FR2635034A1 - Procede pour braser des objets contenant de l'aluminium - Google Patents
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Abstract
On élimine toutes couches superficielles d'oxyde des corps comprenant les objets et des préformes en matériau de brasage, et on recouvre simultanément ces surfaces de pellicules initiales de zinc ou d'étain. Puis on recouvre les objets et les préformes en matériau de brasage de revêtements en argent et/ou en or, ou en un alliage approprié contenant de l'argent ou de l'or, pour protéger les surfaces de ces corps contenant de l'aluminium de toute réoxydation. On effectue ensuite l'opération de brasage sous un vide poussé ou sous atmosphère inerte. On élimine tout oxygène produit inopinément, par exemple par décomposition d'un quelconque oxyde d'argent, avant qu'il n'entre en contact avec l'aluminium. Le zinc ou l'étain, les matériaux des revêtements, et l'aluminium des corps diffusent les uns dans les autres, et cette diffusion mutuelle s'effectue rapidement quand l'alliage de brasage fond. En refroidissant l'ensemble, il se produit une liaison métallurgique puissante entre les objets brasés. Utilisation notamment pour le brasage d'objets en aluminium ou en un alliage contenant de l'aluminium, en utilisant un alliage d'aluminium comme matériau de brasage.
Description
1i 2635034 La présente invention concerne un procédé pour braser des
objets contenant de l'aluminium. Les objets peuvent contenir, comme constituant principal, de l'aluminium ou un alliage à base d'aluminium. Le matériau de brasage est constitué d'un alliage contenant de l'aluminium et ayant une température de fusion inférieure à la température de fusion du matériau ou des matériaux
des objets à braser l'un à l'autre.
Le brasage des objets contenant de l'aluminium est rendu difficile en raison du fait que les objets, et l'alliage de brasage, présentent inévitablement une couche superficielle d'oxyde d'aluminium, qui doit être éliminée avant de pouvoir faire un brasage satisfaisant. Une telle couche d'oxyde se forme rapidement à la surface d'un objet contenant de l'aluminium se trouvant, par exemple, dans l'air, aux températures ambiantes. De plus, les couches d'oxyde d'aluminium sont chimiquement très stables et ne sont pas faciles à retirer. Il est essentiel que les couches d'oxyde soient éliminées avant de pouvoir effectuer le brasage, pour permettre à l'alliage de brasage, lorsqu'il est fondu, de mouiller les surfaces des objets. I1 est possible de retirer les couches superficielles d'oxyde sur des corps contenant de l'aluminium, les corps comprenant les objets à braser et
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des préformes en un alliage de brasage, par un traitement chimique des surfaces. Cependant, habituellement les couches superficielles d'oxyde se reforment avant, ou pendant, l'opération de brasage, même si l'opération de brasage est effectuée sous un vide poussé ou sous atmosphère inerte. Ceci en raison du fait que, inévitablement, les surfaces des objets et les surfaces des préformes en alliage de brasage sont en contact avec de l'oxygène. Il est possible que cet oxygène soit dégagé de manière non contrôlée à l'intérieur de la chambre dans
laquelle on crée le vide poussé ou l'atmosphère inerte.
Par conséquent, il n'est pas habituel de braser des objets contenant de l'aluminium sous atmosphère inerte ou sous un
vide poussé.
Un procédé classique d'élimination des couches superficielles d'oxyde sur des corps qui comprennent des objets à braser contenant de l'aluminium, et des préformes en alliage de brasage, consiste à chauffer les corps dans un bain de sel fondu contenant un constituant qui élimine les couches superficielles d'oxyde sans attaquer les matériaux des corps. Ainsi, dans le bain de sel fondu, on obtient pour les objets des surfaces propres non oxydées, un alliage de brasage propre non oxydé est capable de mouiller ces objets, et les objets peuvent être brasés de manière satisfaisante dans le bain. Cependant, quand les objets brasés sont sortis du bain de sel fondu, il faut éliminer tout le sel adhérant aux objets, sinon, par la
suite une corrosion indésirable des objets se produira.
Pour certaines formes d'objets, par exemple lorsque les objets ont une forme creuse, il est difficile, sinon
impossible, d'éliminer tout le sel.
