Brevet FR2574073A1 — publié le 19860606

Procédé pour la formation de joints exceptionnellement résistants entre des métaux et des céramiques par bra- sage à des températures ne dépassant pas 750 C. La présente invention concerne un procédé de brasage pour la formation de joints très résistants entre des métaux et des céramiques, la température de brasage étant limitée à une valeur ne dépassant pas 750 C, et concerne plus particulièrement un procédé pour la liaison de fonte nodulaire à de la zircone partiellement stabilisée à des températures de bra- sage ne dépassant pas 750 C. Des pièces de machines utilisant des céra- miques en association avec des métaux ont récemment été mises au point et présentent certains avantages dans des applications mettant en jeu des températures éLevées, étant donné que les céramiques résistent à des températures très élevées et possèdent une conduc- tivité thermique inférieure à celle des métaux. A titre d'exemple, dans les moteurs "turbocompound" adiabatiques, les céramiques autoriseront des tempé- ratures de fonctionnement supérieures, une perte thermique réduite et la récupération d'une plus grande quantité d'énergie d'échappement, conduisant à un ren- dement thermique supérieur. Bien qu'un moteur utilisant des pièces totalement en céramique serait souhaitable en raison des caractéristiques de résistance aux tempé- ratures élevées des matériaux céramiques, des problèmes de mise au point importants doivent être résolus avant qu'un tel moteur devienne une réalité pratique. Actuel- lement, les travaux de mise au point sont orientés vers l'introduction d'une proportion aussi grande que pos- sible des céramiques dans les moteurs. Les céramiques sont utilisées comme joints d'étanchéité dans des générateurs d'électricité spa- tiaux et leur utilisation a été proposée dans des échangeurs de chaleur, mais leur principal domaine d'application, qui est également celui de l'invention, est l'utilisation de céramiques en association avec des métaux pour des pièces pour moteurs Diesel. L'iso- lation de pièces métalliques avec des céramiques inhibe le rejet de la chaleur vers certains constituants des moteurs Diesel, réduisant ainsi les exigences de refroi- dissement externe et augmentant la température des gaz contenus dans les cylindres et du gaz d'échappement. L'un des principaux problèmes techniques posés par le concept des moteurs Diesel adiabatiques était la dif- ficulté de lier de façon fiable des céramiques d'iso- lation à des éléments déterminants des moteurs. Parmi les procédés de brasage connus de l'art antérieur, la méthode à la charge active et le procédé au molybdène- manganèse ont fourni des joints présentant des résis- tances inférieures, et nécessitant des températures excessivement élevées. Un troisième procédé de l'art antérieur, à savoir le procédé à la poudre d'hydrure active, conduisait à des joints de résistance infé- rieure et ne permettait pas d'obtenir des résultats homogènes. Les matériaux de structure métallique devant être utilisés dans les moteurs Diesel adiabatiques comportent des limitations strictes en ce qui concerne l'exposition à des températures élevées, de sorte qu'il est souhaitable de disposer d'un procédé fournissant des joints résistant de façon fiable entre ces métaux et des céramiques à de faibles températures de brasage. Pour le moteur Diesel adiabatique, le candidat le mieux placé pour le matériau de structure métallique est la fonte nodulaire (FN), alors que le choix de la céra- mique porte sur la zircone partiellement stabilisée (ZPS). La FN présente une structure composée de nodules de graphite dans une matrice constituée soit de ferrite ductile en totalité, soit de ferrite et de perlite, soit de perlite en totalité. La perlite, qui est composée d'un mélange de ferrite lamellaire et de cémentite, est le constituant principalement responsable de la résistance de la fonte. Pour les pistons de moteurs adiabatiques, on devra utiliser des fontes nodulaires ayant une limite élastique de 3 850 à 5 600 kg/ cm2, ce qui correspond à des teneurs en perlite d'environ 80 à 100 %. La EN a une température de transformation critique inférieure de 723 C. Lorsque la fonte est chauffée à des températures très supérieures à cette valeur, pendant les durées nécessaires au brasage (d'environ dix minutes), le joint de brasage peut être endommagé par une contrainte qui lui est impo- sée par La transformation de la perlite en austénite, puis par une contrainte supplémentaire due à la trans- formation réversible lors du refroidissement. Un autre problème lié au chauffage excessif lors du brasage est la possibilité que la fonte nodulaire se fragi- lise par sphéroidisation de la phase cémentite lamel- laire de la perlite. On pense que la limite pratique imposée à la température tors du brasage d'une fonte nodulaire de qualité "piston" est d'environ 750 C. La zircone partiellement stabilisée (ZPS) est un matériau céramique à base de zircone, stabi- lisé par l'addition d'autres éléments sélectionnés, tels que Mg, Y ou Ca, qui maintiennent la zircone principalement en phase cubique. Alors que la zircone pure se transforme en passant des formes cristallines cubiques à tétragonales, puis monocliniques, Lors d'un refroidissement lent de la masse fondue, la ZPS reste sous la forme cubique, mais en conservant jusqu'à % de la phase tétragonale. Le chauffage