Brevet FR2192889A1 — publié le 19740215

La présente invention concerne un nouveau procédé de fabrication par frittage, de tous articles de soudure autodécapante, tels que fils, rubans, baguettes, préformes et les nouveaux produits ainsi obtenus, destinés à 1 'assemblage des pièces par soudure ou brasure et au revêtement des métaux et surfaces diverses, Il est connu que pour souder correetemellt des pièces et également pour les recouvrir uniformément de métal, il est nécessaire de procéder àun nettoyage physique ou chimique des surfaces afin de rendre lesdites surfaces propres et aptes à recevoir le revêtement ou la soudure. A part quelques cas très spéciaux, le procédé de nettoyage physique tel que le brossage, le sablage et en général tous les procédés d'érosion, nécessite un traitement complémentaire par voie chimique destiné à parfaire le nettoyage physique et à permettre à la soudure ou à la brasure une meilleure prise tout en évitant l'oxydation des surfaces au cours du soudage. Il est également connu qu'il existe des baguettes et des fils de soudure et de brasure enduites do décapant et permettant en une seule opération de réaliser le décapage des surfaces et la soudure ou le revêtement métallique. On connait aussi des fils de soudure à âme autodécalarlt obtenus par extrusion simultanée d'un décapant et d soudure. Il existe également des soudures autodécapantes obtenues par frittage de mélanges de poudre de soudure et de décapant. Enfin on connait depuis de nombreuses années des soudures dites liquides, qui sont des suspensions tixotropiques de soudure en poudre dans un véhicule, fluide ou pâteux, contenant l'agent décapant. Les soudures non décapantes et les brasures non décapantes nécessitent un nettoyage poussé physique et chimique. Les soudures et brasures enduites de décapant présentent l'inconvénient dtavoir un vernis décapant sur la surface de l'article et au cours des manipulations, cette pellicule se craquelle et s'écaille. Il s'ensuit que 1 'on est souvent conduit àaj ajouter un nouveau décapant pour compenser celui perdu au cours de l'écaillage des articles. Les soudures à âme décapante suppriment l'inconvénient du craquellage et de 1 'écaillage, mais elles présentent un autre défaut caractéristique En effet, au cours du soudage la flamme du chalumeau, ou toute autre source de chaleur habituellement utilisée, est en contact avec la soudure, qui de par sa nature métallique transmet facilement et rapidement les calories, de telle sorte que la soudure fond plus rapidement que l'âme décapante qui est peu conductrice. Il en résulte que le décapant ne peut remplir convenablement son office de nettoyage et que lton doit surchauffer les pièces à souder et perdre une quantité importante de soudure pour obtenir un résultat satisfaisant. Les soudures dites liquides étant des suspensions de poudres métalliques de forte densité dans un véhicule à faible densité, il est nécessaire de les remuer sans cesse pour obtenir une homogénéité toute relative. En plus, ces soudures liquides étant peu chargées en poudre de soudure, nécessitent un apport complémentaire de soudure pure dans les cas où les pièces à souder présentent un espace relativement important. Enfin les soudures et les brasures obtenues par frittage de mélanges de poudres métalliques et de décapant en poudre, bien que présentant de nombreux avantages sur les autres types de soudures et de brasures précédemment décrites, présentent l'inconvénient de perdre les caractères de conduction thermique et de conduction électrique ainsi que la malléabilité métallique ce qui en limite les emplois. Suivant les caractéristiques de la présente invention, on palie les inconvénients que présentent les soudures et les brasures actuellement connues et l'on conserve tous les caractères métalliques de la soudure et de la brasure, ct est à dire la conduction thermique, la conduction électrique et la malléabilité. En outre, le procédé, objet de la présente invention, permet de réaliser de nouveaux articles de soudure et de brasure dont le décapant incorporé peut être gazeux, liquide ou solide. Les caractères métalliques qui sont conservés dans les articles obtenus par le procédé de la présente invention