Brevet FR2329399A1 — publié le 19770527

Une barre de contrale du type dit "à fourchette", et destinée à des réacteurs nucléaires, se compose de deux éléments reliés au moyen d'un étrier en nickel. Chacun de ces éléments comprend une partie inerte en nickel prolongeant une partie, absorbante pour des neutrons, en un alliage contenant, en poids, 80% d'argent, 15% d'indium et 5% de cadmium, ces deux parties étant rigidement assujetties entre elles. Â cet effet, elles subissent habituellement une opération de brasage, en les chauffant à une température d'environ 700 C, par apport Affun flux décapant et d'une brasure. Toutefois, ce flux décapant laisse toujours des défauts qui sont ndfa- tes lors de traitements ultérieurs. De plus, l'apport d'une brasure à l'argent et au cuivre, comme un alliage d'argent, de cuivre et de palladium, a pour effet de créer, au sein de l'alliage précité d'argent, d'indium et de cadmium, un euteatique argent-cuivre qui se rassemble aux joints des grains de cet alliage, lui donnant ainsi une structure perturbée de façon irréversible. Enfin, l'opération de brasage est délicate et la température de 7000 C, à laquelle elle doit être effectuée, est incompatible avec l'alliage d'argent, d'indium et de cadmium. La présente invention permet de remédier à ces inconvénients. Elle a pour objet un procédé de jonction par diffusion pour deux pièces en matières métalliques différentes et présentant une première et une deuxième surface de forme identique Ce procédé, particulièrement avantageux pour des pièces en nickel et en alliage d'argent, indium et de cadmium, consistant essentiellement à ménager sur les pièces une troisième et une quatrième surfaces parallèles à la premiere et à la deux eme, et à appuyer cette première et cette deuxième surface l'une sur l'autre, au moyen de forces appliquées sur la troisième et la quatrième surfaces. fiomse on le oit, il n'est plus nécessaire d'apporter un flux décapant ou bien une brasure. Les pièces sont simplement nettoyées, et avantageu- sement polies, avant d'être appuyées l'une sur l'autre. De plus, afin d'eaccélérer la diffusion, on part opérer à une température, inférieure sans doute à 700 C, mais treks veisine, LOO C par exemple. On règle, en effet, un four de traitement, où sont disposées les pièces, bien plus facilement qu'une température de brasage. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va maintenant décrire un de ses modes de réalisation, pris comme exemple représenté sur le dessin schématique annexe. Sur ce dessin - La figure 1 représente deux pièces en cours de jonction par diffu sion ; et - La figure 2 montre ces pièces assujetties lune à l'autre et prêtes à l'emploi. Comme on le voit sur la figure 1 du dessin, les pièces en matières métal- liques différentes, désignées sous les références 1 et 2, présentent des surfaces parallèles da, 2a et lb, 2b avantageusement planes. Afin de pouvoir faire diffuser les matières métalliques l'une dane l'autre, les surfaces 1a, 2a, sont maintenues en contact étroit au moyen de blocs 3 et 4, servant à appliquer sur les surfaces lb, 2b des forces F1 et F2 sensiblement perpendiculaires à elles, afin d'éviter de faire glisser les pièces 1 et 2 l'une sur l'autre les essais préliminaires ont toutefois ontré que, pour obtenir une bonne diffusion, il faut avoir ; état de surface satisfaisant des pièces mises en contact, et aussi exercer sur elles une pression de valeur prédéterminée, tout on les chauffant à une température de valeur étalement prédéterminée. les surfaces fla, 2a doivent subir un polissage mécanique ou électrolyti- que. De plus, la pression exercée sur ces surfaces doit etre suffisante pour permettre un maintien en contact efficace ; mais cette pression ne doit pas être trop importante pour éviter ne faire fluer la matière métallique d'une des pièces. Enfin, la valeur de la température doit etre choisie telle que la diffusion ait lieu, et soit de même compatible avec les matières métalliques. Il est, en effet, plus avantageux de travailler à haute température qu'à basse température, afin d'accélérer la diffusion ; mais Il faut qu'à la température choisie les matières ne subissent aucune transformation métallurgique.Cette température doit, en conséquence, être inférieure à un point de transformation des matières métalliques, eu bien être comprise entre deux points de transformation de ces matièes. Lorsque les pièces 1 et 2 sont respectivement en nickel et en un alliage contenant, on poids, 80% d'argent, 157 d'indium et 5% de cadmium, les surfaces 1a, 2a sent, de préférence, polies mécaniquement avec un papier abrasif N 600. Bien qu'un polissage avec une pâte contenant du diamant en poudre, ou bien un polissage électrolytique donnent de bons résultats, le polissage mécanique au papier abrasdasif est celui qui s'applique le mieux industriellement. ne plus, la pression exercée sur les surfaces la, 2a doit se s tuer au voisinage de 100 kilogrammes par centimètre carré pour obtenIr une diffusion correcte. Pour des pressions plus importanter, on constate une déformation de la pièce 2 en alliage d'argent, d'indium et de cadmium ; pour des pressions plus faibles, la diffusion n'intéresse que des portions des surfaces la, 2a en contact. Enfin, la température de diffusion choisie est comprise entre 500 et 6800 C; Â cet effet, les pièces sont chauffées dans un four de traitement (non représenté), sous une atmosphère de gaz inerte, par exemple d'argon, et avantageusement à la pression atmosphérique, afin d'éviter d'oxyder les surfaces la, 2a en contact. Il est déconseillé d'effectuer la diffusion sous vide, car le cadmium de l'alliage d'argent, d'indium et de cadmium de composition susmentionnée, s'évapore, faisant ainsi varier la composition superficielle de l'alliage. On notera que les pièces peuvent être échauffées, ou refroidies, à une vitesse comprise entre 500 C par heure et 1000 C par heure. Ces pièces doivent