de la ZPS à des températures supérieures à 8500C pourrait con- duire à une altération de la structure de la phase cristalline et pourrait provoquer une diminution considérable de la dureté. Par conséquent, il est souhaitable de former des joints résistants et fiables entre des métaux et des céramiques sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des températures de brasage extrêmement élevées qui pourraient augmenter la probabilité que certaines propriétés physiques souhaitées des constituants indi- viduels soient sacrifiées. Compte tenu des souhaits mentionnés ci-dessus, la présente invention a pour but de fournir un procédé pour le brasage de métaux à des céramiques, dans le- quel la température de brasage peut être limitée. Un autre but de l'invention est de fournir- un procédé pour la formation de joints de brasage de haute qualité et de résistance élevée entre des métaux et des céramiques. L'invention aégalement pour but de fournir un procédé pour la fabrication de pièces amé- liorées à utiliser dans des applications mettant en jeu des températures élevées. La présente invention a également pour objet de fournir un procédé pour la fabrication de pièces métal-céramique afin d'améliorer le rendement de moteurs Diesel adiabatiques. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé de brasage de substrat actif par applica- tion d'une substance activante sur la surface de la céramique. La présente invention a en outre pour but de fournir un procédé pour la liaison de métaux à des céramiques, tirant profit de la formation d'un composé intermétallique lors du brasage. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé pour la liaison de métaux à des céramiques à des températures de brasage ne dépassant pas 750 C. D'autres buts, avantages et caractéristiques nouvelles de la présente invention seront en partie décrits ci-après, et apparaîtront en partie aux spé- cialistes de la technique à L'examen de la description ci-après ou lors de la mise en pratique de l'in- vention. Les buts et avantages de l'invention peuvent être réalisés et atteints au moyen de dispositifs et combinaisons cités plus particulièrement dans les revendications annexées. Afin d'atteindre les buts mentionnés ci- dessus ainsi que d'autres buts conformément aux fins de la présente invention, le procédé de l'invention comprend le nettoyage des surfaces métalliques et céramiques à braser et, sous vide, le revêtement de la surface métallique par une fine couche d'un métal ne contenant pas de carbone et le revêtement de la surface céramique par une fine couche d'une substance activante. Toujours sous vide, ces surfaces revêtues et un alliage de brasage approprié sont disposées en sandwich, l'alliage de brasage étant disposé entre les deux surfaces revêtues. Un alliage de brasage approprié doit fondre à une température ne dépassant pas 450 C et doit pouvoir donner lieu à un composé intermétallique avec le substrat d'activation lors du brasage. Ainsi disposés, les constituants sont chauffés à la température de brasage et maintenus pendant un temps suffisant à cette température pour que l'alliage de brasage fonde, s'écoule et mouille les surfaces respectives. Lors du refroidissement, le joint souhaité est formé. L'alliage de brasage préféré est un alliage eutectique d'argent (Ag)cuivre (Cu), auquel on ajoute une quantité d'un élément ou d'éléments ayant l'apti- tude à abaisser le point de fusion. Ces agents d'abais- sement du point de fusion peuvent être l'étain (Sn), le germanium (Ge), le manganèse (Mn), le zinc (Zn), le cadmium (Cd) et le phosphore (P). Cependant, Zn, Cd et P ont tendance à se volatiliser et peuvent pro- voquer certains problèmes dans des conditions de bra- sage sous vide. On se restreindra par conséquent aux alliages Ag-Cu-Sn, Ag-Cu-Ge, Ag-Cu-Mn et Ag-Cu-Sn-Mn. Dans un mode de réalisation particulier de La présente invention, on a utilisé l'alliage 60AG-3OCu-lOSn (% en poids). Le métal, qui est un alliage contenant du fer, stable à des températures supérieures à 4000C et inférieures à 1 000 C, est un acier inoxydable, un acier allié à faible teneur, un acier allié spécial ou d'autres alliages du même type; mais pour une utilisation dans des moteurs Diesel, le métal préféré est la fonte nodulaire. La surface de ce métal est revêtue d'un métal ne contenant pas de carbone, pou- vant être mouillé par l'alliage de brasage tout en empêchant le graphite contenu dans le métal de se dissoudre dans l'alliage de brasage. Comme revête- ments appropriés, on citera le cuivre ou le fer, avec un revêtement supplémentaire de nickel. La céramique est de l'alumine, de l'alumine renforcée par barbes de silice, de la zircone partiel- lement stabilisée par de l'yttrium (Y), du magnésium (Mg) ou du calcium (Ca) ou d'autres céramiques du même type. Dans un mode de réalisation préféré de l'inven- tion, on utilise de la zircone partiellement stabilisée par du Mg ou du Y comme éléments de stabilisation. La surface de la céramique est revêtue d'une substance activante telle que du titane (Ti), du zirconium (Zr), du tantale (Ta) ou du niobium (Nb) ou des composés de ces métaux. Dans la présente expérience, on a utilisé du Ti comme substance activante pour revêtir la surface céramique. On propose pour ce procédé trois modes de réalisation, mais le spécialiste de la technique pour- rait également en concevoir d'autres