Bien que cela ne soit pas spécifiquement lié au brasage mais au procédé analogue de soudage, il est également connu, comme décrit dans le brevet britannique n 825.317, de souder des objets contenant de l'aluminium en nettoyant les surfaces dans une solution aqueuse de zinc flottant sur un bain de soudure fondu, la solution formant un dépôt de zinc sur la surface exempte d'oxyde de l'objet avant que ce dernier soit plongé dans la soudure, en traversant l'interface, en évitant ainsi la contamination au contact de l'atmosphère. Bien que cela ne s'applique pas directement à la brasure, cela prouve aussi le temps passé jusqu'à maintenant pour garantir un mouillage convenable des surfaces en aluminium à assembler
par un alliage métallique liquide.
Un but de la présente invention est de proposer un nouveau procédé avantageux pour braser de façon satisfaisante des objets contenant de l'aluminium, ledit procédé permettant d'éviter la nécessité d'effectuer l'opération de brasage dans un environnement liquide, tel qu'un bain de sel fondu, afin d'éviter la contamination
par l'oxygène.
Selon la présente invention, un procédé pour braser des objets contenant de l'aluminium au moyen d'une préforme en un alliage de brasage contenant de l'aluminium consiste à recouvrir initialement chacune des surfaces des objets et des surfaces de la préforme en alliage de brasage, d'une pellicule de zinc ou d'étain, et à éliminer ainsi l'inévitable couche superficielle d'oxyde d'aluminium, puis à former un revêtement en argent et/ou en or, ou en un alliage approprié contenant de l'argent ou de l'or, et à braser ensuite les objets revêtus soit
sous vide poussé soit en atmosphère inerte.
Les matériaux des revêtements et des pellicules initiales déposés sur les corps comprenant les objets et la préforme, et l'aluminium contenu dans les corps, diffusent les uns dans les autres et, pendant l'opération de brasage, cette diffusion mutuelle se produit rapidement quand l'alliage de brasage fond. Ensuite, une liaison métallurgique puissante est créée entre les objets contenant de l'aluminium. Les matériaux des revêtements, et ceux des pellicules initiales sont facilement absorbés dans l'aluminium fondu, et n'empêchent pas l'aluminium de l'alliage de brasage de venir en contact avec l'aluminium des objets. On dépose du zinc ou de l'étain sur les corps, et on élimine en même temps de ceux-ci les couches d'oxyde d'aluminium, en immergeant ces corps dans la solution appropriée. Les pellicules initiales de zinc ou d'étain et les revêtements, sont aussi minces qu'il est possible de les obtenir de manière pratique, tout en garantissant qu'il n'y a sensiblement pas d'aluminium qui se trouve exposé dans des conditions de stockage normalement escomptées,
avant l'opération de brasage.
L'écoulement de l'alliage de brasage fondu sur les parties des surfaces des objets à braser garantit encore qu'aucune couche d'oxyde n'est présente dans les régions
de brasage.
Il est possible de revêtir des objets contenant de l'aluminium et une préforme en un alliage de brasage contenant de l'aluminium, initialement recouverts d'une pellicule de zinc ou d'étain, d'un revêtement en un alliage approprié contenant de l'argent et/ou de l'or avant qu'aucune couche superficielle d'oxyde ne se forme sur ces objets. Les revêtements protègent de toute réoxydation les surfaces des objets et les surfaces de la préforme en alliage de brasage. Normalement, soit les revêtements ne s'oxydent pas; soit si quelque oxyde s'est formé avec le matériau du revêtement, cet oxyde se décompose à une température inférieure à la température de brasage des objets, et tout l'oxygène ainsi formé est facilement éliminé avant de venir en contact avec de l'aluminium. Pour éliminer tout l'oxygène qui a pu se former ou qui est présent d'une manière ou d'une autre pendant l'opération de brasage, l'opération de brasage est effectuée dans une chambre o règne un vide poussé ou une atmosphère inerte. Tout oxygène inopinément présent dans cette chambre peut être éliminé au moins en majeure partie avant que de l'aluminium ne soit exposé. Toute exposition d'aluminium n'intervient qu'immédiatement avant que la température de brasage requise ne soit atteinte, et non pendant que les objets ainsi que la préforme en alliage de brasage sont portés au point de fusion de
l'alliage de brasage.
