Brevet FR2067338A1 — publié le 19710820

On sait cue la surface de l'aluminium est recouverte d'une couche d'oxyde cohérente (alumine). l'e point de fusion de cette couche d'oxyde s'élève à 2050 C, en opposition au point de fusion de l'alumi@ium qui est de 658 C. Cette couche d'oxyde empêche la formation d'assenblage par soudage. Les procédés de soudage connus ont donc pour but d'enlever d'une manière ou d'une autre la couche d'oxyde superficielle. Il existe des procédés dans lesquels la couche d'oxyde est détruite par voie chimique, à l'aide de flux. Ces procédés exigent l'utilisation de flux décapants qui provoquent une corrosion de l'aluminium. On connaît également des procédés suivant lesquels la couche d'oxyde est enlevée par des moyens mécaniques. Parmi ces procédés, on peut citer, par exemple, le soudage aux ultra-sons, où la couche d'oxyde est détruite en c;essous du niveau du bain de métal liquide par des vibrations à fréquence ultra-sonore, et il existe également des procédés suivant lesquels le soudage s'effectue par traitement au-dessous du niveau du bain de métal liguide. En raison de leur mise en oeuvre compliquée et du manque de sécurité des liaisons ainsi obtenues, ces procédés ne conviennent pas a une fabrication en grande série. Le développement de l'industrie fait qu'il est souvent nécessaire de résoudre le problème de l'assemblage do pièces en luminium par soudage. ùe telles applications, par exemple pour la fafbrication de radiateurs, imposent également l'exigence que la mise on oeuvre du soudage ne doit pas être plus compliquée que le soudago de pièces d'acier étamées ou de pièces en cuivre. flans ce domaine, le soudage ne peut être @is en oeuvre de façon économique que si l'aluminium est soumis à un traitement superficiel préalable après lequel les pièces à assembler peuvent être assemblées sans difficulté par des soudures (brasures tendres).Un tel domaine d'application est, par exemple, le soudage de pièces en métaux différents, où des pièces en cuivre, en alliages de cuivre, en acier étamé ou en cuivre étamé doivent être fixées par soudage à des pièces en aluminium, de préférence à des ninces plaques d'aluminium. Pour assurer la rentabilité, de tels assemblages par soudage doivent être effectués en une seule phase, à savoir par soudage par immersion, p::1r chauffage par résistance électrique ou par soudage au four Pour la mise en oeuvre de tels procédés de soudage, on utilise avantageusement des pièces on aluminium comportant un très mince revêtement, et permettant sans utilisation de flux décapants, un assemblage par soudage avec les pièces devant y être relises, lies domaines d'utilisation de ces procédés sont extrêmement étendus. Ainsi, on utilise par exemple des pièces en aluminium portant un mince revêtement, par exemple des plaques et des feuilles, pour la fabrication de circuits imprimés, en vue d'obtenir des connexions de même qualité qu'avec des feuilles de cuivre. Lors de la fabrica- tion d'échangeurs de chaleur, l'assemblage des conducteurs ou barres électriques en aluminium aux tubes en aluminium ou en d'autres métaux peut etre assuré à l'aide du matériau do ces nêmes pièces, ou avec un matériau différent. Le procédé conforme à l'invention de préparation au soudage de la surface de pièces en aluminium est basé sur ie fait connu que certains métaux provoquent, à une température appropriée, la disso ludion de l'aluminium solide. Par la température et par le temps de traitement, on eut agir sur le degré de la dissolution. L'augmenta- tion de chacun de ces facteurs conduit à un amincissement ou la dissolution complète de la pièce d'aluminium, en particulier de minces feuilles d'aluminium. Pour revêtir la surface, il faut donc utiliser un alliage métallique qui, d'une part, soit à même d'établir une liaison par diffusion avec l'aluminium et qui, d'autre part, rende la surface soudable.Pour l'établissement de la liaison par diffusion, le zinc convient le mieux, mais il faut abaisser considérablement le point de fusion de ce dernier, car au point de fusion du zinc, l'aluminium est déjà considérablement dissous. Pour abaisser le point de fusion, il est recommandé d'ajouter du cadmium dans des proportions telles que le point de fusion de l'alliage soit inférieur à 300 C. On a constaté qu'il est avantageux d'utiliser une soudure composée de 30 à 60 % en poids de Zn et de 70 à 40 9 de Cd. lie dessin annexé représente schématiquement un exemple non limitatif du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. La bande ou feuille d'aluminium 1 de faible épaisseur, destine e à etre revêtue, est dévidée de