Brevet FR2012339A1 — publié le 19700320

. . 1 2012339 Selon la technique courante, on brase les surfaces de métaux cuivreux et ferreux en utilisant un revêtement ou ■ une pellicule mince d'un alliage à braser. Cet alliage a braser est en général sous forme de poudre ou de pailJettes mélangées 5 dans un véhicule. La suspension d'alliage à braser dans le véhicule est appliquée sur la surface à braser et la surface ainsi recouverte est chauffée à la température de brasage pendant le temps nécessaire, - ' ' " • Le véhicule sert principalement à obtenir une 10 suspension commode d'alliage à braser pour permettre de l'appliquer facilement sur la surface à braser» De plus, le véhicule doit être choisi de façon à permettre a la suspension d'adhérer facilement aux surfaces à braser. Par exemple, on peut braser des pièces laminées 15 en cuivre ou alliage de cuivre en utilisant une pellicule ou un revêtement mince d'un alliage a base de cuivre contenant une * forte proportion de phosphore dans un véhicule constitué par une résine à base d'un méthacrylate polymérisé» • Les procédés de la technique antérieure n'étaient 20 pas entièrement satisfaisants. Par exemple, ces procédés sont souvent coûteux, et d1emploi peu commode. Souvent le mélange alliage à braser - véhicule doit être utilisé immédiatement et ne peut être mis de côté.Dans de bonnes conditions, souvent le mélange à braser-véhicule sèche de façon à former une masse solide friable 25 ou gluante d'usage peu commode. Ces procédés présentent.d'autres inconvénients comme, par exemple, le fait que les véhicules classiques laissent souvent des résidus indésirables- sur les surfaces brasées. La présente invention a par conséquent pour ob-30 jectifs principalement un procédé simple et commode de brasage des " surfaces de métaux cuivreux et ferreux, une suspension à braser commode et facile à utiliser, une suspension à braser utilisable, par exemple, pour le brasage des surfaces de métaux cuivreux et ferreux, facile à employer, peu coûteuse, se conservant bien et 35 ne laissant pas de résidus gênants sur te surfaces brasées» D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront ci-après . La présente invention permet maintenant drattej.n— 69 21978 2 2012339 dre les objectifs ci-dessus et de profiter de ces avantages facilement. La suspension à braser selon l'invention est constituée par un mélange de poudre d'alliage a braser fondant au-dessus de 538°C, sous forme de particules de dimensions inférieures ou éga-5 les à 175 microns, utilisables pour le brasage des surfaces de métaux cuivreux et ferreux, en étant mélangées à 3 à 1Q& en poids d'un composé organique constitué par un polyoxyalcoylène hydroxylé, bouillant entre 260 et 540°C et ayant une masse moléculaire supérieure à 200, comprise de préférence entre 900 et 400» On peut 10 ajouter facultativement un solvant volatil à la température ambiante, tel que l'acétone ou la méthyléthylcétone, pour obtenir la consistance désirée pour l'emploi envisagé; ce solvant doit être compatible avec le polyol et doit s'évaporer après application du mélange sur les surfaces à assembler. 15 La présente invention concerne également un pro cédé de réalisation d'un article en métal brasé, caractérisé en ce que : les surfaces métalliques à assembler doivent être choisies dans le groupe suivant : cuivre, alliage à base de cuivre et alliage à base de fer; on applique sur lesdites surfaces une sus— 20 pension de poudre d'alliage à braser fondant au-dessus de 538°C, sous forme de particules de dimensions inférieures ou égales à 175 microns, utilisables pour braser lesdites surfaces métalliques mélangées à 3 à 1® eç poids d'un polyoxyalcoylène hydroxylé, bouillant entre 260 et 540°C et ayant une masse moléculaire supé— 25 rieure à 200, de préférence comprise entre 900 et 1400, plus^éven-tuëllementjun solvant volatil à la température ambiante ;on réalise un assemblage en plaçant les surfaces à assembler en intercalant la suspension de façon à réaliser un contact intime ; on chauffe ledit assemblage à une température supérieure au point 30 d'ébullition dudit composé hydroxylé ainsi qu'au point de fusion dudit alliage à braser, mais inférieure au point de fusion desdites surfaces métalliques, de façon à former un assemblage brasé» Là présente'invention présente de nombreux avantages importants. Premièrement,- la suspension'èst sous forme d'un 35 liquide visqueux facile à appliquer sur les surfaces à braser» On utilisait fréquemment dans la technique antérieure une suspension qui se transformait en séchant en un solide friable peu commode. De plus, la suspension selon l'invention se conserve bien0 69 21978 3 2012339 Elle peut être conservée facilement pendant plusieurs jours et même plus sans risque de détérioration.Cette suspension est facile à préparer