On va maintenir décrire la présente invention en se
référant aux exemples suivants.
EXEMPLE 1
Des objets à braser contenant de l'aluminium sont dégraissés. De même une préforme en alliage de brasage contenant aussi de l'aluminium est dégraissée. Les inévitables pellicules superficielles d'oxyde d'aluminium sont éliminées, et, simultanément, des pellicules de zinc de 1 pm d'épaisseur sont déposées sur les objets et sur la préforme en alliage de brasage, par immersion des objets et de la préforme dans une solution de zincate de sodium. Avant que les couches d'oxyde superficielles puissent se former sur ces corps recouverts, les surfaces des objets et de la préforme sont recouvertes d'une épaisseur de 2,5 ym d'argent en appliquant un procédé
classique d'électroplacage.
Après que les surfaces des objets à braser contenant de l'aluminium et les surfaces de la préforme en alliage de brasage contenant de l'aluminium aient été recouvertes d'argent, elles sont protégées de l'oxydation
dans des conditions de stockage normalement escomptées.
Même si les couches d'argent sont en contact avec de l'oxygène, elles ne sont normalement pas oxydées, mais dans certaines conditions, un peu d'oxyde d'argent peut se
former.
Les objets revêtus, avec la préforme revêtue entre eux, sont installés dans un gabarit en acier, dans la disposition dans laquelle les objets doivent être brasés, et l'ensemble est placé dans la chambre d'un four classique sous vide. On fait le vide dans la chambre du four jusqu'à obtenir dans celle-ci une pression de 1 x 10'2 newtons par
m2; et l'ensemble est chauffé.
A une température égale au plus à 250C, tout oxyde
d'argent présent se décompose et l'oxygène se dégage.
La préforme en alliage de brasage, revêtue d'argent et de zinc, fond à une température de 577 C, et mouille les parties des surfaces des objets à braser, en garantissant en outre qu'aucune couche d'oxyde n'est présente dans les régions à braser. Dans-ces conditions, la diffusion mutuelle du zinc, de l'argent et de
l'aluminium se fait rapidement. Le zinc et l'argent sont-
rapidement absorbés dans l'aluminium fondu, et n'empêchent pas l'aluminium de l'alliage de brasage de venir en
contact avec l'aluminium des objets.
L'ensemble est soumis à une température maximale, pendant l'opération de brasage, inférieure au point de
fusion de l'un quelconque des objets à braser.
Le brasage est terminé quand l'ensemble est refroidi. On obtient ainsi une liaison métallurgique
satisfaisante entre les objets.
Tout oxygène dégagé à l'intérieur de la chambre du four sous vide quand l'ensemble est porté à la température de brasage voulue, du fait de la décomposition d'un quelconque oxyde d'argent présent, ou pour toute autre raison, ne peut pas venir en contact avec l'aluminium avant que l'alliage de brasage n'ait fondu, quand au moins sensiblement tout l'oxygène a été éliminé de la chambre
maintenue en permanence sous vide du four sous vide.
En variante, l'opération de brasage nécessaire peut être effectuée dans une chambre traversée par une circulation de gaz inerte, afin d'éliminer de manière satisfaisante tout oxygène qui peut se dégager au cours de
l'opération de brasage.
EXEMPLE 2
On répète le mode opératoire de l'exemple 1, sauf que les objets et la préforme en alliage de brasage, sont à l'origine recouverts d'une pellicule d'étain et non de zinc. Les inévitables pellicules superficielles d'oxyde d'aluminium sont éliminées, et, en même temps, des pellicules d'étain de 1 pm d'épaisseur sont déposées sur les objets et sur la préforme en alliage de brasage en plongeant les objets et la préforme dans une solution de stannate de sodium. L'étain est habituellement recouvert d'une pellicule d'oxyde, ce qui peut être évité en déposant le revêtement en argent sur l'étain fraîchement dépose. Le revêtement en argent peut être déposé par tout
moyen approprié au lieu d'être déposé par électroplacage.
