CH636290A5

CH636290A5 - BRAZING FOR BRAZING METALS.

Info

Publication number: CH636290A5
Application number: CH231680A
Authority: CH
Inventors: Pierre Du Manoir; Pierre Guerit
Original assignee: Servimetal
Priority date: 1979-03-27
Filing date: 1980-03-25
Publication date: 1983-05-31
Also published as: CA1133765A; FR2452347B2; GB2047150A; DE3011252C2; NL8001781A; GR67226B; SG75283G; DE3011252B1; AR220613A1; BR8001808A; PT71018A; IT7921905A0; NO800883L; BE882444A; IT1165035B; SE439745B; JPS55130395A; SE8002294L; FR2452347A2; MX153763A

Description

La présente invention concerne une brasure, se présentant sous la forme d'une bande, pour le brasage de métaux, notamment pour le brasage, avec flux, de fonds composites d'ustensiles culinaires. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de cette brasure. The present invention relates to a solder, in the form of a strip, for the brazing of metals, in particular for the brazing, with flux, of composite bases of culinary utensils. The invention also relates to a method of manufacturing this solder.

Il est connu de réaliser des brasures entre métaux de même nature ou de nature différente au moyen d'un métal d'apport en présence d'un flux décapant solide (dans tout ce qui suit, on désignera sous le terme général de métal aussi bien des métaux purs que des alliages métalliques). On peut ainsi braser, par exemple, de l'aluminium et de l'acier inoxydable, de cuivre ou de l'aluminium, ou du cuivre et de l'acier inoxydable. On utilise pour cela du métal d'apport sous forme de fil enrobé de flux, ou muni d'un canal rempli de flux, ou sous forme de métal en poudre mélangé à du flux. Les compositions chimiques des brasures et des flux sont connues de l'homme de l'art, de même que les procédés de chauffage permettant de réaliser l'assemblage par brasage (chauffage par induction, par résistance, au four ou au moyen d'un chalumeau). It is known to make brazings between metals of the same or different nature using a filler metal in the presence of a solid flux flux (in all that follows, we will denote under the general term of metal as well pure metals than metal alloys). It is thus possible to braze, for example, aluminum and stainless steel, copper or aluminum, or copper and stainless steel. For this, filler metal is used in the form of wire coated with flux, or provided with a channel filled with flux, or in the form of powdered metal mixed with flux. The chemical compositions of the solders and fluxes are known to those skilled in the art, as are the heating methods making it possible to carry out the assembly by brazing (heating by induction, by resistance, in the oven or by means of a blowtorch).

Dans le brevet français N° 2391803, on a décrit un procédé de brasage de métaux convenant particulièrement pour la réalisation, à l'unité aussi bien qu'en série, de fonds d'ustensiles de cuisine composés de plusieurs métaux ainsi que pour le raccordement électrique entre métaux conducteurs. Dans le premier cas, il s'agit de réaliser une excellente conductivité électrique thermique, et, dans le second cas, une excellente conductivité électrique entre les divers éléments assemblés par brasage, ce que ne permettent pas toujours les procédés utilisant des brasures en poudres. In French patent No. 2391803, a metal brazing process has been described which is particularly suitable for producing, individually as well as in series, bottoms of kitchen utensils composed of several metals as well as for connecting electric between conductive metals. In the first case, it is a question of achieving an excellent thermal electrical conductivity, and, in the second case, an excellent electrical conductivity between the various elements assembled by brazing, which is not always possible with processes using powder soldering.

Conformément à ce procédé connu, on utilise une brasure préalablement revêtue d'une couche homogène et adhérente de flux et découpée à la forme et aux dimensions adaptées à la forme et aux dimensions des éléments à assembler. In accordance with this known method, a solder previously coated with a homogeneous and adherent flux layer and cut to the shape and dimensions adapted to the shape and dimensions of the elements to be assembled is used.

