Brevet FR2582240A1 — publié le 19861128

MATERIAU DE BRASAGE AMELIORE POUR PIECE DE TITANE ET SON PROCèDE DE PREPARATION. La présente invention concerne un matériau perfectionné de brasage pour pièces de titane, ainsi que son procédé de prépara tion ; elle concerne en particulier une amélioration des conditions de temps de travail et de résistance mécanique lors du brasage de pièces essentiellement formées de titane destinées à des montures de lunettes et analogues. Un matériau classique de brasage de pièces en titane des montures de lunettes comporte une âme en titane recouverte d'une enveloppe d'alliage nickel-cuivre. Selon un procédé de brasage, un tel matériau est placé entre les pièces à braser afin qu'il subisse ensuite un chauffage simultané suivi d'une solidification par refroidissement. Cependant, la température de chauffage utilisée habituellement est d'environ 9000c dans ce cas, alors que la température de fusion du titane est de 16680C, celle du nickel de 14580C et celle du cuivre de 10830C. Etant donné une différence aussi importante entre les températures de fusion des métaux constituants et la température de chauffage lors du brasage, le brasage est terminé avant que l'âme de titane et l'enveloppe d'alliage nickel-cuivre ne se mélangent suffisamment par fusion. L'insuffisance du mélange de l'âme et de l'enveloppe est encore accentuée par le rapport relativement grand des sections de l'âme de titane et de l'enveloppe dans le matériau de brasage.Ce mélange insuffisant de l'âme avec len- veloppe lors du brasage provoque une réduction importante de la résistance obtenue après brasage. Dans un autre procédé de brasage, des pièces à raccorder par brasage sont préalablement chauffées et le matériau précité de brasage est introduit à force entre les pièces chauffées. Dans ce cas, comme l'âme de titane ne fond pas suffisamment pour les raisons indiquées précédemment, seule l'enveloppe fond et s'écoule sur la pièce inférieure, et l'âme de titane reste solide. Eh conséquence, l'enveloppe fondue ne peut pas suffisamment diverger et empêche ainsi un brasage uniforme en un temps court. Il est envisageable d'utiliser un alliage -de titane contenant du nickel et du cuivre. Un tel alliage de titane est cependant trop dur et trop cassant pour être soumis à un étirage et un laminage qui sont indispensables lors de la fabrication des montures de lunettes. La présente invention a pour objet la réalisation d'un matériau de brasage qui donne une grande résistance mé- canique à la brasure et qui permet un brasage de courte durée. L'invention concerne ainsi un matériau de brasage qui contient plusieurs âies allongées essentiellement formées de titane, orientées dans la direction longitudinale, et une enveloppe allongée d'alliage cuivre-nickel entourant en totalité les fimes essentiellement formées de titane. Selon un autre aspect de l'invention, une tige diane essentiellement formée de titane est introduite dans une gaine d'un alliage de cuivre-nickel, et sont toutes deux soumises à une opération qui réduit les sections et forme un fil élémentaire. Ensuite, plusieurs fils élémentaires sont introduits dans une enveloppe d'alliage de cuivrenickel et l'ensemble est soumis à une opération de réduction de section avec formation d'un fil brut. Ce fil brut est enfin soumis à une déformation plastique destinée à mettre le matériau de brasage sous forme d'une plaque. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure 1 est une perspective, avec une partie en coupe, du matériau de brasage selon l'invention ; et les figures 2 à 5 sont des perspectives illustrant diverses étapes du procédé de fabrication de l'invention. La figure 1 représente un matériau de brasage selon un mode de réalisation de l'invention, ce matériau A de brasage ayant une configuration de plaque analogue a celle des matériaux classiques. Le matériau A de brasage colporte plusieurs âmes allongées il essentiellement formées de titane, orientées dans la direction longitudinale, et une enveloppe allongée 10 d'un alliage de cuivre-nickel entourant tota lement les âmes 11 essentiellement formées de titane. L'âme 11 essentiellement formée de titane peut contenir Jusqu'à 40 Z en poids d'un ou plusieurs métaux choisis parmi le nickel, le cuivre, le chrome, le molybdène, l'aluminium, le zirconium, l'étain et le vanadium. L'enveloppe 10 de cuivre-nickel peut contenir de préférence 0,02 à 8 Z en poids d'un ou plusieurs élémente choisis parmi le bore, le zirconium, le silicium, l'étain, l'aluminium et le béryllium. Un exemple de matériau de brasage peut contenir 50 à 75 Z en poids de titane, 10 à 20 % en poids de nickel et 10 à 