lors de l'exa- men et de la mise en oeuvre de la présente invention. Le premier consiste à braser les surfaces revêtues du métal et de la céramique, un alliage de métal d'ap- port pour brasage étant disposé entre celles-ci, en un seul stade. Le second consiste à braser les sur- faces, une pièce de transition étant disposée entre celles-ci, en introduisant un métaL d'apport entre celles-ci, cette opération pouvant s'effectuer en un seuL stade. Enfin, on brase en premier lieu une pièce de transition sur la céramique puis on brase la pièce de transition sur le métal, les deux trai- tements de brasage étant effectués avec un métal d'apport introduit entre les surfaces. Le métal pré- féré à utiliser comme pièce de transition est un métal qui présente un coefficient d'expansion compa- tible avec celui de la céramique, qui est compatible avec l'environnement d'utilisation et qui est ductile et reste ductile lors du chauffage et du refroidisse- ment mis en jeu par le processus de brasage. Dans la présente invention, on utilise du Ti métallique comme pièce de transition. Bien que d'autres procédés aient été mis au point pour des cas o un brasage à haute température est approprié, ces procédés ne se prêtent pas à la liaison de FN à la ZPS, o de faibles températures doivent être maintenues afin d'éviter la dégradation des propriétés physiques des constituants. L'avantage du procédé de l'invention est qu'il donne lieu, de façon homogène, à une liaison résistante entre le métal et la céramique, en utilisant des températures de brasage ne dépassant pas 750 C. Cette liaison résis- tante est en partie due à la formation d'un composé intermétallique à cette température de brasage. Dans l'art antérieur, les procédés étaient conçus dans le but d'éviter la formation de composés intermétalliques car ils peuvent donner lieu à une fragilisation lorsque leur concentration et leur morphologie ne sont pas ajustées de façon appropriée. Cependant, conformément à la présente invention, les températures de brasage sont maintenues suffisamment basses pour éviter cette fragilisation tout en permettant -la formation d'un composé intermétallique augmentant la résistance du joint. L'invention concerne un procédé pour la - formation de joints très résistants entre des métaux et des céramiques à des températures de brasage ne dépassant pas 750 C. Les métaux envisagés sont des métaux contenant du fer, tels que l'acier inoxy- dable, un acier allié à faible teneur, un acier allié spécial et des aciers du même type, qui sont stables à des températures pouvant atteindre I 000 C. La fonte nodulaire est particulièrement intéressante pour les moteurs Diesel adiabatiques, et est utilisée dans des modes de réalisation et des exemples particuliers de la présente invention. Comme céramiques devant pré- senter une faible conductivité thermique et résister à des températures élevées, on citera l'alumine, l'alu- mine renforcée par barbes de silice, et la zircone par- tiellement stabilisée. Un mode de réalisation préféré de l'invention utilise des zircones partiellement sta- bilisées par du Mg ou par du Y, bien que de la zircone stabilisée par du Ca puisse également constituer un matériau céramique approprié. L'invention peut être mise en oeuvre sous au moins trois formes différentes. La première est un procédé à un seul stade dans lequel la céramique est brasée directement sur la FN lors d'une opération de brasage à un seul stade. La seconde est également une opération de brasage à un seul stade dans laquelle une pièce de transition est interposée entre la céra- mique et la FN et dans laquelle l'ensemble de ce mon- tage est brasé. Le troisième type d'opération de bra- sage met en jeu un procédé à deux stades dans lequel une pièce de transition est brasée sur une céramique à une première température de brasage compatible avec la céramique, et dans Lequel la pièce de transition est ensuite brasée sur la FN à une température inférieure, au second stade. L'alliage de brasage déterminera la tempéra- ture de brasage du procédé. IL est par conséquent important de sélectionner un alliage qui fonde à une faible température. Comme classe d'alliages de bra- sage ayant des points de fusion généralement bas, on citera le groupe des alliages eutectiques d'argent- cuivre. Dans un mode de réalisation préféré, on a ajouté de l'étain, qui est un agent d'abaissement du point de fusion, à un alliage d'argentcuivre, pour obtenir la composition 60Ag-30Cu-10Sn ayant un point de fusion de 718 C. On peut également utiliser d'autres agents d'abaissement du point de fusion tels que Ge et Mn, mais lors de la mise en oeuvre de l'invention, on a découvert que le Sn présentait l'avantage inattendu de se répartir ou de se dissoudre dans le composé intermétallique Ti-Cu et de contribuer à la résis- tance de la liaison. Bien que cet alliage Ag-Cu-Sn eut un point de fusion suffisamment bas pour le brasage, il ne per- mettait pas à lui seul de former un joint résistant avec la céramique. Des métaux actifs tels que Ti, Zr, Ta et Nb, ainsi que leurs composés, sont souvent ajou- tés à l'alliage de brasage pour améliorer le mouillage, l'écoulement et la liaison, le Ti étant le plus cou- rant. Cependant, lorsqu'on ajoutait 10 % de Ti à l'al- liage de brasage, le point de fusion s'élevait à plus de 900 C, bien audelà de la température la plus élevée que la fonte nodulaire peut