dans un tonneau ou tambour sans risque d'endommager ou d'encrasser 1*équipement« De plus, chose importante, le 5 composé hydroxylé ne laisse pas de résidus indésirables sur l'assemblage bras é. Selon la présente invention, les surfaces à braser peuvent être du cuivre ou des alliages a base de cuivre ou de fer. Evidemment, la surface particulière à braser dépendra de l'emploi 10 choisi pour les composants. On peut employer du cuivre très pur ou des alliages à base de cuivre, tels ceux contenant comme apport d'alliage du nickel, du fer,.du phosphore, du manganèse ,du magnésium, de l'aluminium etc... On peut utiliser n'importe quel alliage ferreux, tel que l'acier inoxydable ou des alliages à 15 base de fer contenant du silicium, du manganèse, du phosphore, du chrome, du nickel etc..» Les surfaces à assembler peuvent être, sous une forme quelconque, par exemple sous forme de tôles ou de plaques, de rubans, de cornières, de tubes ou de barres. Un mode d'exécu-20 tion préféré de l'invention consiste à utiliser la suspension a braser de la présente invention pour lier de la poudre ou de la greçaillecfe cuivre • Par conséquent, conformément à ce mode d'exécution préféré, on enduit de la poudre ou grenaille de cuivre de la suspension à braser selon l'invention, on brase la grenaille 25 ainsi revêtue dans un moule ou une pièce ayant la forme désirée et on chauffe le moule ou la pièce à une température supérieure au point d'ébullition du composé hydroxylé ainsinqu'au point de fusion de l'alliage à braser, mais inférieure au point de fusion des surfaces à assembler, si bien que la grenaille ou poudre est 30 transformée par brasage en une masse cohérente et solide. On peut faire varier évidemment les conditions de brasage pour conférer à la masse ainsi liée une porosité appropriée, autrement dit les particules liées sont en général liées en des emplacements séparés et non liées à d'autres endroits. 35 Selon 2a présente invention, l'alliage à braser doit être sous forme pulvérulente et fondre à une température supérieure à 538°C. Evidemment, on peut utiliser sans difficulté tout alliage à braser convenant pour le brasage des surfaces métal— COPY , 69 21978 4 2012339 liques choisies. On peut citer à titre d'exemple d'alliages à braser : le bronze phorphoreux contenant entre 5 et 15% de phosphore, les alliages à base de cuivre contenant des éléments tels que le manganèse et le nickel, des alliages à base de nickel pour 5 braser des aciers "et le cuivre de pureté industrielle pour braser des aciers , mais cette liste n'est pas limitative. La quantité d'alliage à braser variera évidemment entre de larges limites suivant l'application envisagée. Quand on brase des tôles de grandes dimensions, on emploie une faible pro-10 portion d'alliage.à braser par rapport au poids de la tôle et quand on brase de petites pièces, la proportion d'alliage à braser employée est plus grande. Si l'on brase yne poudre ou grenaiile,on en emploie 4 à 15% du poids de cette grenaille. Les dimensions des particules de l'alliage à bra— 15 ser pulvérulent sont inférieures ou égales à 175 microns et de préférence inférieures ou égales à 147 microns. Une poudre contenant des particules assez grossières, par exemple entre 147 et 175 microns peut être utilisée de façon satisfaisante bien qu'étant plus difficile à employer. 20 Le véhicule selon la présente invention est un polyoxylalcoylène hydroxylé de masse moléculaire supérieure à 200, en général inférieure à 4000 et de préférence comprise entre 900 et 1400 et bouillant entre 260 et 540°C. Le composé organique hydroxylé doit avoir une viscosité comprise entre 50 et 125 cen— 25 tistokes à 38°C et doit se volatiliser à peu près complètement par chauffage au-dessus du point d'ébullition, de préférence sans craquage ni décomposition, autrement dit, il ne doit laisser pratiquement aucun résidu. De plus, il doit brûler facilement en donnant des produits non toxiques. Le composé hydroxylé organique 30 doifêtïe'à peu près exempt d'eau et quasiment non hygroscopique. Les composés organiques utilisés doivent être des oxyalcoylènes, des polymères de composés aromatiques ou aliphatiques hydroxylés tels que les.phénols, les alcools substitués ou l'eau. Les groupes oxyalcoylènes peuvent être CgH^O, CgH^Q,, 35 C4HgO etc.., mais de préférence G^H^O paxmi les pro duits caractéristiques , on peut citer : les palypropylènediols, les polypropylènethiols, les produits d'addition du nônylphénol-oxyéthylène et les alcools supérieurs polyéthoxylés • Si on le 69 21978 5 2012339 désire, on peut ajouter un fondant à la suspension pour le brasage sans atmosphère protectrice» Selon la présente invention, l'alliage à braser et le composé organique sont mélangés de façon à former une sus-5 pension. On emploie 3 à 1Q£ en poids du composé organique dans