Brevet FR2047998A1 — publié le 19710319

L'invention concerne un procédé pour l'assemblage des matériaux métalliques par adhérence superficielle. Le procédé de l'invention se preste, par exemple à l'assemblage du cuivre, de nickel et de leurs divers alliages entre eux ou avec le zinc, le cadmiums l'étain, le cobalt et le béryllium, d'une partieavec l'or, l'argent et leurs divers alliages entre eux ou avec le cuivre, le nickel, le cobalt, le zinc, le cadmium, l'étain, le béryllium ou leurs oxydes, ou avec des matériaux frittés constitués par des métaux précieux, alliés au nickel, au tungstbne ou au graphite, d'autre part, pour former deux ou plusieurs couches. On connaft déjd trois procédés principaux pour assembler les métaux cités et d'autres métaux. 1) Le soudage ou placage par soudage. Le concept du soudage est défini par le comité des normes relatives å la technique de soudage de la Gciziiission Allemande des Normes, dans la feuille des normes DIN 1910, pages 1 et 2 (V. aussi la représentation graphique des procédés de soudage dans la revue"Schweissen und Schneiden", année 17, 1965, n0 10, p 545). Si l'ébauche résultant du soudage de plusieurs couches est encore traité ultérieurement pour former des tolets, il s'agit alors d'un "placage". Sous le nom "placage par soudage" (ou "soudage par compression å chaud") on entend l'assemblage des métaux à une température suffisamnent élevée(7500 a 1 500 ) et sous une pression suffisante pour qu'il se produise entre les matériaux à souder une phase liquide (A. Keil, "Werkstoffe fur elektrische Kontakte", Edition Springer, Berlin/G#ttingen/fleidelberg, 1960, p 276/277) et/ou pour que les métaux diffusent, d la surface limite, l'un dans l'autre d'une façon perceptible. (DAS 1 005 337, 1 271 494, British Welding Journal 59, vol. 6 I 91-4).Souvent, on stimule la diffusion en interposant des couches intermédiaires en feuilles de soudure ou en tôles à fusion facile (Brevet Allemand 704 162); parfois on cherche, par contre, à la freiner en interposant des couches retardant la diffusion. Lé bloc semi-produit, déjà solidement soudé à l'aide du placage par soudage, peut Etre encore soumis à un laminage afin d'être réduit à l'épaisseur désirée. 2) Placage par laminage ou placage par laminage à chaud. Dans ce procédé, les métaux sont assemblés l'un à l'au tre par la création d'une jonction à l'état solide dans l'intervalle entre des cylindres d'un laminoir, sans qu'une phase liquide et/ou une zone de diffusion visible se produise comme dans le cas du placage par sondage. Te placage par laminage s'effectue normalement avec des paquets, soudés de tous les côtés pour résister à l'oxydation,à une température très élevée d'où également le nom de "placage par laminage à chaud" appliqué à ce procédé 3) Le soudage sous pression à froid ou placage par laminage à froid. Dans ce procédé (vDI-Ze#tschrift,année 25,1953, n0 8, p 233/237 ; Industrie Anzeiger (2 éditions Girardet) vol. 15.11.57 p 12ff ; Feinwerktechnik, année 63, 1959, n0 3 R Zeitschrift fUr Métalîkunde 51, 1960, n0 11), les matériaux sont assemblés, avec un taux de déformation élevée, uniquement par compression, par exemple, par une opération de "placage par laminage à froid" (article de George Durst : 1,Solid Phase Bonding" dans la revue "Metaî Progress", 51, n 1, p 97 à 100, 1967).On réussit à assembler par ce procédé, par exemple, des matériaux métalliques frittés alliés au cuivre (Brevet Allemand 1 122 812), ce qui est impossible à obtenir avec les procédés 1) et 2) Le procédé suivant l'invention différé de ces trois procédés connus principalument en ce que les matériaux associés, su- perposés en forme de plaques sous une pression qui provoque une déformation imperceptible sont exposés à une température comprise entre 3500 et 5000 C et subissent ultérieurement une opération de formage. Suivant le Brevet Allemand 1 238 738, une brasure d'ar gent est assemblée avec un matériau à base d'un oxyde métallique et d'argent à une basse température (20Q à 5400 C) et sous une pression de 5 à 10 kg/mm ; l'ensemble pouvant entre, le cas échéant, soumis ensuite à une opération de laninage pour former un métal à plusieurs couches d'une épaisseur quelconque. Lors de l'étude de cette opération, il s'est avéré de façon surprenante que non seulement la brasure d'argent à point de fusion relativement bas adhère solidement aux matériaux à base d'oxyde métallique et d'argent si l'on applique une basse température, une faible pression et une opération de formage ultérieure, mais aussi tous les métaux étudiés jusqu'ici. L'opération de formage