tolérer sans dégradation sérieuse de ses propriétés physiques. La solution à ce problème a été de revêtir la surface de la céramique d'une fine couche de Ti, formant un substrat actif auquel l'alliage de brasage Cu-Sn pouvait se lier. Ce nouveau procédé a donné lieu à des résultats très 1 0 favorables, les résistances au cisaillement des joints étant considérablement plus élevées que la résistance minimale exigée pour les utilisations dans des moteurs Diesel adiabatiques. On a pensé tout d'abord que le Ti formait un composé intermétallique binaire avec le Cu de l'al- liage de brasage. D'autres techniques de métallisation utilisant un fin revêtement de Ti sur la céramique ont été conçues pour éviter la formation de composés inter- métalliques contenant du Ti par dépôts successifs de couches d'autres métaux sur le Ti. Ceci avait pour but d'éviter la fragilisation due à la formation non con- trôlée de composés intermétalliques dans la micro- structure du joint. Etant donné que la présente inven- tion limite les températures de brasage à des valeurs ne dépassant pas 750 C, on a pensé que la formation contrôlée d'un composé intermétallique pouvait con- duire à un renforcement de la liaison en évitant la fragilisation induite par des températures élevées. Il s'est en effet formé un composé intermétallique d'épaisseur et de morphologie contrôlées, mais il s'agissait de façon inattendue d'un composé métal- lique ternaire de Ti-Cu-Sn et non du composé attendu Ti-Cu. La surface de la ZPS à braser est nettoyée et recouverte d'un fin revêtement de Ti. Le procédé utilisé pour le nettoyage de la ZPS est le décapage ionique. Il s'agit en- effet d'une préparation appro- priée, car le plasma d'argon peut ensuite être uti- lisé pour la pulvérisation cathodique du Ti en pro- venance d'une cible vers la ZPS, par inversion de polarités. Une autre technique très intéressante pour la formation du revêtement de Ti est le placage ionique. Cette seconde méthode de revêtement consiste à déposer des ions métalliques sur la surface de céra- mique à des vitesses suffisantes pour produire une incrustation des ions et leur mélange jusqu'à des profondeurs de plusieurs couches atomiques, ce qui améliore l'adhérence. Des expériences ont montré que le Ti du revêtement par pulvérisation cathodique, adjacent à la surface de céramique, s'oxydait par chauffage à la température de brasage. Si le revête- ment est très fin (0,1 gm), la totalité du Ti s'oxyde en TiO et le substrat n'est pas mouillé par l'alliage de brasage. Il a été déterminé expérimentalement que le Ti déposé par pulvérisation cathodique devrait avoir une épaisseur d'au moins 0,3 gym. Lorsque la couche de Ti déposée par pulvé- risation cathodique est plus épaisse, du titane actif entre en contact avec l'alliage métallique d'apport pour brasage à l'instant o ce dernier passe à l'état fondu, bien que de l'oxyde de titane se forme toujours au contact de la céramique. La formation de la couche de TiO est compatible avec le procédé, car celle-ci adhère fortement et son coefficient de dilatation est proche de celui de la ZPS. Au fur et à mesure que le temps s'écoule à la température de brasage, un composé intermétallique Ti-Cu-Sn se forme à la surface de la couche produite par pulvérisation cathodique, lorsque le Cu et le Sn diffusent en provenance du métal d'ap- port liquide. Une faible énergie interfaciale entre l'alliage de métal d'apport liquide et le composé intermétallique solide amène l'alliage de brasage à mouiller et à s'écouler sur la surface céramique métal- lisée, ce qui conduit à un joint particulièrement résis- tant lors de la solidification du métal d'apport. Il s'agit là du premier cas décrit o un composé inter- métallique est formé volontairement afin de favoriser le mouillage et l'adhérence dans la formation de joints de brasage céramique-métal. En ce qui concerne la FN, celle-ci est net- toyée par décapage caustique en bain chaud afin d'éli- miner le carbone superficiel et la surface à braser est ensuite recouverte d'un revêtement galvanique de cuivre d'une épaisseur de 25,4 à 50,8 microns. Le fait de recouvrir la FN de cuivre empêche le graphite contenu dans la SN de se dissoudre dans l'alliage de brasage, ce qui empêcherait le mouillage de la FN par l'alliage de brasage. Pour obtenir des résultats équivalents, la FN peut également être revêtue par pulvérisation catho- dique d'une première couche de fer de 2 microns d'épais- seur suivie d'une couche de nickel d'une épaisseur d'environ 0,1 micron. Bien que L'on puisse former une liaison résistante entre le métal revêtu et la céramique trai- tée en n'introduisant entre ceux-ci qu'un alliage de métal d'apport pour brasage, un mode de réalisation préféré de l'invention-consiste à ajouter une pièce de transition entre le métal et la céramique, l'al- liage de brasage étant introduit entre Le métal et la pièce de transition ainsi qu'entre la céramique et la pièce de transition. La pièce de transition doit être ductile et rester ductile après le chauffage et le refroidissement nécessaires, doit présenter un coefficient de dilatation thermique compatible avec la céramique étant donné que la céramique ne se déforme pas, et doit être compatible avec l'environne- ment d'utilisation. Pour un mode de réalisation préféré de l'in- vention, la pièce de transition est en titane. Le-joint peut être formé en une seule