20 % en poids de cuivre. Un autre exemple de matériau de brasage peut contenir 50 à 75 % en poids de titane, 10 à 20 Z en poids de nickel, 10 à 20 % en poids de cuivre, et 0,01 à 3 X en poids d'un élément choisi parmi. le bore, le zirconium et le silicium. A la place d'un seul de ces éléments, l'alliage peut contenir 0,02 à 5 Z en poids de deux de ces éléments bore, zirconium et silicium. Un tel matériau de brasage est préparé par un procédé tel que représenté sur les figures 2 à 5. D'abord, comme l'indique la figure 2, une âme 11 essentiellement for niée de titane et analogue à une tige de section circulaire, est introduite dans une gaine tubulaire 12 d'alliage de cuivre-nickel. Dans ce cas, comme ltenveloppe 10 représentée sur la figure 11, l'alliage de cuivre-nickel de la gaine 12 peut contenir 0,02 à 8 % en poids d'un élément choisi parmi le bore, le zirconium, le silicium, ltétain, l'aluminium et le béryllium. Une telle combinaison d'une âme et d'une gaine est alors soumise à une opération de réduction de section, par exemple une extrusion hydrostatique, afin qu'un fil élédentaire 13 tel que représenté sur la figure 3 soit formé. Cette opération de réduction de la section peut être réalisée d'une manière très régulière car l'âme 11 essentiellement formée de titane et la gaine 10 d'alliage de cuivre-nickel conviennent toutes deux à une déformation plastique. Plusieurs fila élémentaires 13 sont alors introduits dans une enveloppe tubulaire 14 d'un alliage de cuivre-nickel tel que représenté sur la figure 4, et la combinaison des âmes et de l'enveloppe est alors soumise à une opération de réduction de section telle qu'une extrusion hydrostatique afin qu'un fil brut 15 tel que représenté sur la figure 5 soit obtenu.Le diamètre de ce fil brut 15 doit être inférieur ou égal à-0,5 mm. Lorsque le diamètre dépasse cette limite supérieure, la surface de contact des âmes il essentiellement formées de titane avec le métal ambiant n'est pas suffisamment grande par rapport à celle des matériaux classiques de brasage. Le diamètre de l'âme 11 essentiellement formée de titane et les taux de réduction de section doivent être choisis convena blement à ce point de vue. Enfin, une déformation plastique, par exemple un laminage, est appliquée au fil brut 15 afin qu'il prenne la configuration d'une plaque telle que représentée sur la figure 1. Lorsque le matériau A de brasage selon l'invention est utilisé dans une opération de brasage, le chauffage favorise une diffusion mutuelle rapide à l'état fondu du titane, du cuivre et du nickel, et réduit ainsi notablement le temps de travail. Ce comportement est dû au fait que la surface de contact de l'âme 11 essentiellement formée de titane avec la gaine 12 d'alliage de cuivre-nickel est bien plus. importante que celle des matériaux classique de brasage, et facilite ainsi la diffusion du titane. En plus de la réduction du temps de travail, la diffusion mutuelle progressive donne une composition uniforme à l'emplacement du brasage et augmente ainsi beaucoup la résistance mécanique obtenue au niveau de la brasure. Dans un autre mode de réalisation, plusieurs fils bruts 15 peuvent encore être placés dans une enveloppe d'alliage de cuivre-nickel qui est alors soumise à une opération de réduction de section. A la place du trou axial unique, la gaine 12 d'alliage de cuivre-nickel peut avoir plusieurs trous axiaux destinés chacun à contenir une ou plusieurs âmes 11 de titane. Exemple 1 Une Ame de titane a eété introduite dans une gaine d'alliage de 60 mm de diamètre externe, 52 mm de diamètre interne et 1000 mm de longueur. L'alliage contenait 50 Z en poids de nickel et 50 % en poids de cuivre. La combinaison de l'âme et de la gaine a alors été soumise à une extrusion hydrostatique destinée à former un fil élémentaire de 2 mm de diamètre.- 670 fils élémentaires ont alors été placés dans un tube d'alliage formant une enveloppe de 60 mm de diamètre externe, 56 mm de diamètre interne et 1000 mm de longueur. L'alliage contenait 50 Z en poids de nickel et 50 Z en poids de cuivre.La combinaison des fils et de lten- veloppe a alors subi une extrusion hydrostatique destinée à former un fil de 25 mm de diamètre. Le fil a alors été soumis â un tréfilage formant un fil brut de 1 mm de diamètre. Après laminage, une bande de matériau de brasage de 2,0 mm de largeur et 0,2 mm d'épaisseur a été obtenue. La bande de brasage ainsi obtenue a été découpée en morceaux de 5 mm de longueur, et les morceaux ont été serrés par deux plaques horizontales de titane de 20 mm de largeur, 1 mm d'épaisseur et 100 mm de longueur. La combinaison a alors été chauffée dans un dispositif à