ce mélange. Quandnon brase de la grenaille, il est préférable d'utiliser 3 à 6% en poids de composés organiques et, si l'on brase d'autres articles, tels que des tôles, des plaques ou bien des tubes à des collecteurs etc... , il est préférable d'en employer 10 6 à 10%, On mélange intimement le composé organique et 1*alliage à braser de façon à obtenir une suspension ayant la consistance désirée» On peut employer une solution moins consistante si l'on désire appliquer* par peinture ou projection la suspension sur les surfaces métalliques à braser» On peut facilement réduire la 15 consistance en faisant varier la proportion de composés organiques et/ou en utilisant un solvant volatil a la température ambiante» Eç variante, la suspension peut être mise sous, forme pâteuse ou visqueuse en utilisant une moindre quantité de composés organiques et/ou de solvant» On peut obtenir toute consistante 20 désirée, suivant l'usage final, en restant toujours entre les limites indiquées ci-dessus des proportions de composé organique par rapport à l'alliage à braser» On applique ensuite la suspension sur les surfaces à braser et on' réalise un assemblage en plaçant les surfaces à assembler en contact intime eç intercalant 25 la suspension. On chauffe ensuite l'ensemble à une température supérieure au point de fusion de l'alliage à braser ce qui volatilise è#fectivement le composé organique et fond l'alliage à braser sur les surfaces à assembler» Landurée de chauffage à cette température doit être comprise entre 3 et 15 minutes. 30 En variante, si l'on doit braser de la grenaille on doit revêtir celle-ci avec la suspension, placer la grenaille ainsi revêtue dans le moule ou montage désiré et chayffer comme&i— dessus» • On refroidit ensuite l'ensemble de façon à obtenir 35 un ensemble brasé et lié solidement» La présente invention sera mieux comprise en étudiant les exemples'explicatifs ci-après qui font partie du pré- t sent mémoire descriptif» 69 21978 ' 6 2012339 EXEMPLE I - Cet exemple décrit le brasage d'une grenaille selon la présente invention. Selon cet exemple, on utilise quatre types de grenailles différentes : du cuivre de pureté industriel-5 le passant au tamis de mailles de 1,17 mm et ne passant pas.au tamis de mailles de 0,833 mm; du cuivre de pureté industrielle passant au tamis de 0,246 mm mais ne passant pas au tamis de 0,175 mm; de l'acier inoxydable 304 (chrome 10%, nickel 10%) passant au tamis de mailles de 1,17 mm mais ne passant pas au tamis de mail-10 les de 0,833 mm; et de llacier inoxydable 304 passant au tamis de 0,246 mm mais ne passant pas au tamis de 0,175 mm. La grenaille de cuivre utilisée comme alliage à braser est en un alliage à'>base de cuivre ayant une teneur en phosphore d'environ 8% . L'acier inoxydable utilisé comme alliage à braser est constitué par un 15 alliage à base de nickel contenant : 0,36% de carbone, 4,5% de silicium, 0,2% de fer, 2,9% de bore, le reste étant du nickel. La grenaille à braser est introduite dans un tonneau en même temps qu'une charge de polypropylènediol ayant une masse moléculaire nominale de ÎOOO et une viscosité de 75 centis-20 tokes à 38°C. On utilise environ 4 ml de propylène glycol par kilo de grenaille. La grenaille et le polypropylènediol sont mélangés pendant environ 6 minutes de façon à mouiller à fond la grenaille avec le popypropylènediol.On ajoute ensuite la poudre h braser dans les proportions ci-après : la poudre d'alliage à 25 braser à base de nickel est ajoutée dans la proportion de 6% en poids de la grenaille; et la poudre d'alliage à braser à base de nickel est ajoutée dans la proportion de 10% en poids de' la grenaille» L'alliage à braser est ajouté progressivement tout en ajoutant le mélange de polypropylènediol!et de grenaille dans le 30 tonneau . On continue à agiter jusqu'à ce"que les matières soient mélangées à fond.Le mélange ainsi obtenu est introduit dans un moule ayant la forme désirée puis placé dans un four à atmosphère protectrice. Ce four est chauffé à une température supérieure à 538°C pendant 3 à 15 minutes, la masse chaude est retirée du four 35 et refroidie à là température ambiante. Oh obtient ainsi une matière poreuse bien liée et perméable à l'air ou aux gaz. 69 21978 7 2012339 EXEMPLE II - Cet exemple décrit un brasage réalisé en appliquant la suspension à braser selon la présente invention par peinture, aspersion ou extrusion sur les points d'assemblage, dans le 5 cas de l'assemblage d'enveloppes, de tubes a un collecteur etc... On utilise dans cet exemple les mêmes matières que dans l'exemple I, autrement dit les articles a braser sont du cui-vrejâe pureté industrielle et de l'acier inoxydable 304, les alliages à braser et le composé organique hydroxylé étant les mêmes. 