assurent un soudage ou u brasage à température optimum avec un minimum d'apport calorifique et avec une action décapante parfaite, tout en utilisant des quantités de décapant notablement inférieures aux autres procédés. La condlzction thermique évite toute surchauffe locale, ce qui est précieux dans le cas de soudage, de brasage ou de revêtement d'articles thermsensibles, tels que ceux employés en électronique (composants électroniques, circuits intégrés) ou provenant de l'industrie des matières plastiques (pièces métalliques surmoulées à l'aide de substances thermoplastiques). La conduction électrique permet le soudage à l'aide d'appareils utilisant l'effet Joule pour assurer la fusion de la soudure ou la brasure. La faible teneur en décapant assure, après soudage ou brasage ou après le revêtement metallique, un très faible dépôt de résidus de décapant et ceux-ci sont plus facilement et plus rapidement éliminés. La possibilité d'incorporer des décapant nouveaux tels que les décapants gazeux permet de réaliser des soudures qui jusqutà présent ne pouvaient être entreprises qu'à l'aide de techniques hautement spécialisées (soudage en atmosphère réductrice ou sous vide poussé). En complément et comme il sera expose au cours dl présent brevet, les articles de soadure et de brasure alto- décapantes obtenus par frittage, peuvent être aisément modifiés quant à la nature du décapant, sans avoir recours à un frittage nouveau ou spécial Suivant le procédé de la présente invention, on réalise le frittage de poudres granulaires de soudure ou de brasure suivant les techniques habituelles du frittage.Après frittage, les articles qui en résultent sont mis en contait avec un décapant gazeux, liquide, liquéfié, ou en solution, à température ambiante ou à chaud, à pression atmosphérique, sous pression ou sous vide plus ou moins poussé, de façon à ce que le décapant pénStre la soudure ou la brasure frittée pour emplir les espaces interstieiels. Pour obtenir les articles frittés de soudure ou de brasure autodécapante suivant la présente invention, on utilise une soudure ou une brasure en poudre granulaire dont la granulométrie est choisie suivant la nature de la soudure ou de la brasure considérée et de la teneur en décapant q-e l'on désire incorporer. Cette soudure ou cette brasure peut etre à base d'un métal quelconque soit pur, comme l'étain, le plombs l'argent, le cuivre , soit un mélange de deux ou plusieurs métaux, soit encore des mélanges de métaux ou de métalloides comme l'antimoine, le phosphore, le silicium, le bismuth. Suivant la composition de la soudure ou de la brasure, on utilise des poudres granulaires dont la granulomètrie est comprise entre 10 microns et 500 microns voire dans certains cas 1 millimètre. Généralement, pour les soudures dites tendres à base d'étain, de plomb additionrl es ou non d'antimoine de bismuth, de cadmium, etc..., on utilise de préférence des granulométries comprises entre 50 et 250 microns. On peut, suivant le procédé de la présente Invention employer des poudres dont la granulométrie est parfaitement définie ou bien des mélanges de poudres de granulométries différentes dans des proportions diverses.Ainsi une poudre pour soudure tendre de composition étain 70%, plomb 28%, bismuth 2% sera avantageusement calibrée pour contenit 50% de grains de 160 microns, 254 de grains de 100 microns et 2561o de grains de 50 microns. En général, de bons résultats sont obtenus avec des granulométries dont le mélange contient moins de 3'o' de fines et au moins 30% de grains de granulométrie moyenne. Dans le ~a: des brasures et des soudo-brasures, on peut utiliser les granulométries de 100 à 250 microns suivant la destination des articles obtenus. D'une façon générale, les fils, rubans, baguettes et articles de soudure ou de brasure à base de étaux facilement fusibles ont une granulométrie d'autant plus forte que le décapant liquide, liquéfié, ou en solution présente une viscosité plus forte et une tension superficielle élevée. La poudre granulaire ainsi calibrée est frittée à une température et sous une pression convenable, suivant les procédés habituels, bien cornus du frittage. Pour les alliages blancs facilement fusibles, on ne dépasse