Le matériau de revêtement des surfaces des objets et de la préforme en alliage de brasage, peut comprendre de l'or en remplacement de l'argent; ou bien un alliage d'argent et d'or, ou bien un alliage convenable contenant de l'argent ou de l'or comme constituant principal. Les
films d'oxyde ne se forment pas sur l'or exposé.
Il n'est peut être pas essentiel que la totalité des surfaces des objets soit exempte de couches d'oxyde pendant l'opération de brasage. Les surfaces partielles oxydées d'un objet ne sont pas mouillées par l'alliage de brasage quand il est fondu, et les surfaces partielles oxydées des objets servent avantageusement à limiter l'écoulement de l'alliage de brasage fondu aux seules
parties des surfaces des objets qui ne sont pas oxydées.
Il est commode, à l'origine, que les couches d'oxyde superficielles soient éliminées de la totalité de chaque objet et que la totalité des surfaces des objets soit recouverte de pellicules de zinc ou d'étain, puis de revêtements en un alliage approprié contenant de l'argent et/ou de l'or. Une couche de matériau photorésistant est alors placée sur la totalité du revêtement de chaque objet, et le revêtement ainsi que la pellicule de zinc ou d'étain déposés sur les objets, sont attaqués chimiquement de manière sélective, par des étapes d'un procédé de photolithographie classique, pour laisser le revêtement, et la pellicule de zinc ou d'étain, uniquement dans les parties à braser des surfaces des objets. Le produit photorésistant est ensuite retiré du revêtement restant sur les objets; et les parties dégagées des surfaces des objets qui n'ont pas à être brasées peuvent alors
s'oxyder.
On peut soumettre les objets brasés contenant de l'aluminium à une étape classique de traitement thermique
pour les renforcer.
Les objets peuvent contenir comme constituant principal soit de l'aluminium soit un alliage contenant de l'aluminium.
Claims (5)
1. Procédé pour braser des objets contenant de l'aluminium avec une préforme en un alliage de brasage contenant de l'aluminium, caractérisé en ce qu'on prépare initialement des surfaces exemptes d'oxyde sur la préforme et au moins sur les parties des objets à assembler, on recouvre les surfaces exemptes d'oxyde des objets et de la préforme d'une pellicule de zinc ou d'étain, on forme sur chaque surface une pellicule de revêtement en argent et/ou en or, ou en un alliage approprié contenant de l'argent ou de l'or, et on brase ensuite les objets revêtus avec la préforme soit sous un vide poussé soit sous atmosphère de
gaz inerte.
2. Procédé pour braser des objets contenant de l'aluminium avec une préforme en un alliage de brasage contenant de l'aluminium, caractérisé en ce qu'on recouvre initialement chacune des surfaces des objets et des surfaces de la préforme en alliage de brasage, d'une pellicule de zinc ou d'étain, et après avoir ainsi éliminé l'inévitable couche superficielle d'oxyde d'aluminium, on forme ensuite un revêtement en argent et/ou en or, ou en un alliage approprié contenant de l'argent ou de l'or, et on brase ensuite les objets recouverts, soit sous un vide
poussé soit sous atmosphère inerte.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on applique le revêtement sur chaque
pellicule par électroplacage.
4. Procédé selon l'une quelconque des
revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on forme une
pellicule recouvrant la totalité de la surface de chaque objet et on élimine sélectivement la pellicule et/ou le revêtement de parties des surfaces des objets qui ne sont pas à assembler au moyen de l'alliage de brasage, en permettant ainsi auxdites parties des surfaces de s'oxyder
et de ne pas participer au brasage ultérieur.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on élimine de manière sélective la pellicule et/ou le revêtement par dépôt d'une couche de matériau photorésistant à la surface de chaque objet, on expose selon un procédé photolithographique le matériau photorésistant pour sélectionner les parties des surfaces des objets qui n'ont pas à être assemblées par brasage et on attaque chimiquement les parties exposées des surfaces pour éliminer la pellicule et/ou le revêtement et permettre à une oxydation empêchant le brasage de se
former sur les surfaces de ces parties des objets.
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