La brasure peut se présenter sous la forme d'une bande mince homogène, mais aussi sous la forme d'une bande mince dont les éléments laissent entre eux des espaces vides dans lesquels le flux viendra se loger, telle qu'une toile, une grille, du métal perforé ou déployé ayant ou non subi un traitement de surface pour améliorer l'adhérence du flux. Il est également possible que l'une des pièces à assembler soit préalablement munie, sur l'une de ses faces ou sur les deux faces, d'une couche de brasure par un procédé connu tel que le colaminage et que la couche de brasure soit elle-même revêtue de la couche de flux approprié en vue d'un assemblage ultérieur. Dans tous les cas, le flux est déposé par un procédé classique, par exemple par immersion dans une suspension de flux dans un liquide (eau additionnée de différents additifs assurant la mise en suspension, liquide organique, etc.), par aspersion ou projection au pistolet de la suspension, etc. Il est également possible d'immerger la brasure dans un bain de flux fondu. Lorsque la brasure se présente sous la forme d'une bande mince, il est possible de faire circuler la bande dans un four à température réglée, contenant un bain de flux fondu. The solder can be in the form of a homogeneous thin strip, but also in the form of a thin strip, the elements of which leave empty spaces between them in which the flux will be housed, such as a canvas, a grid. , perforated or expanded metal which may or may not have undergone a surface treatment to improve the adhesion of the flux. It is also possible that one of the parts to be assembled is previously provided, on one of its faces or on both sides, with a layer of brazing by a known process such as co-laminating and that the layer of brazing is itself coated with the appropriate flux layer for subsequent assembly. In all cases, the flux is deposited by a conventional process, for example by immersion in a suspension of flux in a liquid (water added with different additives ensuring the suspension, organic liquid, etc.), by spraying or spraying with suspension gun, etc. It is also possible to immerse the solder in a bath of molten flux. When the solder is in the form of a thin strip, it is possible to circulate the strip in an oven at a controlled temperature, containing a bath of molten flux.

La bande est refroidi dès sa sortie du four, et une mince pellicule de flux, très adhérente, reste fixée sur les deux faces de la bande dans laquelle on peut immédiatement découper les flans de la forme et de la dimension désirées. The strip is cooled as soon as it comes out of the oven, and a thin film of flux, very adherent, remains fixed on the two sides of the strip in which the blanks of the desired shape and size can be immediately cut.

Il en est de même si la brasure se présente sous la forme d'une toile, d'une grille ou de métal déployé ou perforé. Pour faciliter l'adhérence du flux, on peut faire subir à la brasure différents traitements de surface, tels que chauffage à température modérée, dégraissage, brossage. It is the same if the solder is in the form of a canvas, a grid or expanded or perforated metal. To facilitate adhesion of the flux, the solder can be subjected to various surface treatments, such as heating at moderate temperature, degreasing, brushing.

Cependant, la mise en œuvre du procédé connu qui vient d'être .mentionné présente un certain nombre d'inconvénients. However, the implementation of the known method which has just been mentioned has a certain number of drawbacks.

D'une part, on ne trouve pas, de façon courante, de la grille ou du métal déployé en alliage de brasure, et une fabrication spéciale serait relativement onéreuse. Par ailleurs, l'adhérence du flux liquide ou en solution entre les mailles de la grille est liée à des phénomènes de tension superficielle qui ne sont pas toujours parfaitement maîtrisés et qui peuvent entraîner des adhérences irrégulières. On the one hand, one does not find, in a current way, of the grid or the expanded metal in alloy of brazing, and a special manufacture would be relatively expensive. Furthermore, the adhesion of the liquid flow or in solution between the meshes of the grid is linked to phenomena of surface tension which are not always perfectly controlled and which can lead to irregular adhesions.

D'autre part, dans le cas de la bande mince, au moment où l'on effectue le brasage, la bande mince de brasure et le flux fondent à peu près simultanément, et le flux liquide tend à former de larges plages qui, après refroidissement, constitueront des zones non soudées, dans lesquelles la transmission de la chaleur entre les différentes couches constituant le fond de l'ustensile sera perturbée. En outre, la résistance mécanique du joint ainsi réalisé se trouvera diminuée. On the other hand, in the case of the thin strip, at the time when the brazing is carried out, the thin strip of brazing and the flux melt approximately simultaneously, and the liquid flux tends to form large areas which, after cooling, will constitute non-welded zones, in which the transmission of heat between the different layers constituting the bottom of the cookware will be disturbed. In addition, the mechanical strength of the joint thus produced will be reduced.

L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients grâce à l'amélioration de la répartition et de l'adhérence du flux sur la bande de brasure. The object of the invention is to remedy these drawbacks by improving the distribution and the adhesion of the flux to the solder strip.

A cet effet, la brasure selon l'invention est caractérisée en ce que la bande de brasure comprend, sur au moins une de ses faces, des cavités destinées à recevoir le flux. To this end, the solder according to the invention is characterized in that the solder strip comprises, on at least one of its faces, cavities intended to receive the flux.

