Brevet FR2591518A1 — publié le 19870619

MATERIAU A FAIBLE TENEUR EN PHOSPHORE. EN FORME DE BANDE ET/OU DE FILAMENT. La présente invention est relative à un matériau à faible teneur en phosphore. en forme de bande et/ou de fila- ment (en forme de fil), utilisé en particulier pour le soudage. et qui se compose d'une couche intérieure de métal. d'alliage métallique ou de métal et d'alliage métallique contenant du phosphore. dont la proportion est spécifiquement comprise entre 0.03 % et 0.13 % en poids de la couche intérieure. et d'une couche extérieure constituée par un alliage de plomb. La couche intérieure peut être un alliage tel que du bronze phosphoreux, du cuivre désoxydé ou d'autres matériaux similaires, tandis que la couche extérieure préférée est un alliage de plomb et d'étain. Les industries électriques et électroniques util- isent de préférence des matériaux constitués par une couche intérieure d'un métal et/ou d'un alliage métallique con- tenant du phosphore. et par une couche extérieure contenant un alliage de plomb, dans les domaines o la soudabilité et la résistance à la corrosion des matériaux sont de toute première importance. La couche intérieure est typiquement constituée. avant tout. par du cuivre comportant une cer- taine teneur en étain et en phosphore. La teneur en phos- phore est d'approximativement 0.30 % en poids de la couche Intérieure. Cependant, on a découvert que des matériaux de ce type sont sujets a vieillissement ou à désagrégation. ce qui signifie qu'ils perdent avec le temps leur aptitude à l'humidification par rapport aux alliages d'étain liquides et/ou avec l'étain en ce oui concerne la soudabilité. Ces matéziaux connus présentent donc un inconvénient particulier qui tient dans le fait que le phénomène de vieillissement, y compris la perte de souda- bilité, se manifeste assez rapidement. des périodes comprises entre cinq et douze semaines n'étant pas rares. L'invention a pour but d'éliminer les inconvénients qui se manifestent avec les composés ci-dessus utilisés de préférence comme matériaux de soudage, et de créer un matériau en forme de bande et/ou de filament et présentant une couche intérieure constituée par un métal et/ou un alliage métallique, et une couche extérieure dans laquelle le processus de v. ieillissement lié à la perte de soudabilité se produit A une vitesse considérablement moins rapide et même si lentement que la soudabilité sera conservée pendant des périodes allant couramment jusqu'à une année entre la production et l'utilisation du matériau. L'invention a pour but supplémentaire de procurer une couche d'arrêt métallique entre le métal et/ou l'alliage métallique et le revêtement extérieur de faço.n à augmenter encore la période de stockage du matériau. La description qui va suivre et qui ne présente aucun caractère limitatif doit être lue en regard des fig- ures annexées, parmi lesquelles: - la figure 1 est une vue en coupe d'un matériau en forme de bande et/ou de filament mettant en oeuvre les enseignements de la présente invention: et - la figure 2 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation d'un matériau en forme de bande et/ou de filament mettant en oeuvre les enseignements de la présente invention. Pour une meilleure clarté, on fera appel à une terminologie spécifique dans la description du mode de réalisation préféré de l'invention illustré dans les des- sins. Il ne s'agit cependant pas de limiter l'invention aux termes spécifiques ainsi adoptés et il est bien entendu que chaque terme spécifique englobe tous les équivalents tech- niques qui agissent de façon semblable pour atteindre un but similaire. Si on se réfère maintenant aux dessins, la figure 1 représente une coupe d'un matériau en forme de bande et/ou de filament désigné dans son ensemble par la référence 5 et qui se compose d'une couche intérieure 10 et d'une couche extérieure 12. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, la couche intérieure 10 constituée par un métal et/ ou un alliage métallique, de préférence du ouivre, de l'étain et du phosphore, tandis que la couche extérieure 12 est composée d'un alliage de plomb. de préférence un alliage étain-plomb. Dans des modes de réalisation spécifiques, la couche intérieure 10 peut être constituée par du bronze phosphoreux, du cuivre désoxydé ou d'autres matériaux. Selon l'invention, la teneur en phosphore de la couche interieure 10 est comprise entre 0.03 % et 0,13 % en poids de la couche intérieure 10 et de preférence entre 0,05 % et 0.06 % en poids. Des teneurs considérablement plus fortes en phos- phore ont eté trouvées dans les matériaux connus en forme de bande et/ou de filaments particulièrement utilisés pour le soudage. La Demanderesse a découvert que. lorsque de fortes teneurs de phosphore sont présentes dans la couche intérieure, notamment 0,30 % en poids de cette couche intérieure dans le cas d'une couche intérieure co)nue de soudage au bronze phosphoreux, les matériaux perdent leur soudabilité par suite de cette forte teneur en phosphore. L'opinion basée sur la théorie et la pratique a été jusqu'à maintenant que la perte de soudabilité avait pour cause la diffusion du cuivre depuis le matériau origi- nal d'une couche intérieure dans la couche extérieure en alliage plombétain, et A l'inverse à la diffusion de l'étain depuis la couche extérieure dans la couche intérieure de métal et/ou d'alliage métallique. La Deman- deresse s'est rendue compte que la rapide détérioration de la soudabi ité était due à la diffusion du phosphore depuis la couche intérieure 10 dans