opération de brasage, ou bien la pièce de transition peut être brasée sur la première surface puis être brasée sur une seconde sur- face, ce qui offre la souplesse de permettre, si on - le souhaite, de braser la pièce de transition au métal et à la céramique à des températures de brasage diffé- rentes. On a découvert que l'épaisseur préférée du substrat de titane, lorsqu'on utilise une pièce de transition, était d'environ 0,3 à 0,6 micron. Des joints résistants ont été formés en utilisant ce procédé de brasage à 723 C, 735 C et 750 C pendant environ dix minutes. Le procédé de chauffage et de refroidissement n'est pas déterminant, sous réserve qu'il soit effectué d'une manière ne conduisant pas à la formation d'austénite dans la FN. Les exemples non limitatifs suivants sont donnés à titre d'illustration de l'invention. Exemple I On brase une plaquette de ZPS de 2,54 cm de diamètre sur une base de FN de diamètre équivalent en utilisant le présent procédé. On nettoie sous vide la surface du substrat céramique de ZPS par décapage ionique pendant trente (30) minutes avec un réglage de 2 kV. On revêt ensuite la céramique nettoyée par pulvérisation cathodique, d'une couche de titane métallique d'une épaisseur de 1 à 2 microns, pour former le "substrat actif" pour le brasage. On soumet la FN à un décapage caustique en bain chaud pour éliminer le carbone superficiel et on la revêt d'une couche galvanique de cuivre d'une épaisseur de 0,05 millimètre. Ce traitement a pour but d'empêcher que les graphites contenus dans la FN se dissolvent dans le métal d'apport pour brasage et qu'ils empêchent le mouillage de la sur- face de FN par l'alliage de brasage. La céramique revêtue de Ti est assemblée à la base de FN revêtue de cuivre séparée par une feuille de métal d'apport pour brasage d'une épais- seur de 76,2 microns d'alliage de métal d'apport pour brasage ayant pour composition: 60Ag-30Cu-10Sn. Le montage est placé sous vide (5 x 10- 5 torr) o on le chauffe rapidement à 735 C et on l'y maintient pendant dix (10) minutes pendant lesquelles se pro- duit le brasage. Immédiatement avant le refroidisse- ment, on remplit de nouveau le four à braser d'argon pour empêcher la formation de microvides et pour accé- lérer le refroidissement. Des joints satisfaisants sont brasés lors d'une opération de brasage à un seul stade. L'aspect global des joints brasés est excellent. En même temps que l'opération décrite ci- dessus, on a brasé des échantillons miniature de cisaillement pièce/barre et des échantillons sand- wich pièce/pièce constitués des mêmes matériaux ZPS/ FN, en utilisant des modes opératoires équivalents. Les résultats des essais de résistance au cisaille- ment sont indiqués dans le tableau I. Tableau I RESISTANCES AU CISAILLEMENT A L'INTERFACE DE BRASAGE a DU JOINT ZPS/FN SANS PIECE DE TRANSITION Résistance Capuchon Base au cisaille- Métal mentC Matériau Traitement g Matériau Traitement d'apportb MPa (kq/cm2) ZPS 1 gm Ti NCI O,025mm Cu e 120 1218 ZPS 1 im Ti NCI 1 m Fed e 49 497 ZPS 2 um Ti NCI 0,050mm Cu e 54 553 ZPS 2 dm Ti NCI O,050mm Cu f 63 644 aEtablies sur des échantillons miniature pièce/barre brasés pendant dix minutes à 750 C sous vide (5 pièce de transition dans le joint améliore considéra- blement la résistance au cisaiLLement (de 1 218 à 1 890 kg/cm2). Exemple II On brase des pastilles de-ZPS de 2,54 cm * de diamètre sur des bases de FN par le même mode opé- ratoire général que celui décrit dans l'exemple 1, excepté qu'on place une pièce de transition entre la céramique et la FN. Le coefficient de dilatation ther- mique (CDT) de la ZPS est d'environ 10 x 10 6/OC, et le CDT de la FN est d'environ 12,5 x10 6C. En plaçant une pièce de transition (PT) d'une épaisseur de 0,71 mm constituée d'un métal tel que le Ti, le CDT de l'élément métallique lié à la céramique est réduit à une valeur proche de celle de la ZPS. Le CDT du titane métallique est d'environ ,2 x 10-6 /C. En même temps que le mode opératoire ci- dessus, on brase des sandwichs miniature pièce/PT/ pièce et des échantillons de cisaillement pièce/PT/barre constitués des mêmes matériauxZPS/Ti/FN en utilisant des modes opératoires identiques à ceux décrits précé- demment. Les résultats des essais de résistance au cisaillement sont indiqués dans le tableau 2. Les essais de cisaillement ont été effectués à la température ambiante. On notera que le revêtement par pulvérisation cathodique de Ti d'une épaisseur de 0,1 micron ne per- met pas de mouiller la surface de ta céramique en rai- son du fait que l'oxygène provenant de la céramique réagit totalement avec la couche de Ti produite par pulvérisation cathodique, en donnant du TiO, qui a un effet non mouillant vis-à-vis de l'alliage de brà- sage métallique. Des revêtements d'une épaisseur de 0,3 micron à environ 1 micron fournissent une bonne résistance au cisaillement, celle-ci commençant à décroître à partir d'une épaisseur supérieure à envi- ron 1,0 micron. En revanche, lorsqu'on brase de la ZPS à la pièce de transition de Ti à environ 800 C en utilisant un revêtement de Ti par pulvérisation cathodique d'une épaisseur de 1,0 micron, on obtient une résistance au cisaillement à l'interface de brasage de seulement 364 kg/cm. On a pu montrer que te fait que la résis- tance était d'autant pLus faible que la température de brasage était éLevée,était dû au fait que L'on - ne contrôlait