Le procédé de fabrication de cette brasure est caractérisé en ce que lesdites cavités sont formées par gravure, dans une bande de brasure. The method of manufacturing this solder is characterized in that said cavities are formed by etching, in a band of solder.

Ainsi, la brasure est fabriquée en gravant une bande de brasure sur au moins une de ses deux faces, de façon à faire apparaître des petites cavités dans lesquelles le flux viendra se loger. Thus, the solder is produced by etching a strip of solder on at least one of its two faces, so as to reveal small cavities in which the flux will be housed.

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Parmi les différents moyens pour former ces cavités, un des plus efficaces et qui se prête le mieux à une mise en œuvre industrielle consiste à faire passer la bande soit entre un rouleau graveur entraîné et un rouleau fou, dont le revêtement superficiel possède une aptitude à la déformation élastique tel que du carton, du caoutchouc, ou certains plastiques souples, soit entre deux rouleaux graveurs entraînés en synchronisme, sans possibilité de glissement. Among the various means for forming these cavities, one of the most effective and which lends itself best to industrial implementation consists in passing the strip either between a driven engraving roller and an idler roller, the surface coating of which has an ability to elastic deformation such as cardboard, rubber, or certain flexible plastics, or between two engraving rollers driven in synchronism, without the possibility of slipping.

Dans le premier cas, le rouleau graveur en relief forme, sur la bande, des cavités régulières. Ces cavités peuvent avoir des formes très diverses, mais il est apparu que les meilleurs résultats étaient obtenus lorsqu'elles ont des formes géométriques régulières et que leur contour est un triangle équilatêral ou isocèle, un carré ou un losange, avec une dimension de l'ordre de 0,5 à 5 mm, et, de préférence, entre 1 et 2 mm de côté ou de diagonale, et de quelques centièmes à quelques dizièmes de millimètre de profondeur maximale. In the first case, the relief engraving roller forms regular cavities on the strip. These cavities can have very diverse shapes, but it appeared that the best results were obtained when they have regular geometric shapes and that their outline is an equilateral or isosceles triangle, a square or a rhombus, with a dimension of the order of 0.5 to 5 mm, and preferably between 1 and 2 mm on the side or diagonally, and from a few hundredths to a few tenths of a millimeter in maximum depth.

Ces formes géométriques régulières peuvent être obtenues très facilement par des moyens mécaniques simples et peu coûteux, et on dispose, couramment, de bandes de brasure en alliages aluminium/ silicium, avec des teneurs en silicium pouvant aller de 5 à 20% par exemple, tel que FAS13 (à 13% de silicium), sous des épaisseurs de quelques centièmes de millimètre, ce qui assure des coûts de production réduits. These regular geometric shapes can be obtained very easily by simple and inexpensive mechanical means, and there are commonly available brazing strips of aluminum / silicon alloys, with silicon contents ranging from 5 to 20% for example, such than FAS13 (at 13% silicon), in thicknesses of a few hundredths of a millimeter, which ensures reduced production costs.

Les cavités formées sur une face de la bande forment des reliefs sur la face opposée, et ces reliefs déterminent, entre eux, des cavités dans lesquelles viendra également se loger le flux. De façon à assurer une répartition du flux sensiblement égale sur l'une ou l'autre face, on cherche donc à obtenir une équivalence approximative entre le volume total des cavités sur chaque face. The cavities formed on one face of the strip form reliefs on the opposite face, and these reliefs determine, between them, cavities in which the flux will also be housed. In order to ensure a substantially equal distribution of the flow on one or the other face, it is therefore sought to obtain an approximate equivalence between the total volume of the cavities on each face.

Ce résultat peut être obtenu si les reliefs du rouleau graveur ont la forme de losanges ou de carrés alignés à la fois le long de leur grande et de leur petite diagonale, et sensiblement tangents par leur sommet. Des alignements de triangles équilatéraux pourraient également être envisagés. This result can be obtained if the reliefs of the engraving roller have the shape of diamonds or squares aligned both along their large and their small diagonal, and substantially tangent by their apex. Alignments of equilateral triangles could also be considered.