la couche extérieure 12. Locrsque l'on fixe. conformément à l'invention, la teneur en phosphore à une valeur ne dépassant pas 0,13 pour cent en poids de la couche intérieure 10, tout en conservant proportionnellement les mêmes teneurs des autres composants dans la couche intérieure 10 de métal et/ou d'alliage métallique, on obtient des périodes de stockage d'au moins deux ans sans perte de soudabilité. De plus, il est également possible maintenant d'avoir la certitude de pouvoir empêcher les fluctuations de soudabilité qui se produisent dans des matériaux connus en fonction de leur période de stockage. On a trouvé particulièrement avantageuses les teneurs en phosphore comprises dans la gamme de 0,05 % à 0,06 % en poids de la couche intérieure 10. De plus, selon les matériaux de l'invention, on obtient un accroissement considérable de l'adhésivité à long terme du revêtement d'une couche extérieure en alliage étain-plomb par rapport à la couche intérieure de métal et/ou d'alliage métallique. Lorsque des matériaux à haute teneur en phosphore, connus dans la technique. sont pliés après une période de stockage comprise entre cinq mois et un an. on constate que la couche extérieure a tendance à s'écailler partiellement. Ce phénomène n'est pas constaté lorsqu'on utilise les matériaux de l'invention. A la figure 2, est représentée une coupe d'un autre mode de réalisation d'un matériau de la présente Invention. Ce matériau est désigné dans son ensemble par la référence 15 et présente une couche intérieure 20 composée d'un métal et/ou d'un alliage métallique contenant du phos- phore dont les teneurs sont comprises entre 0,03 et 0,13 pour cent en poids de la couche intérieure 20, une couche extérieure 22 composée d'un alliage de plomb et une couche d'arrgt 24 intercalée entre la couche intérieure 20 et la couche extérieure 22. La couche d'arrêt a pour but de réduire encore davantage la diffusion du phosphore dans la couche extérieure. La couche d'arret 24 peut étre constituée par tout métal approprié. de Prerférence du nickel ou encore mieux du cuivre. La couche d'arrêt doit être épaisse d'au moins 0,002 millimètre. EXEMPLE 1 Un matériau connu présente une couche intérieure f1518 de bronze phosphoreux qui contient 5 pour cent en poids d'étain, 94,7 pour cent en poids de cuivre et 0,3 pour cent en poids de phosphore, et une couche extérieure faite d'un alliage d'étain-plomb qui contient 5 pour cent en poids de plomb et 95 pour cent en poids d'étain. La période de stock- age pendant laquelle il n'y a pas de perte de soudabilité dans ce matériau est d'approximativement de deux à cinq mois. Ces valeurs de temps de stockage varient largement, car la distribution du phosphore dans la couche intérieure de bronze phosphoreux se fait de façon extrêmement discon- tinue. de sorte que l'on peut parfaitement avoir des lots présentant une période de stockage considérablement plus courte que pour d'autres. EXEMPLE 2 Le même matériau que dans l'Exemple 1 a été préparé avec la différence que la teneur en phosphore de la couche intérieure est abaissée à pas plus de 0,13 pour cent en poids tandis que les teneurs en cuivre et en étain ont été proportionnellement augmentées pour compenser l'abaissement de la teneur en phosphore. La couche extérieure est la meme que dans l'Exemple 1. La période de stockage sans perte de soudabilité dans ce matériau est d'au moins deux années. EXEMPLE 3 On a préparé le même matériau que dans l'Exemple 2 avec la différence qu'une couche d'arrêt en cuivre de 0,002 mm d'épaisseur a été intercalée entre la couche intérieure et la couche extérieure. La période de s. tockage de ce matériau sans perte de soudabilité a dépassé la période de stockage de l'Exemple 2. Ce qui précède montre clairement qu'il est possi- ble d'apporter à l'invention de nombreuses modifications et variations à la lumière des informations ci-dessus. Il doit donc être bien entendu dans le cadre des revendications ci- jointes que l'invention peut être mise en oeuvre de façon différente de sa description spécifique. REVENDICAT] ONS 1. Matériau en forme de bande et/ou de filament comprenant une couche intérieure (10, 20) composée de métal, d'alliage métallique ou de métal et d'alliage métallique, ladite couche intérieure (10, 20) contenant du phosphore, et une couche extérieure (12. 22) comprenant un alliage à base de plomb, caractérisé par le fait que la teneur en phosphore de la couche intérieure (10, 20) est comprise entre 0,03 et 0.13 pour cent en poids de la couche intérieure. 2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la teneur en phosphore de la couche intérieure (10. 20) est comprise entre 0, 05 et 0,06 pour cent en poids de la couche intérieure. 3. Matériau selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé par le fait que la couche intérieure (10, 20) est prise dans le groupe composé du bronze phosphoreux et du cuivre désoxydé. 4. Matériau selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la couche extérieure (12, 22) est composée d'un alliage de plomb et d'étain. 5. Matériau selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'une couche d'arrêt (24) métallique est disposée entre la couche intérieure (20) et la couche extérieure (22). 6. Matériau selon la revendication 5. caractérisé par le fait que la couche d'arrêt (24) métallique présente une épaisseur d'au moins 0,002 millimètre. 7. Matériau selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait que le métal de la couche d'arrêt (24) métallique est prise dans le groupe consistant en nickel et en cuivre.