Brevet FR2514029A1 — publié le 19830408

La soudure de haute qualité classique utilisée pour souder le cuivre et d'autres métaux dans l'industrie de la plomberie contient typiquement 38 à 40 % en poids d'étain, jusqu'à 2,0 % d'antimoine, le restant étant composé de plomb. Le coût élevé de l'étain rend de plus en plus souhaitable de réduire la teneur en étain de la soudure mais l'incorporation d'une plus grande quantité de plomb réduit la mobilité de la soudure et élève défavorablement son point de fusion. La présente invention est basée sur la découverte surprenante du fait qu'il est possible de produire un alliage de soudure d'une haute qualité comparable à un coût considérablement réduit en remplaçant par du bismuth une notable proportion de L'étain contenue dans l'alliage classique Cette découverte est surprenante parce que la présence du bismuth dans les alliages fusibles contenant de l'étain et du plomb qui sont utilisés pour les chaînons de rupture utilisés dans les alarmes d'incendie, se traduit par un point de solidifi- cation de l'ordre de 100 à 150 'C On pensait donc que l'inclusion de bismuth dans un alliage de soudure con- duirait à une défaillance du joint soudé dans un réseau d'alimentation en eau chaude à une température de l'ordre de 80 'C Ainsi que le montrent les résultats d'essais donnés ci-après, ce n'est pas le cas. L'alliage de soudure suivant l'invention est de la composition suivante, en poids: 24 à 32 % d'étain, 0,4 à 2,5 % d'antimoine, 0,5 à 3,5 % de bismuth, du plomb pour le reste et il a un indice d'expansion d'au moins 290. L'essai de soudabilité par lequel on détermine l'indice d'expansion de l'alliage de soudure est exécuté comme suit: On découpe des morceaux de 40 x 40 mm dans une feuille de cuivre de 0,5 mm d'épaisseur et on les prépare par dégraissage à l'acétone, nettoyage par immersion dans une solution d'acide sulfurique à 10 %, lavage à l'eau et, finalement, lavage et séchage à l'isopropanol. On dépose 0,05 cm 3 d'un fondant standard sur le centre du morceau de cuivre, à l'aide d'une seringue et on place sur le fondant un échantillon d'alliage de 0,50 g, découpé dans une mince bande moulée et pliée en forme de "U" On fait flotter le morceau de cuivre sur un bain de soudure fondu maintenu à une température de 300 'C On le retire 5 secondes après le commencement de la fusion de soudure On mesure la surface de l'étale- ment de la soudure en traçant à dessin à poids calibré sur un film l'image agrandie projetée sur un écran en verre dépoli par un objectif d'appareil photographique. On découpe les figures ainsi obtenues et on détermine la surface d'expansion par le poids des formes ainsi découpées On exécute dix essais pour chaque alliage et on calcule l'expansion moyenne. L'alliage suivant l'invention est approprié pour l'assemblage capillaire, soit par utilisation d'un embout annulaire d'un seul tenant, soit par alimentation en bout de la soudure Il peut être utilisé pour la plomberie générale, pour les réseaux d'eau chaude ou d'eau froide et pour les installations de chauffage central à eau chaude de type domestique ou industriel et également pour les alimentations en gaz domestiques dans lesquelles on utilise un tube de cuivre. Il peut être utilisé avec des fondants normaux qu'on trouve dans le commerce telsque ceux à base de chlorure de zinc ou d'amineshydrohalogénures, dans un véhicule composé d'une graisse de vaseline ou d'une gelée organique, ou d'un autre fondant liquide. Le tableau donné ci-après montre l'effet exercé sur l'indice d'étalement par un accroissement progressif de la teneur en bismuth des alliages de soudure contenant une faible teneur en étain: TABLEAU DES INDICES D'ETALEMENT Tous les alliages contiennent 1,5 % d'antimoine et le reste est composé de plomb. Teneur en bismuth Teneur en étain 24 % 26 % 28 % 0 % 251 248 277 0,5 % 262 259 297 2,5 % 273 310 341 3,5 % 301 299 308 Les tableaux ci-après illustrent à titre compara- tif les performances de soudage, caractéristiques de fusion et contrainte de cisaillement des joints à 25 O C et à 80 OC d'un alliage pour plomberie contenant 34 % d'étain, de plusieurs alliages suivant l'invention conte- nant 2,5 % de bismuth et 28 % ou 26 % d'étain et d'un alliage contenant 28 % d'étain et pas de bismuth Tous les alliages contenaient 1,5 % d'antimoine mais une modification de la teneur en antimoine dans la plage de 0,4 à 2,5 % n'exerce qu'un effet mineur sur les carac- téristiques testées. TABLEAU 1 CARACTERISTIQUES DE SOUDAGE ET DE FUSION D'ALLIAGES POUR PLOQMBERIE. DESIGNATION DE COMPOSITION NOMINALE PERFORMANCES DE CARACTERISQUES DE FUSION L'ALLIAGE (%) en poids SOUDAGE, SURFACE '-,-4 : D'EXPANSION S URLE: :*:e % CUIVRE, MOYENNE DE 1 D C: C C ::: ESSAIS (n) _: : T __ - ::Sn: Sb ' Bi Pb: : 3:28 ; 1 5: 2 5: Reste: 341: 246 182 64 : v - : 4:28 : 1 5: Reste 277: 250 185 65 r r i * ' : 5:26 1 5: 2 5: Reste 310: 247 : 182: 65 : T -T 6:: :: : 6::::: :ALLIAGE DE:34 15 Reste 330: 251 : 186: 65 :PLOMBERIE STANDARD: ', Lo o> TABLEAU 2 PROPRIETES GENERALES ET PROPRIETES MECANIQUES (CISAILLEMENT) DES ALLIAGES DE PLOMBERIE. I DESIGNATION 1 COMPOSITION NOMINALE DE L'ALLIAGE (% en poids) 3 128 ALLIAGE DE PLOMBERIE STANDARD Sn r r à Sb J 1.5 1.5 1.5 ____l 1.5 Bi l Reste 2.5 Reste l 2.5 JOINT (CISAILLEENT) ESSAIS MOYENNE DE 5 à 12 DE MN/m 2 CONTRAIN- 1 TE J ____ C 800 C ________ 42.8 23 9 I,x _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _-__ _ _ Reste L 31 O Reste 27 5 22 4 _ ______ à L Reste 37.5 22.4 On voit donc qu'en dépit de la réduction impor- tante de la teneur en étain, les alliages suivant l'in- vention possèdent des propriétés qui ne sont nullement inférieures à celles d'un alliage de soudure de haute qualité classique La résistance étonnamment haute au cisaillement des joints à 80 C est particulièrement à remarquer. REVENDICATIONS 1 Alliage de soudure, caractérisé en ce qu'il contient, en proportions en poids, 24 à 32 % d'étain, 0,4 à 2,5 % d'antimoine, 0,5 à 3,5 % de bismuth, du plomb pour le reste et en ce qu'il possède un indice d'expansion d'au moins 290. 2 Alliage de soudure suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient 28 % d'étain, 1,5 % d'antimoine, 2,5 de bismuth et du plomb pour le reste. 3 Alliage de soudure suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient 26 % d'étain, 1,5 % d'antimoine, 2,5 % de bismuth et du plomb pour le reste.