haute fréquence travaillant à 4 MHz, ayant une puissance de 8 kW, afin que le temps de travail lors du brasage et la résistance de la brasure après refroidissement puissent être mesurés. A titre comparatif, un matériau classique de brasage a été préparé avec utilisation de titane pour l'âme plate et d'un alliage de nickel-cuivre pour la gaine, entourant l'âme plate ; des morceaux de 5 mm de longueur ont été tirés entre deux plaques de titane et soumis à unchauffage dans des conditions identiques à-celles qui ont été utilisées pour l'échantillon selon l'invention. Les résultats des mesures sont indiqués dans le tableau suivant. Selon Echantillon l'invention classique Tempo de travail, s 12 30 Résistance de bra sure, MPa 350 274 Les résultats indiquent clairement que la présente invention donne un temps de travail plus court lors du brasage et une plus grande résistance des brasures par rapport à l'exemple classique. Exemple 2 Trois fils élémentaires de titane de 2 mm de diamètre ont été placés dans un tube formant une gaine d'alliage de 4,5 nia de diamètre externe et 4,2 mm de diamètre interne. L'alliage contenait 50 Z en poids de nickel et 50 2 en poids de cuivre, afin qu'une bande d'un matériau de brasage analogue à celle qui est représentée sur la figure 1 soit formée. Le temps de travail lors du brasage était de 23 secondes et la résistance mécanique de la brasure de 320 MPa Dans les exemples décrits précédemment, l'alliage de cuivre-nickel est utilisé comme matériau de la gaine. Cependant, d'autres métaux peuvent être utilisés à la place de cet alliage cuivre-nickel, dans la mesure où ils possèdent des températures de fusion inférieures à celles des âmes essentiellement formées de titane. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux matériaux et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de 11 invention. REVENDICATIONS 1. Matériau de brasage, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs âmes allongées (11) essentiellement formées de titane, orientées dans la direction longitudinale du matériau de brasage, plusieurs gaines (12) entourant chacune une âme essentiellement formée de titane, et une enveloppe allongée (14) entourant en totalité la combinaison des âmes et des gaines, sous forme d'un corps unique, les gaines et l'enveloppe étant formées d'un métal dont la température de fusion est inférieure à celle des âmes essentiellement formées de titane. 2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'âme (11) essentiellement formée de titane contient au maximum 40 Z en poids d'au moins un métal choisi parmi le nickel, le cuivre, le chrome, le molybdène, l'aluminium, le zirconium, l'étain et le vanadium. 3. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gaines (12) et l'enveloppe (14) sont formées d'un alliage de cuivre-nickel contenant 0,02 à 8 % en poids d'au moins un élément choisi parmi le bore, le zirconium, le silicium, l'étain, l'aluminium et le béryllium. 4. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient 50 à 75 % en poids de titane, 10 à 20 Z en poids de nickel et 10 à 20 % en poids de cuivre. 5. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient 50 à 75 % en poids de titane, 10 à 20 Z en poids de nickel, 10 à 20 Z en poids de cuivre et 0,02 à 5 Z en poids d'au moins un élémment choisi parmi le bore, le zirconium et le silicium. 6. Matériau selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il contient 0,01 à 3 % en poids d'au moins un élément choisi parmi le bore, le zirconium et le silicium. 7. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre de l'âme (11) essentiellement formée de titane est inférieur ou égal à 0,5 mm. 8-. Procédé de préparation d'un matériau de brasage, caractérisé en ce qu'il consiste - à introduire une âme (il) essentiellement formée de titane dans une gaine (12) dont la température de fusion est inférieure à celle des âmes essentiellement formées de titane - à réduire la section de la combinaison de l'âme et de la gaine afin de former un fil élémentaire (13) - à introduire plusieurs fils élémentaires (13) dans une enveloppe (14) dont la température de fusion est inférieure à celle des âmes essentiellement formées de titane - à réduire la section de la combinaison des fils et de l'enveloppe afin de former un fil brut (15) et, - à traiter du fil brut (15) par déformation plastique, afin qu'il prenne la configuration d'une bande (10). 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la gaine (12) est formée d'un alliage de cuivre nickel contenant 0,02 à 8 % en poids d'au moins un élément choisi parmi le bore, le zirconium, le silicium, l'étain, l'aluminium et le béryllium.