pas, en général, une température de 15fl /10o C et une pression de 200/300 Kg1cm2. Pour les brasures, la température et la pression peuvent etre notablement augmentées en fonction de ll omposîtion du mélange granulaire. Après frittage, les articles sont places soit manuellement soit automatiquement dans le décapant gazeux, liquide, liquéfié ou en solution afin qu'il pénètre les espaces intersticiels de l'article fritté. Dans certains cas, on peut agir par impregnation de la surface qui adsorbera jusqu'à coeur, par capilarité, le décapant liquide ou en solution. Pour faire absorber le décapant gazeux tel que l'hydrogène ou l'argon, on peut utiliser une chambre à vide où l'article sera dégazé par le vide et ensuite ramené à pression ordinaire par injection du gaz hydrogène ou argon. Pour introduire le décapant liquide, liquéfié ou en solution, on peut opérer soit sous vide, pour mieux éliminer l'air ou les gaz inclus dans l'article fritté, si ceux-ci s'opposent, par tension interne, à la pénétration du liquide ou de la solution de décapant. On peut également opérer par trempé, sous vide partiel, à pression ordinaire. On peut également favoriser la pénétration du décapant par chauffage à température plus ou moins élevée. Dans certains cas il est conseillé de combiner les divers procédés, connus en eux-mêmes, tel que le vide partiel répété et/ou le chauffage intermittant. Les décapants peuvent être des éléments gazeux tels que l'hydrogène, l'argon, des substances miroerales ou des produits organiques naturels ou de synthèse, soit emplo'é- purs, en mélange ou en combinaisons. Après adsorption du décapant, l'article est it refroidi dans le cas où l'on emploie un décapant solide à température ambiante, soit égoutté, essuyé dans le cas d'emploi d'un décapant liquide ou mis à sécher soit à temperature ambiante ou à chaud, sous vide ou à pression ordinaire dan, le cas où le décapant est en solution. Après adsorption, l'article fritté autodécapant peut être recouvert d'un vernis protecteur ou d'un produit de finition approprié, toutes ces opérations étant connues en elles-mêmes, la caractéristique de la présente invention étant l'obtention d'articles frittés de soudure ou de brasure autodécapantes conservant les caractères métalliques et permettant l'incorporation de tout décapant ou tout mélange de décapants gazeux, liquides ou solides. Les exemples ci-après feront mieux comprendre l'esprit de la présente invention et ses caractères propres EXEMPLE I Une soudure ayant la composition centésimale suivante étain 60% en poids, plomb 58%, antimoine 0,2%, bismuth les et présentant une granulométrie de : 5050% de grains de 250 microns, 10 de grains de 400 microns, 70 de grains de 150 microns et lO,6ó de grains de 100 microns est frittée à 1200 C sous une pression de 100 Kg/cm2 durant 3 minutes. L'article résultant est placé dans une solution de colophane à 20 dans l'alcool benzylique aux fins d'impregnation durant 10 minutes, puis retiré et séché dans une étuve à la température de 700 C. EXEMPLE Il Une soudure ayant la composition centésimale et la granulométrie de l'exemple I est traitée par frittage dans des conditions identiques puis placée dans un bain à 1280 C contenant 80 de colophane, 104 d'acide oléique et 10 REVENDICATIONS I - Procédé de fabrication par frittage d'articles de soudure et de brasure auto décapantes permettant de conserver la conduction thermique et électrique, la malléabilité et les propriétés métalliques de la soudure et de la brasure. Ce procédé est caractérisé par le fait qu'il comporte 10) une opération de frittage de poudres granulaires de soudure ou de brasure contenant urn ou plusieurs métaux et accessoirement un ou plusieurs métalloides 20) une opération de frittage de poudres granulaires de mélanges de soudures ou de brasures contenant un ou plusieurs métaux et accessoirement un ou plusieurs métalloldes 30) une opération d'absorption d'un décapant ou d'uii mélange de décapants gazeux, liquide, liquéfié ou en solution dans un solvant approprié ou dans un décapant liquide. Il - A titre de nouveaux produits industriels, les articles de soudure et de brasure autodécapantes ainsi obtenus tels que fils, baguettes, rubans et préformes.