Dans le second cas, les deux rouleaux graveurs comportent une gravure identique, formée également par des alignements de quadrilatères réguliers, carrés ou losanges, selon leurs deux diagonales ou de triangles isocèles ou équilatéraux alignés selon l'une de leur hauteur et leur base, l'un des rouleaux étant décalé par rapport à l'autre, d'un demi-pas de gravure, c'est-à-dire d'une demi-diagonale à la fois dans le sens longitudinal et dans le sens transversal. In the second case, the two engraving rollers have an identical engraving, also formed by alignments of regular quadrilaterals, square or diamonds, according to their two diagonals or isosceles or equilateral triangles aligned according to one of their height and their base, l one of the rollers being offset with respect to the other, by half an etching step, that is to say by a half-diagonal both in the longitudinal direction and in the transverse direction.

Ce décalage doit impérativement être maintenu constant, et la rotation maintenue en synchronisme, sans glissement, par tout moyen connu. On obtient ainsi une symétrie rigoureuse entre les cavités formées sur chaque face mais, il est vrai, au prix d'une complication notable. This offset must imperatively be kept constant, and the rotation maintained in synchronism, without sliding, by any known means. A rigorous symmetry is thus obtained between the cavities formed on each face but, it is true, at the cost of a notable complication.

Un autre moyen de former les cavités pour retenir le flux consiste en une gravure chimique ou électrochimique, sur l'une ou les deux faces, en réglant la profondeur d'attaque de façon connue, selon la concentration, la température et la durée d'action du réactif d'attaque. Another means of forming the cavities to retain the flow consists of a chemical or electrochemical etching, on one or both sides, by adjusting the depth of attack in a known manner, according to the concentration, the temperature and the duration of attack reagent action.

Les bandes de brasure ainsi gravées peuvent être revêtues de flux par l'un quelconque des moyens précédemment décrits. The brazing strips thus etched can be coated with flux by any of the means previously described.

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En raison de la parfaite adhérence du flux, on peut, indifféremment, et en fonction des conditions propres à chaque utilisateur, soit préalablement revêtir la bande avec le flux, puis procéder au découpage des flans aux formes et dimensions correspondant aux formes et dimensions des éléments à assembler, soit préalablement découper les flans dans la bande gravée et les revêtir ensuite de flux. Due to the perfect adhesion of the flux, it is possible, indifferently, and depending on the conditions specific to each user, to either first coat the strip with the flux, then proceed to cut the blanks to the shapes and dimensions corresponding to the shapes and dimensions of the elements to assemble, either cut out the blanks in the engraved strip and then coat them with flux.

La mise en œuvre de l'invention améliore très sensiblement l'adhérence de flux sur la bande de brasure, ce qui permet de transporter, de stocker et de manipuler les flans sans aucun risque de manque local de flux au moment de la brasure. En outre, du fait de la répartition régulière du flux dans les alvéoles, on ne court plus le risque de trouver lorsqu'on effectue des tests d'arrachement des pièces soudées, de larges plages non soudées et isolées par du flux solidifié. Ce dernier est, au contraire, réparti de façon très régulière. Il en résulte une répartition régulière des plages soudées, ce qui assure une conduction thermique homogène sur toute la surface. Mais, du fait qu'une partie du flux reste emprisonnée entre les pièces brasées, et afin d'éviter une corrosion aux endroits où le flux apparaît en surface (sur la tranche de l'assemblage), il est préférable d'utiliser un flux non corrosif et d'éviter, en particulier, l'usage de flux à base de chlorures ou de fluorures alcalins. The implementation of the invention very significantly improves the adhesion of flux on the brazing strip, which makes it possible to transport, store and handle the blanks without any risk of local lack of flux during brazing. In addition, due to the regular distribution of the flow in the cells, there is no longer the risk of finding, when carrying out pull-out tests on the welded parts, large areas that are not welded and isolated by solidified flow. The latter is, on the contrary, distributed very regularly. This results in a regular distribution of the welded areas, which ensures a uniform thermal conduction over the entire surface. But, because part of the flux remains trapped between the brazed parts, and in order to avoid corrosion at the places where the flux appears on the surface (on the edge of the assembly), it is preferable to use a flux non-corrosive and to avoid, in particular, the use of fluxes based on chlorides or alkaline fluorides.

Exemple: Example:

Pour la fabrication d'ustensiles de cuisine dont le corps est en acier inoxydable, et dont le fond comporte trois couches: une, intérieure, en acier inoxydable faisant partie du corps; une, intermédiaire, composée d'un disque en aluminium, et une, externe, composée d'un disque en acier inoxydable, on a interposé entre le disque en aluminium, d'une part, et les deux couches en acier inoxydable, d'autre part, un flan de brasure en alliage aluminium/silicium à environ 13% de silicium. For the manufacture of kitchen utensils whose body is made of stainless steel, and whose bottom has three layers: one, interior, made of stainless steel forming part of the body; one, intermediate, composed of an aluminum disc, and one, external, composed of a stainless steel disc, we interposed between the aluminum disc, on the one hand, and the two stainless steel layers, on the other hand, an aluminum / silicon alloy brazing blank of about 13% silicon.