être à la température ambiante, lorsqutelles sont retirées du four de traitement, et misesà l'air. Il importe également de noter que les surfaces la, 2a doivent permettre une-jonction parfaite des pièces let 2 sans défaut ni lacune. Cette jonction doit aussi présenter une résistance mécanique maximale et aussi pouvoir etre protégée ultérieurement contre la corrosion avec une couche galvanoplastique. Â cet effet on donne aux surfaces la, 2a un grand développement en les disposant obliquement par rapport aux pièces 1 et2. Dans le mode de réalisation représenté sur le dessin, ces pièces, - par exemple constituées par des plaques ou par des barres, - présentent une extrémité à faces parallèles lc, 2c. On obtient alors les surfaces la, 2a en pliant les extrémités de ces barres ou de ces plaques, qui forment un angle Â (figure 2) avec les faces 1c, 2c. Cet angle est avantageusement pris d'une valeur égale à 150, assurant ainsI un compromis entre le développement des surfaces la, 2a et des difficultés dtusinage. En opérant ainsi, il convient toutefois de noter que les pièces comportent des portions Id, 2d dépassant les faces ic, 2c, et partiellement indiquées en trait mixte sur la figure 1. Comme ci-dessus mentionné, les pièces sont ensuite chauffées dans le four de traitement, sous une pression voisine de 100 kilogrammes par centimè- tre carré, et à unentempérature de diffusion comprise entre 500 et 68Oe . après diffusion, il ne reste plus qu'à araser les portions id, 2d, les pièces 1 et 2 assujetties l'une à l'autre étant prêtes à l'emploi (figu- re 2 > . Il est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit ne com- porte aucun caractère limitatif, et pourra recevoir toute modieicat on nécessaire:, sans sortir, pour cela, du cadre de 1'It-ventlon. Â titre d'illustration de cette remarque, on notera que l'invention peut être appliquée, dans l'industrie nucléaire, à des barres de contr8- le constituées par des tubes ronds ou ovales, et aussi à incorporer des pièces de toute forme en matière inerte dans une matière absorbante pour des neutrons, comme des pions filetés, par exemple. On notera aussi que l'invention peut être appliquée, dans l'industrie mécanique ou métallurgique, pour assujettir rigidement deux pièces métalliques de natures différentes. Il convient enfin de remarquer que l'invention couvre également le produit industriel nouveau constitué par ces deux pièces assujetties l'une à l'autre. REVENDICATIONS 1. Procédé de jonction par diffusion pour deux pièces en matières métalliques différentes et présentant une première et une deuxième surfaces de forme identique, ce procédé, particulièrement avantageux pour des pièces en nickel et en un alliage d'argent, d'indium et de cadmium, étant carac térisé en ce qitune boisième et une quatrième surfaces parallèles à la première et à la deuxième sont ménagées sur les pièces, et que cette première et cette deuxième surface sont appuyées l'une sur l'autre, au moyen de forces appliquées sur la troisième et la quatrième surfaces, afin de faire diffuser une matière métallique dans l'autre. 2. Procédé selon la revendicat on 4 caractérisé en ce que les deux pièces présentent une extrémité à faces parallèles, les quatre surfaces étant alors obtenues en pliant ces extrémités. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les quatre surfaces sont planes. 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les forces appliquées sur la troisième et la quatrième surfaces sont sensiblement perpendiculaires à ces surfaces. 5. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les surfaces appuyées l'une sur l'autre sont soumises à une pression suffisante pour permettre le maintien en contact des pièces, mais assez faible pour éviter de faire fluer les matières métalliques oonst5tuant ces pièces. 6. Procédé selon les revendications 1 et 5 caractérisé en ce que les pièces sont chauffées à une température inférieure à un point de transformation des matières métalliques constituant les pièces. 7. Procédé selon les revendications 1, 5 et caractérIsé on ce que les pièces sont chauffées à une température comprise entre deux points de transformation des matières métalliques constituant les pièces. 8. Procédé selon la revendication 2 caracterise en ce qu'après avoir fait diffuser une matière métallique dans l'autre, on arase les pièces le long de leurs faces parallèles. 9. Procédé de ponction par diffusior, pour des pièces en nickel et en un alliage d'argent, d'indium et de cadmium selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'avant d'appuyer la première et la deuxième surface des pièces l'une sur l'autre, ces surfaces sont prlie recanl- quement avec du papier abrasif NO 600. 10. Procédé de jonction par diffusion pour des pièces en nickel et en un alliage d'argent, d'indium et de cadmium selon la revendication 1 caractérisé en ce que la première et la deuxième surface des pièces sont appuyées l'une sur l'autre sous unellpression voisine de 100 kilogranies par centimètre carré, ces pièces étant soumises à une température de diffusion comprise entre 500 et 680e C. 11. Procédé de jonction par diffusion pour des pièces en nickel et en un alliage d'argent, d'indium et de cadmium selon la revendication 10 Ca- ractérisé en ce que les pièces sont soumises à la température de diffusion, comprise entre 500 et 6800 C, dans un four de traitement à atmosphère de gaz inerte. 12. Procédé de jonction par diffusion pour des pièces en nickel et en un alliage d'argent d'indium et de cadmium selon la revendication 11 caractérisé en ce que le gaz inerte est à la pression atmosphérique. 12. Procédé de jonction par diffusion pour des pièces en nickel et en un alliage d'argent d'indium et de cadmium selon la revendication 12 caractérisé en ce que le gaz inerte est constitué par de l'argon. 14. Ensemble des deux pièces jointes par diffusion à l'aide du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.