pas l'épaisseur du composé intermétal- lique formé lors du brasage sur la couche de Ti pro- duite par pulvérisation cathodique. Lorsqu'on effectue un brasage à 750 C, il se produit deux réactions exothermiques qui favorisent la Liaison, d'o le terme de brasage de substrat actif. En premier Lieu, le substrat de ZPS réagit avec la surface inférieure du revêtement par pulvérisation cathodique de titane métallique en formant un sub- oxyde de dioxyde de titane (TiO). En second lieu, le métal d'apport réagit, Lorsqu'il se liquéfie, avec le titane métallique sur la face supérieure en donnant un composé intermétallique de titane-cuivre-étain (TixCuySnz) d'épaisseur et de morphologie contrôlées. La première réaction permet d'activer l'adhérence à la surface céramique. La seconde réaction, en produi- sant une interface entre la phase intermétallique solide et la phase Liquide, d'énergie exceptionnelle- ment faible, assure un mouillage à angle aigu. L'éta- lement du métal d'apport liquide sur la surface céra- mique est amélioré par la formation du composé inter- métalLique. Tableau II RESISTANCES AU CISAILLEMENT DE L'INTERFACE DE BRA- SAGEa DU JOINT ZPS/FN AVEC UNE PIECE DE TRANSITION EN TITANE Capuchon/Base Résistance au cisaillementc temperature Matériau Traitement de brasaqeb( C) MPa (kq/cm2) ZPS 1/104m Ti 750 0 0 ZPS 3/10 m Ti 750 235 2 387 ZPS 3/5 am Ti 750 197 1 995 ZPS 1 Dim Ti 750 187 1 897 ZPS 2 Dm Ti 750 74 749 ZPS I 9m Ti 800 36 364 FN 0,025 mm Cu 750 117 1 183 FN 0,050 mm Cu 750 234 2 380 aEtablies sur des échantillons miniature pièce/barre utilisant un matériau d'apport constitué par: Ag-30Cu-10Sn (% en poids) en feuille; bbrasé pendant dix minutes à cette température sous vide (5 x 10-5 torr); c moyenne de 2; d 1 micron = 10 000 A. Exemple III A titre d'exemple supplémentaire, on pour- rait braser de la ZPS sur de la FN avec une pièce de transition en Ti interposée, dans un procédé en deux stades utilisant un métal d'apport dans lequel est incorporé l'agent d'activation constitué par le Ti. Cela présente l'avantage de ne pas avoir à revêtir par vaporisation la céramique avant le brasage. Apres nettoyage chimique de la ZPS, celle-ci pour- rait être brasée sous vide sur la pièce de transi- tion en Ti à une température supérieure à 750 C en utilisant un alliage de brasage Ag-Cu résistant au Ti. A titre d'exemple, pour un alliage de brasage de 60AG-30Cu-10Ti (% en poids), on pourrait également utiliser une température de brasage de 1 000 C. On pourrait ensuite braser sous vide la ZPS revêtue de Ti sur la FN revêtue de cuivre à 750 C ou moins en utilisant le cycle de brasage décrit dans l'exemple II. Cet exemple montre que la ZPS peut être brasée en pre- mier à une température compatible avec la céramique et la PT, alors que la PT peut ensuite être liée à la FN à une température inférieure qui soit compa- tible avec les exigences imposées par la FN. D'une manière générale, les joints préparés par les modes opératoires des exemples I et II ci- dessus présentaient une qualité excellente. Cepen- dant, les effets de cisaillement effectués sur les échantillons miniature pièce/barre ont montré que les joints comportant la pièce de transition étaient plus résistants que ceux qui étaient réalisés direc- tement entre la céramique et la FN. En moyenne, les résistances au cisaillement des joints de brasage dépassent 234 MPa aux interfaces ZPS/PT et PT/FN, alors qu'on obtient qu'une valeur de 120 MPa lorsque l'interface ZPS/FN est directement liée. On en a également conclu que le cycle de brasage en un seul stade (exemple II), par comparai- son au procédé de brasage en deux stades moins inté- ressants en ce qui concerne les coûts (exemple III) étaient préférables et devraient être utilisés pour la fabrication de capuchons de pistons en ZPS/PT/FN On a pu montrer que te joint contenant une pièce de transition pouvait être fabriqué en un seul cycle de brasage et que ses interfaces étaient plus résis- tantes que celles produites dans le cas des joints fabriqués sans la pièce de transition. L'utilisation du Ti comme substrat actif sur la surface de la céramique permet La formation du Ti-Cu-Sn intermétallique, lorsqu'il est brasé avec un alliage de brasage Ag-Cu-Sn, ce qui favorise le mouillage et l'étalement de l'alliage de brasage sur la surface de la céramique, et permet d'obtenir un joint amélioré, de résistance supérieure à celle des joints antérieurs. En outre, l'utilisation de l'alliage de brasage sélectionné évite également l'utilisation de températures de brasage élevées qui pourraient dégrader les propriétés physiques de la FN et éventuellement fragiliser la ZPS. Le joint pré- féré est un joint qui contient une pièce de transition pouvant être compatible tant avec la céramique qu'avec le métal lors du chauffage et du refroidissement, mini- misant ainsi les contraintes induites par la dilata- tion et la contraction. REVENDICATIONS 1. Procédé pour Le brasage de métaux conte- nant cdu fer à haut point de fusion, sur des céramiques, à une température ne dépassant pas 750 C, caractérisé en ce qu'il comprend, sous vide: (a) Le nettoyage d'une surface de céramique à braser pour en éliminer l'oxygène de surface; (b) le revêtement de ladite surface nettoyée de ladite céramique, d'une fine couche d'un substrat actif se Liant à ladite surface; (c) le nettoyage d'une surface d'un métal contenant du fer à haut