Ce flan a été obtenu par passage d'une bande laminée de 0,040 mm d'épaisseur entre un cylindre graveur entraîné et un cylindre fou revêtu de carton épais. This blank was obtained by passing a laminated strip 0.040 mm thick between a driven engraving cylinder and an insulated cylinder coated with thick cardboard.

La gravure consistait en losanges de 2 mm de grande diagonale et de 1,5 mm de petite diagonale, sensiblement tangents par leurs sommets, et régulièrement alignés selon leurs diagonales. La grande diagonale étant disposée dans le sens de la longueur de la bande. La bande ainsi gravée avait une épaisseur totale d'environ 0,15 mm. The engraving consisted of diamonds of 2 mm long diagonal and 1.5 mm small diagonal, substantially tangent by their vertices, and regularly aligned along their diagonals. The large diagonal being arranged in the direction of the length of the strip. The strip thus engraved had a total thickness of approximately 0.15 mm.

Elle a alors été préchauffée à 200° C, puis enduite d'un flux non corrosif à base de fluoaluminate de potassium, par pulvérisation d'une suspension aqueuse de flux et séchage en continu. It was then preheated to 200 ° C, then coated with a non-corrosive flux based on potassium fluoaluminate, by spraying with an aqueous suspension of flux and drying continuously.

On a vérifié qu'il n'y avait qu'un très faible écart, de l'ordre de quelques pour-cent, entre la quantité de flux adhérant dans les cavités de l'une et l'autre face. Les flans ont été découpés dans cette bande. It has been verified that there is only a very small difference, of the order of a few percent, between the quantity of flux adhering in the cavities of one and the other face. The blanks were cut from this strip.

Le brasage a été réalisé, de façon connue, par chauffage à induction à une température voisine de 600° C. Brazing was carried out, in known manner, by induction heating at a temperature in the region of 600 ° C.

On a vérifié, par les tests habituels d'arrachement et de choc thermique, que l'assemblage ainsi réalisé était d'une qualité exceptionnellement élevée. It was checked, by the usual pull-out and thermal shock tests, that the assembly thus produced was of exceptionally high quality.

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Claims

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1. Brazing, in the form of a strip for brazing metals, in particular for brazing with flow of funds composed of culinary utensils, characterized in that the brazing strip comprises, on at least one of its faces , cavities intended to receive the flow.

2. Solder according to claim 1, characterized in that the cavities formed on a first face of the brazing strip form on the opposite face of reliefs leaving between them cavities whose filling capacity by flow is substantially equal to the capacity cavities of the first face.

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3. Solder according to one of claims 1 or 2, characterized in that the contours of the cavities are regular quadrilaterals, diamonds or squares, aligned along their diagonals and substantially tangent by their vertices, or isosceles or equilateral triangles.

4. Solder according to one of claims 1 to 3, characterized in that the diagonals of the quadrilaterals and the sides of the triangles are between 0.5 and 5 mm.

5. A method of manufacturing the solder according to one of claims 1 to 4, characterized in that said cavities are formed by etching, in a brazing strip.

6. Method according to claim 5, characterized in that the cavities are formed by passing the brazing strip between a driven engraving roller and an idler roller coated with a flexible elastic material.

7. Method according to claim 5, characterized in that the cavities are formed by passage between two engraving rollers driven in synchronism without the possibility of sliding, the engravings of one of the rollers being offset with respect to the engravings of the other, longitudinally and transversely by half a step.

8. Method according to claim 5, characterized in that the etching of the cavities is carried out by chemical attack on the brazing strip.

9. Method according to one of claims 5 to 8, characterized in that an etched strip of solder is coated with flux and in that this strip is then cut into blanks.

10. Method according to one of claims 5 to 8, characterized in that the blanks are cut from an etched strip of solder, and that these blanks are then coated.

11. Use of the solder according to one of claims 1 to 4 for brazing with flow of funds composed of culinary utensils, characterized in that the flow is non-corrosive vis-à-vis the various brazed elements to form the bottom composite.