consécutive qui est nécessaire au procédé de l'invention peut être effectuée de la façon connue, soit par un-laminage à chaud ou par un laminage à froid avec des recuits intermédiaires. Le procédé suivant l'invention pour la placage des matériaux métalliques, que les inventeurs désignent par le nom. "Placage par adhérence sous pression" se range, à côté des procédés connus du placage par soudage, de placage par laminage à chaud et de placage par luminage à froid, en tant que nouveau procédé de placage des métaux. Le placage par adhérence sous pression des plaques à souder a lieu, sans déformation de celles-ci, dans une presse chauffée décrite dans le Brevet Allemand 1 238 738. A l'aide du procédé suivant l'invention, on réussit à assembler, sous forme de semi-produits plaqués, des métaux non précieux, comme le cuivre, le nickel et leurs alliages, avec d'autres métaux non précieux, d'une part, avec des métaux précieux comme l'or l'argent et leurs divers alliages entre eux ou avec d'autres métaux non précieux, et avec des matériaux frittés en métaux nobles alliés aux oxydes de métal, au tungstène ou au graphite, d'autre part. L'invention abolit le préjugé suivant lequel, pour l'as- semblage des métaux sans déformation simultanée, une température minimale très élevée est indispensable ( Zeitschrift fur Metallkunde, 34, 1942, vol. 1, p 14, antépénultième psragraphe). Le pla- cage par adhérence sous pression se preste non seulement à l'assemblage de différents métaux par leurs surfaces mais aussi à la production des placages d'insertion, des placages frontaux ou des placages de superposition, aussi avec des formes profilées. Pour ces semi-produits, très largement utilisés dans l'industrie électrique, le placage par adhérence sous pression présente des grands avantages sur les procédés connus. Le placage par adhérence sous pression ne requiert qu'un faible apport de chaleur aux plaques à souder. L'empaquetage des plaques dans une coquille en tôle absolument indispensable lors du Placage par soudage à chaud aux températures élevées afin d'éviter l'oxydation des métaux s'avère superflu dans le procédé de l'invention. L'apparition d'une phase liquide ou d'une forte diffusion des métaux à souder est éliminée. Les couches de diffusion, inévitables dans le placage habituel par soudage aux températures élevées, sont souvent extrêmement fragiles par suite de la formation des liaisons intermétalliques, et entrainent de nombreux dé faux de placage. La production discontinue des semi-produits suivant l'invention n'est qu'un inconvénient apparent par rapport à leur production continue au moyen du placage par soudage-laminage à froid. Des placages d'insertion ou de superposition ne peuvent être réalisés au moyen. du placage par soudage-laminage à froid continu que pour certaines combinaisons de métaux et de dimensions. Par contre, le procédé de placage par adhérence sous pression permet d'assembler solidement des métaux de compositions et de dimensions quelconques et de former, à l'aide d'une compression suivie d'un laminage, des semi-produits plaqués de toute forme désirée. Le procédé de l'invention présente des avantages particuliers lorsqu'il s'agit de la production des bandes plaquées par insertion ou superposition, utilisées par exemple pour la réalisation des pièces de contact. Ces avantages résultent du fait que le bloc à bandes insérées ou superposées suivant le procédé de l'invention ne se déforme pas d'une façon perceptible et la position des bandes est toujours conservée avec précision. De même, dans le cas des placages fixmraux des tôles et des profilés, l'exécution conforme à l'invention présente des avantages#spé- ciaux, en ce sens que la contamination des surfaces provoquée par les phases à bas point de fusion peut être évitée -REVENDICATIONS- 1. Procédé pour l'assemblage par adhérence superficielle des matériaux métalliques, caractérisé en ce que les matériaux superposés en forme de plaques, sont soumis, sous une pression qui ne produit pas une déformation pereeptible, à une température de 3500 à 5000 C et subissent ensuite une opération de formage ge. 2. Procédé suivant revendication 1, caractérisé par le fait que l'opération de formage consiste en un laminage à chaud ou en laminage à froid avec recuits intermédiaires. 3. Procédé suivant revendication 1, caractérisé par l'utilisation d'une presse chauffée pour la production simultanée de la chaleur et de la pression. 4. Utilisation du procéda suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, pour la fabrication des bandes plaquées par insertion ou superposition.