point de fusion à braser pour en éLiminer l'éventuel carbone superficiel; (d) le revêtement de ladite surface dudit métal à braser d'une fine couche d'un revêtement métal- tique non carboné, afin d'éviter que le carbone éven- tuellement présent dans ledit métal ne réagisse avec un alliage de brasage; (e) la formation d'un montage en sandwich de ladite surface céramique et de ladite surface métal- tique avec un alliage de brasage placé entre celles-ci, ledit alliage de brasage ayant un point de fusion infé- rieur à 750 C et étant capable de mouiller ladite sur- face métallique et de former un composé intermétallique avec ledit substrat actif lors du brasage; (f) le chauffage dudit montage jusqu'au point de fusion dudit alliage de brasage pendant un temps suffisant pour permettre l'écoulement et le mouillage par ledit alliage de brasage; et (g) le refroidissement dudit montage pour former un joint brasé entre ladite surface céramique et ladite surface métatlique. 2. Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ledit- alliage de brasage est un alliage eutectique d'argent-cuivre auquel a été ajoutée une quantité suffisante d'un agent d'abaissement du point de fusion sélectionné parmi SN, Ge, Mn et des combinaisons de ceux-ci, afin d'abaisser Le point de fusion dudit alliage de brasage à une température ne dépassant paz 750 C. 3. Procédé selon la revendication 2, carac- térisé en ce que ledit alliage de brasage est une compo- sition d'Ag-Cu-Sn. 4. Procédé selon la revendication 3, carac- térisé en ce que ladite céramique est sélectionnée parmi l'alumine renforcée par barbes de silice, l'alumine ou La zircone partiellement stabilisées. 5. Procédé selon la revendication 3, carac- térisé en ce que ledit substrat actif est sélectionné parmi Ti, Zr, Ta et Nb et leurs composés. 6. Procédé selon la revendication 5, carac- térisé en ce que ledit substrat actif est Ti et qu'il a une épaisseur non inférieure à 0,3 micron. 7. Procédé selon la revendication 6, carac- térisé en ce que ladite céramique est de la zircone par- tieLLement stabilisée. 8. Procédé selon la revendication 6, carac- térisé en ce que la composition dudit alliage de brasage est la suivante: 60Ag-30Cu-10Sn (en poids). 9. Procédé selon la revendication 3, carac- térisé en ce que ledit revêtement métallique ne conte- nant pas de carbone comprend une couche de fer sur laquelle est déposée une autre couche de nickel ou de cuivre. 10. Procédé selon la revendication 9, carac- térisé en ce que ledit métal contenant du fer à haut point de fusion comprend un acier allié à faible teneur, de l'acier inoxydable, un acier spécial ou de la fonte nodulaire. 11. Procédé selon la revendication 10, carac- térisé en ce que ledit métal ne contenant pas de carbone est du cuivre ayant une épaisseur comprise dans la gamme de 25,4 à 50,8 microns. 12. Procédé selon La revendication 1, carac- térisé en ce que ledit métal contenant du fer à haut point de fusion ne comporte pas plus de 80 % de perlite. 13. Procédé selon la revendication 12, carac- térisé en-ce que ladite céramique est de la zircone par- tiellement stabilisée. 14. Procédé selon la revendication 13, carac- térisé en ce que la composition dudit alliage de bra- sage est la suivante: 60Ag-30Cu-10Sn (en poids). 15. Procédé selon la revendication 14, carac- térisé en ce que ledit substrat actif est du Ti et que son épaisseur n'est pas inférieure à 0,3 Nm. 16. Procédé pour le brasage de métaux conte- nant du fer à haut point de fusion sur des céramiques, à une température ne dépassant pas 750 C, caractérisé en ce qu'il comprend, sous vide: (a) le nettoyage d'une surface d'une céramique à braser afin d'en éliminer l'oxygène superficiel; (b) le revêtement de ladite surface de céra- mique nettoyée, d'une fine couche d'un substrat actif se liant à ladite surface; (c) le nettoyage d'une surface d'un métal contenant du fer à haut point de fusion à braser pour en éliminer l'éventuel carbone superficiel; (d) le dépôt sur ladite surface dudit métal à braser d'un fin revêtement de métal non carboné pour empêcher que l'éventuel carbone contenu dans ledit métal ne régisse avec un alliage de brasage; (e) la formation d'un montage en sandwich de ladite surface céramique et de ladite surface métal- lique, avec une pièce de transition placée entre celles- ci, d'un premier alliage de brasage entre ladite surface céramique et ladite pièce de transition, et d'un second alliage de brasage entre ladite surface métallique et ladite pièce de transition, ledit premier alliage de brasage ayant un point de fusion inférieur à 750 C, 2S74073 étant capable de former un composé intermétallique avec ledit substrat actif lors du brasage, et étant capable de mouilLer ladite pièce de transition lors du brasage; ledit second alliage de brasage ayant un point de fusion inférieur à 750 C et étant capable de mouiller ladite surface métallique et ladite pièce de transition tors du brasage; (f) le chauffage dudit montage jusqu'au point de fusion de l'alliage de brasage de point de fusion supérieur pendant un temps suffisant pour per- mettre l'écoulement et le mouillage par lesdits alliages de brasage; et (g) le refroidissement dudit montage pour former un joint brasé entre ladite surface céramique, ladite pièce de transition et ladite surface métal- lique. 