10 On mélange intimement la poudre d'alliage à bra ser et le polypropylènediol en utilisant 6 à iQ% en poids de diol par rapport à la poudre d'alliage | braser. Les matières de départ sont mélangées à fond de façon à obtenir une pâte d'une consistance telle qu'elle ne s'écoule pas si elle est appliquée sur 15 une surface verticale.Le mélange obtenu est stable à la conservation. Juste avant l'emploi, on ajoute de l'acétone comme solvant, dans la proportion nécessaire pour obtenir un mélange suffisamment fluide pour être mis en oeuvre. On applique ce mélan-20 ge sur l'assemblage à braser, par exemple des tubes de cuivre à assembler à un collecteur en cuivre.L'acétone s'évapore presqu* immédiatement , laissant une pâte suffisamment épaisse pour rester en place. On plaça l'ensemble dans un four à atmosphère protectrice, le chauffe au-dessus de 538°C et le maintient à cette tempéra-25 ture pendant 3 à 1® Minutes. On retire la matière du four et la refroidit à la température ambiante. L'assemblage obtenu est très solide. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux exemples décrits, elle est susceptible de nombreuses variantes 30 accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans qu'on s'écarte pour cela de son cadre. 69 21978 8 2012339 REVENDICATIONS 1. Suspension à utiliser pour le brasage d'objets métalliques, caractérisée en ce qu'elle contient une poudre d'aï— 5 liage métallique à braser fondant au-dessus de 538°C et est sous forme de particules de dimensions inférieures ou égales à 175 microns, mélangées intimement à 3 à 1Q^ en poids d'un polyalcoylène hydroxylé bouillant , entre 260 et 540°C et dont la masse moléculaire est supérieure à 200» 10 2. Suspension selon la revendication 1, caractéri sée en ce que ledit composé organique a une masse moléculaire com-prise entre 900 et 1400. 3. Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit composé organique est un polypropylènediol. 15 4. Suspension selon la revendication 1, caractéri sée en ce qu'elle contient un solvant volatil à la température ambiante. 5. Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit alliage U braser est un alliage à base de 20 cuivre contenant 5 à 15Jtf de phosphore. 6. Suspension seQLon la revendication 1, caractérisée en ce qye ledit alliage à braser est un alliage a base de nickel. 7. Suspension selon la revendication 1, caractéri— 25 sée en ce que ledit alliage à braser est sous forme de particules de dimensions inférieures ou égales à 147 microns. 8. Procédé de réalisation d'un article en métal brasé, caractérisé en ce que Jœs surfaces de métal à assembler doivent être choisies dans le groupe suivant : cuivre, alliages à base 30 de cuivre et alliage® ferreux, en ce qu'on applique sur les surfa- e ces à assembler une suspension constituée part.un mélange intime des A)une poudre d'alliage à braser utilisable pour le brasage desdites surfaces métalliques, fondant au-dessus de 538°C et constituée par des particules de dimensions inférieures ou égales à 175 microns et 35 b) 3 à. 10% en poids d'un polyoxyalcoylèhe hydroxylé bouillant entre 260 et 540°C environ et de masse moléculaire supérieure à 200, en ce qu'on réélise un assemblage en mettant en contact intime les surfaces à assembler en intercalant entre elles ladite suspension, en ce qu'on chauffe ledit assemblage h une température supé— 69 21978 9 201233? , râeure au point d*ébullition dudit composé organique et au point de fusion dudit alliage à braser, mais inférieure au point de fusion desdites surfaces métalliques, et en ce qu'on refroidit ledit ensemble de façon a réaliser un assemblage solide. 5 9. .Procédé selon la revendication 8," caractérisé en ce que lesdites pièces métalliques à assembler sont une grenaille métallique. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit alliage à braser est employé dans une propcrtiop 10 représentant 4 à 15% en poids de ladite grenaille» 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite grenaille est recouverte avec ladite suspension, en ce qu'on réalise un assemblage avec la grenaille ainsi revêtue en la plaçant dans un moule ou appareil ayant la forme dési- 15 rée, en ce qu'on chauffe l'ensemble et le refroidit , et en ce qu'on obtient ainsi un ensemble poreux, solidement lié, ayant la forme dudit appareil ou moule. 12. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite suspension contient un solvant volatil à la 20 température ambiante. 13. Suspension selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit alliage à braser est un alliage à base de cuivre contenant 5 à 15% de phosphore» 14. Suspension selon la revendication 8, caracté- 25 risée en ce que ledit alliage à braser est un alliage h base de nickel. 15. Suspension selpn,la revendication 8, caractérisées ce que ledit alliage à braser est sous forme de particules de dimensions inférieures ou égales à 147 microns»