la bobine 2 et renvidée sur la bobine 3. Sur le trajet en-tre les bobines 2 et 3, la bande 1 est réchauffée, et mise sous tension à la surface latérale du cylindre de revêtement 4, passe au-dessus de la cuve 5 renfermant le bain de Zn-Cd en fusion et chauffe, de préférence, par voie électrique, pour être renvidée sur la bobine 3 après avoir passé sur une racle 6. L'aux du cylindre de revêtement 4 est disposé au-dessus de la surface du ba@n de telle manière ouo ce cylindre soit immergédans le bain sur environ 1/3 à 1/2 de sa surface latérale. Le maintien du niveau ou bain entre une valeur limite supérieure et une valeur limite inf@rieure, ainsi que le maintien à la température nécessaire, sont assurés par un dispositif automatique de type connu. La soudure en fusion, portée par voie électrique ou d'une autre manière à 300 C, adhère à la surface du cylindre de revêtement 4 plongeant dans le bain, et la soudure en fusion est appliquée par la surface latérale du cylindre de revêtement 4 sur la bande 1 (iui se trouve en contact avec la surface latérale du cylindre 4. Du fait que la couche rapportée doit présenter une épaisseur miforme et doit être lisse, on fait passer la bande 1 sur la ---cle 6, de sorte que la soudure en excès se trouve enlevée.On obtient ainsi un revêtement d'une épaisseur comprise entre l et 5/u. On choisit la vitesse de rembobinage de la bande et la vitesse du cylindre de revêtement 4 de telle manière que pendant son contact avec le métal liquide, la bande d'aluminium ne puisse pas diminuer d'épaisseur ou se dissoudre.Du fait que l'épaisseur de la bande a revêtir peut aller, le cas échéant, de 25 à 300 , il faut Pouvoir régler avec précision la dure de contact. mes essais effectués par la demanderesse ont permis de constater que si la bande 1 est appliquée sur la surface latérale du cylindre de revêtement 4 par mi rouleau presseur 7, l'axe de rotation de ce rouleau presceur 7 étant parailèle à l'axe du cylindre de revêtement 4, et si la distace entre ce rouleau 7 et le cylindre 4 est réglable en fonction de l'épaisseur de la bande. le rouleau et le sens cylindre tournant dans le meme/et on pas en sens opposés, comme on aurait pu s'y attendre, la durée de contact des surfaces transmottant et recevant le revêtement se trouve prolongée, et il est possible de former des revêtements parfaits. Ainsi, lors de l'application d'u n e c o u c h e d'une matière ayant un point de fusion inférieur à 300 C, la matière de revêtement diffuse dans le matériau de la bande à revêtir, sans que la bande à revêtir ne diminue d'épaisseur ou ne se dissolve. Les propriétés mécaniques du matériau revêtu ne sont pas altérées et l'adhérence du revête @ent, ainsi que sa finesse et sa souplesse dépassent, mêne après des flexions multiples sur un petit rayon, les propriétés des revêtements obtenus suivant les procédés connus. Un autre avantage réside dans le fait qu'en cas d'augmentation de la vitesse de passage les bandes réalisées en alliages vieillis ne sont pas détrompées, contrairement aux procédés connus dans lesquels cela arrive fréquemment. RE'3ENflI CWTI0N 1. Procédé d'établissement de soudures sur des bandes de faible épaisseur, en particulier sur des feuilles d'aluminium ou d'alliages d'aluminium, caractérisé par le fait qu'entre son dévidage d'une bobine et son renvidage sur une autre bobine, on réchauffe la bande que l'on veut revêtir de soudure, qu'on l'applique au moyen d'un rouleau presseur tournant contre un cylindre de revêtement tournant, immergé dans le bain de soudure, et qu'on fait passer ensuite la bande revêtue de soudure sur une racle avant de la renvider sur une bobine tournante, 2.Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on règle le temps pendant lequel la bande se trouve en contact avec le cylindre de revêtement recouvert de soudure en fusion, en fonction de l'épaisseur de la bande, de telle manière que la soudure en fusion diffuse dans la bande, sans que cotte dernière ne diminue d'épaisseur ou ne se dissolve, 3. Soudure pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée par un alliage binaire Cd-Zn dont le point de fusion est inférieur à 3000C. 4O Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le cylindre de revêtement est disposé sur la cuve chauffée renfermant le bain de soudure, de telle manière que la partie inférieure de sa surface latérale se trouve en dessous du niveau du bain et sa partie supérieure au-dessus du niveau du bain, son sens de rotation étant identique à celui du rouleau presseur disposé au-dessus du cylindre de revêtement, mais opposé au sens d'avancement de la bande à revêtir,