliminé par un simple rinçage à l'eau.
La corrosion des pièces métalliques est notablement inexistante et la liai son obtenue entre les pièces de cuivre ou d'alliages de cuivre, en utilisant une soudure à 50/60 ou 60/40 d'étain et de plomb; équivaut à la liaison obtenue avec des fondants corrosifs tels que le chlo rure de zinc ou avec la colophane, ces deux produits nécessitant ensuite un nettoyage compliqué pour un travail précis.
Des résultats analogues sont obtenus en utilisant la solution de fondant de l'exemple 1 sous une forme plus diluée, et la solution dont la composition ré pond à la formule précédente peut être diluée avec une partie égale d'eau sans altérer dans une grande mesure les résultats désirables qui peuvent être obtenus en rutilisant. De même, la composition de l'exemple 1 peut être préparée sous une forme plus concentrée jusqu'à la limite de solubilité de l'acétate d'hydrazine dans la solution.
Toutefois, on préfère utiliser des concentrations variant entre environ 50 et environ 225 grammes d'hydrate d'hydrazine par litre de solution, le rapport d'hydrate d'hydrazine à l'acide acétique étant maintenu dans les limites établies ci-dessus. <I>Exemple 2</I> Une solution aqueuse contenant de l'acétate d'hydrazine avec un excès de 0,25 à 0,50 mole d'acide acétique servit à préparer des surfaces de cuivre et d'alliages de cuivre pour une opération de brasage avec des produits à braser à base de plomb et d'étain, sous les conditions de brasage normales.
Ces solutions, utilisées à une concentration d'en viron 15 à 60 0/o d'acétate d'hydrazine dans l'eau contenant l'excès de 0,25 à 0,50 mole d'acide acé tique, donnèrent des liaisons moyennement bonnes, avec un écoulement modérément convenable du pro- duit à braser sur les pièces de cuivre, sous des con- ditions soigneusement réglées empêchant un chauf fage excessif des pièces de cuivre.
En contraste avec les résultats obtenus, même avec un excès d'acide acétique de 0,25 à 0,50 mole par mole d'acétate d'hydrazine dans la solution aqueuse, l'utilisation de l'hydrate ou l'acétate d'hydra- zine en solution aqueuse ne produisit pas une liai son efficace lors du brasage et ne permit pas un bon écoulement du produit à braser, bien que l'hyd rate d'hydrazine réduise moyennement bien tout l'oxyde cuivrique superficiel en oxyde cuivreux, dé tache les écailles de la surface du. métal et présente par conséquent une surface relativement propre. Toutefois cette surface propre s'oxyda par chauf fage aux températures de brasage et, lorsque ces températures furent atteintes, on éprouva des diffi cultés à mouiller la surface avec le produit à braser.
<I>Exemple 3</I> Une composition contenant davantage d'acide acétique en excès qu'à l'exemple 1 ou l'exemple 2 peut être préparée en mélangeant 90g (1,5 mole) d'acide acétique et 152 g (1 mole) d'acétate d'hydra- zine avec de l'eau pour former un litre de solution. Autrement dit, cette solution peut être préparée à partir d'une mole d'hydrazine et de 3,5 moles d'acide acétique pour chaque litre de solution dans l'eau.
On obtient ainsi une solution de fondant qui améliore l'écoulement du produit à braser fondu sur les pièces métalliques et qui produit une liaison meilleure que celle qu'on obtient avec la solution de fondant de l'exemple 2, tout en nettoyant plus rapidement et plus efficacement le métal, mais sans produire un aussi bon écoulement du produit à braser que la solution de l'exemple 1.
<I>Exemple 4</I> Une augmentation sensible de la quantité d'acide acétique par rapport à celle prévue pour la compo sition de l'exemple 3 conduit à l'obtention d'une solution de fondant qui possède des propriétés in désirables de corrosion du cuivre et des alliages du cuivre, et ces effets commencent à devenir nui sibles lorsque l'excès d'acide acétique est environ égal ou supérieur à 2,5 moles par mole d'hydrazine, c'est-à-dire 4,5 ou plus de 4,5 fois la concentration molaire de l'hydrazine. Il importe part conséquent que la concentration molaire de l'acide acétique en excès ne dépasse pas cinq fois la concentration molaire de l'hydrate d'hydrazine dans la solution aqueuse.
Lors qu'on emploie plus de 4,5 moles d'acide acétique pour chaque mole d'hydrate d'hydrazine, une corrosion du cuivre se produit rapidement avec une détério ration rapide de l'activité décapante et fondante de la solution.