Brevet FR2175530A1 — publié le 19731026

La présente invention concerne un procédé de liaison étanche entre l'aluminium et le béryllium à 11 aide de soudure tendre. Ce procédé trouve une application intéressante dans les engins spatiaux, par exemple pour fixer une feuille de béryllium sur une structure épaisse en aluminium en vue de réaliser une fenêtre à rayons X sur un satellite artificiel. Selon la technique antérieure, on résout ce problème par l'emploi d'une bande d'aluminium boulonnée enserrant la feuille de béryllium, l'étanchéité étant assurée par écrasement d'un joint d'indium. Le procédé selon l'invention permet d'assurer une bien meilleure étanchéité que par les procédés connus. De façon précise, l'invention a pour objet un procédé de liaison étanche entre une pièce d'aluminium et une pièce de béryllium, ce procédé étant essentiellement caractérisé par le fait qu'il consiste à décaper La pièce d'aluminium à l'emplacement de la liaison 3 réaliser, à fondre sur cet emplacement décapé un métal de soudure tendre à point de fusion inférib-ur aux points de fusion de l'aluminium et du béryllium, à soumettre cette pièce d'aluminium à un champ d'ultra-sons, à procéder aux mêmes opérations avec la pièce de béryllium, le métal fondu étant le même que pour la pièce d'aluminium, à appliquer l'une contre l'autre et sous pression les parties de ces deux pièces correspondant aux emplacements de la liaison à réaliser après solidification du métal fondu déposé sur ces emplacements, à soumettre ce métal à une nouvelle fusion et à le laisser se solidifier de nouveau. D'autres caractéristiques et avantages du procédé selon l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un exemple de misE en oeuvre de ce procédé. Ce procédé permet de réaliser la liaison d'une pièce en aluminium avec une pièce en béryllium, au moyen d'une soudure tendre qui donne lieu à un phénomène de diffusion superficielle. L'aluminium et le béryllium ont des points de fusion de 6600C et 12BOOC respectivement et l'on peut utiliser avantageusement comme métal de soudure tendre : l'étain, le plomb ou l'indium, ou tous les alliages oe ces métaux ...., l'indium étant particulièrement intéressant en raison de la solubilité assez bonne de l'aluminium dans l'indium fondu, du bas point de fusion de l'indium, de sa densité moyenne et de son inoxydabilité. La mise en oeuvre du procédé selon linvention s'effectue comme suit (on suppose ci-après qu'il s'agit de fixer une plaquette de béryllium sur une plaquette d'aluminium) fj On décapte soigneusement la plaquette d'aluminium à l'aide d'un grattoir, puis, avec un fer à souder, on fond de l'indium en portant la plaquette d'aluminium à la température de 1600C, donc à une température légèrement supérieure à la température de fusion de l'indium. A ce stade, le mouillage n'est pas bon, mais, en soumettant cette plaquette d'aluminium à un champ d'ultrasons, obtenu à l'aide d'un barreau magnétostrictif, on réalise un mouillage excellent. Après refroidissement, la couche d'indium adhère parfaitement à l'aluminium. 2) On décape chimiquement la plaquette de béryllium à laide de la solution suivante: H2504 , 5 % en poids H3P04 ,75 % en poids Cr03 , 5 % en poids H20 ,15 % en poids. On fond ensuite de l'indium sur cette plaquette et, après application d'un champ d'ultra-sons, et pour une température de lSO0C, (donc un peu plus élevée que dans le cas précédent), on obtient un mouillage satisfaisant. 3)Vérification de la qualité des dépôts d'indium cette vérification consiste à passer un chiffon sur la surface des plaquettes quand l'indium est fond. Si les conditions de mouillage (température et décapage) sont bonnes, l'indium fondu adhère à la plaquette d'aluminium et à la plaquette de béryllium et s étale en une mincie couche brillante. 4) On applique l'une contre l'autre par pression de 2 2 à 3 kg/cm2, les deux plaques. Avec le fer à souder, on refond l'indium et l'on réalise un congé d'indium sur le pourtour de la zone soudée. 5) Essais de résistance: Sur une éprouvette de cisaillement,, on constate que la rupture des joints se produit au sein de l'indium et non par décollement du joint de l'une des deux plaquettes. La résistance de l'indium n'est pas très grande mais le procédé selon l'invention peut toutefois être avantageusement appliqué à des structures légères, telles que les fenêtres à rayons X de satellite artificiel, à condition que les sollicitations imposées par les conitions de fonctionnement (cyclage en température, chocs mécaniques, etc ...) ne provoquent pas de contraintes supérieures à la contrainte de rupture de l'indium. Dans le cas de la fixation d'une fenêtre de béryllium appliquée sur une pièce d'aluminium, on peut effectuer l'opération (4) de pression en encastrant l'ensemble des deux pièces à souduer dans un châssis et en exerçant la pression à l'aide d'un système à vis. Il va de soi que la présente invention nta été décrite ci-dessous qu'à titre explicatif et nullement limitatif et qu'on pourra y apporter toutes modifications de détail sans sortir de son cadre. REVENDITIOS 10) Procédé de liaison étanche entre une pièce d'aluminium et une pièce de béryllium, ce procédé étant essentiellement caractérisé par le fait qu'il consiste à décaper la pièce d'aluminium à l'emplacement de la liaison à réaliser, à fondre sur cet emplacement décapé un métal de soudure tendre à point de fusion inférieur aux points de fusion de l'aluminium et du béryl lium, à soumettre cette pièce d'aluminium à un champ d'ultra-sons, à procéder aux mêmes opérations avec la pièce de béryllium, le métal fondu étant le même que pour la pièce d'aluminium, à appliquer l'une contre l'autre et sous pression les parties de ces deux pièces correspondant aux emplacements de la liaison à réaliser après solidification du métal fondu déposé sur ces emplacements, à soumettre ce métal à une nouvelle fusion et à le laisser se solidifier de nouveau. 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le métal de soudure tendre est de l'indium. 30) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le métal de soudure tendre est de l'étain. 40) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le métal de soudure tendre est du plomb. 50) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le métal de soudure tendre est un alliage indium-étain. 60) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le métal de soudure tendre est un alliage indiumplomb. 70) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le métal de soudure tendre est un alliage étain-plomb. 80) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le champ d'ultra-sons est assuré par un barreau magnétostrictif. 90) Procédé selon chacune des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le décapage de la pièce de béryllium est obtenu à l'aide d'une solution contenant, en poids, 5 7a de H2S04, 75 % de H3P04, 5 % de CrO3 et 15 % d'eau.