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que ladite pièce de transition est un métal qui est ductile et reste ductile lors du chauffage à la température de brasage et du refroidis- sement ultérieur, et qui présente un coefficient de dilatation compatible avec celui de ladite céramique. 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que ladite pièce de transition est en titane. 19. Procédé selon la revendication 18, carac- térisé en ce que la composition dudit premier alliage de brasage est la suivante: 60Ag-30Cu-10Sn (en poids). 20. Procédé selon la revendication 19, carac- térisé en ce que La composition dudit second alliage de brasage est la suivante: 60Ag-30Cu-lOSn (en poids). 21. Procédé selon la revendication 20, carac- térisé en ce que ladite céramique est de la zircone partiellement stabilisée. 22. Procédé selon la revendication 21, carac- térisé en ce que ledit substrat actif est du titane, dont l'épaisseur n'est pas inférieure à 0,3 gm. 23. Procédé selon la revendication 22, carac- térisé en ce que ledit métal contenant du fer à haut point de fusion comprend un acier allié à faible teneur, un acier inoxydable, un acier spécial ou une fonte nodulaire. 24. Procédé selon la revendication 23, carac- térisé en ce que ledit revêtement métallique ne conte- nant pas de carbone est du cuivre dont l'épaisseur est dans la gamme de 25,4 à 50,8 microns. 25. Procédé selon la revendication 24, carac- térisé en ce que ledit métal contenant Le fer à haut - point de fusion est de la fonte nodulaire ne comportant pas moins de 80 % de perlite. 26. Procédé pour le brasage de métaux conte- nant du fer à haut point de fusion sur des céramiques, à une température ne dépassant pas 750 C, caractérisé en ce qu'il comprend, sous vide: (a) le nettoyage d'une surface d'une céra- mique à braser, pour en éliminer l'oxygène super- ficiel; (b) l'application sur ladite surface nettoyée de ladite céramique, d'une fine couche d'un substrat actif se liant à ladite surface; (c) la formation d'un montage en sandwich de ladite surface céramique et d'une première surface d'une pièce de transition qui est ductile et'présente un coefficient compatible avec celui de ladite céra- mique, avec un premier alliage de brasage placé entre celles-ci, ledit premier alliage de brasage ayant un point de fusion inférieur à 750QC et étant capable de former un composé intermétallique avec ledit substrat actif, et capable de mouiller ladite pièce de tran- sition lors du brasage; - (d) le chauffage dudit montage jusqu'au point de fusion dudit alliage de brasage pendant un temps suffisant pour permettre l'écoulement et le mouillage par ledit premier alliage de brasage; (e) le refroidissement dudit montage pour former un joint brasé sur ladite surface céramique et ladite pièce de transition; (f) Le nettoyage d'une surface d'un métal contenant du fer à haut point de fusion à braser, pour en éliminer l'éventuel carbone superficiel; (g) l'application sur ladite surface dudit métal à braser, d'un fin revêtement de métal non car- boné afin d'empêcher que l'éventuel carbone contenu dans ledit métal réagisse avec un alliage de brasage; (h) la formation d'un montage en sandwich de ladite surface métallique et de ladite seconde surface de ladite pièce de transition, avec un second alliage de brasage placé entre celles-ci, ledit second alliage de brasage ayant un point de fusion identique ou inférieur à celui dudit premier alliage et étant capable de mouiller ladite surface métallique et ladite seconde surface de ladite pièce de transition lors du brasage; (i) le chauffage dudit ensemble jusqu'au point de fusion dudit second alliage de brasage pen- dant un temps suffisant pour permettre l'écoulement et le mouillage par ledit second alliage de brasage; et (j) le refroidissement dudit ensemble pour former un joint brasé entre ladite surface métallique et ladite pièce de transition. 27. Procédé selon la revendication 26, caractérisé en ce que ladite pièce de transition est un métal qui est ductile et reste ductile lors du chauffage à la température de brasage et du refroidis- sement ultérieur, et qui présente un coefficient de dilatation compatible avec celui de la céramique. 28. Procédé selon la revendication 27, caractérisé en ce que ladite pièce de transition est en titane. 29. Procédé selon la revendication 28, caractérisé en ce que la composition dudit premier alliage de brasage est la suivante: 60Ag-30Cu10Sn (en poids). 30. Procédé selon la revendication 29, caractérisé en ce que la composition dudit sedond alliage de brasage est la suivante: 60Ag-30Cu10Sn (en poids). 31. Procédé selon la revendication 30, caractérisé en ce que ladite céramique est de la zircone partiellement stabilisée. 32. Procédé selon la revendication 31, caractérisé en ce que ledit substrat actif est du Ti dont l'épaisseur n'est pas inférieure à 0,3 Nm. 33. Procédé selon la revendication 32, caractérisé en ce que ledit métal contenant du fer à haut point de fusion comprend un acier allié à faible teneur, un acier inoxydable, un acier spé- cial ou une fonte nodulaire. 34. Procédé selon la revendication 33, caractérisé en ce que ledit revêtement métallique ne contenant pas de carbone est du cuivre ayant une épaisseur dans la gamme de 25,4 à 50,8 microns. 35. Procédé selon la revendication 34, caractérisé en ce que ledit métal contenant du fer à haut point de fusion est une fonte nodulaire ne comportant pas moins de 80 % de perlite.