BE484552A - - Google Patents

Description

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  Procédé de soudure d'objets en alliages dits inoxydables. 



   Lorsqu'on procède à la soudure d'objets constitués d'un alliage rendu réfractaire à l'oxydation par l'addition d'une quantité suffisante d'un élément qui forme, à la surface de l'ob- jet, une couche d'oxyde protectrice, la présence de cette couche d'oxyde empêche parfois d'obtenir un bon assemblage. 



   Les mêmes difficultés se   présentent   évidemment pour les objets dont seule la surface consiste en un tel alliage dit inoxydable. Aussi, lorsque dans la suite du mémoire, il sera question d'objets en alliages dits inoxydables, il faudra égale- ment entendre par là les objets recouverts d'une couche inoxydable. 



   L'emploi d'un décapant pour dissoudre la couche d'oxyde qui protège contre l'oxydation, suscite en général une difficul- té: par suite de la dissolution de l'oxyde pendant la soudure, l'élément qui rend l'alliage réfractaire à l'oxydation, se dif- fuse vers la surface de l'objet, y forme de nouveau de l'oxyde   @ ---   

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 et se dissout dans le décapant. De cette manière, la surface s'appauvrit en éléments qui rendent l'alliage réfractaire à l'oxydation et, surtout dans le cas de matériaux minces, ceci peut entraîner une dimunition permanente inadmissible de la résistance à l'oxydation de l'objet.

   En outre, lorsqu'on utilise un décapant, il est difficile d'éviter que des restes de ce décapant subsistent dans la couche d'assemblage, ce qui constitue un inconvénient du point de vue mécanique; de plus la diffusion et l'oxydation du métal qui rend l'alliage réfractaire à l'oxydation se poursuivent et l'oxyde formé se dissout. 



   Ces inconvénients incitent généralement à renoncer à l'emploi de décapant. La soudure peut alors s'effectuer de la manière connue dans une atmosphère gazeuse réductrice. Cepen- dant, lorsqu'on utilise pour la soudure un alliage de cuivre, de nickel ou d'argent qu'une certaine teneur en Al ou en Be rend réfractaire à l'oxydation, pour obtenir un assemblage dit inoxydable, on se heurte à la difficulté suivante : il est dif- ficile de rendre l'atmosphère gazeuse réductrice suffisamment exempte d'oxygène pour éviter l'oxydation de l'Al ou du Be, ou d'annihiler cette oxydation. A cet effet, aux températures de soudure utilisées d'environ 1000 C, il faudrait des pressions    de vapeur d'eau relatives ---- d'environ 16-9 et 10-13. 



  PH2   
L'invention qui concerne la soudure à des objets en un alliage à base de cuivre, de nickel ou d'argent, Qu'une cer- taine teneur en Al ou en Be rend réfractaire à l'oxydation, est basée sur l'idée qu'une matière de soudure oxydable permet ce- pendant de réaliser un assemblage résistant suffisamment à l'oxydation, pour autant que l'on veille à ce que, pendant la soudure, la couche d'assemblage puisse absorber une quantité suffisante de l'élément qui communique la résistance à l'oxy- dation. 



  L'invention, basée sur l'idée émise ci-dessus, fournit 

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 un procédé pour appliquer un joint résistant à l'oxydation sur un objet constitué par un alliage à base de cuivre, de nickel ou d'argent qu'une certaine teneur en Al ou Be rend réfractaire à l'oxydation, dans lequel on soude., sans intervention d'un décapant, dans une atmosphère gazeuse réductrice, à l'aide d'une soudure oxydable également à base de cuivre de nickel ou d'ar- gent ; la température étant portée à une valeur si élevée, par exemple dans l'assemblage d'objets en alliages à base de cuivre contenant 8% d'aluminium jusqu'à 1000 C, que l'élément qui rend l'objet réfractaire à l'oxydation soit absorbé de l'objet par diffusion et dissolution superficielle, et communique à la cou- che d'assemblage une certaine résistance à l'oxydation. 



   Dans le procédé conforme à l'invention, la température de soudure est, de préférence, choisie inférieure d'environ 60 , en particulier d'environ 30 , au début du trajet de fusion de l'alliage dont est constitué l'objet, pour faciliter l'absorp- tion par la couche de soudure d'un élément qui communique la résistance à l'oxydation. Contrairement à ce qui vient d'être exposé, en soudure normale on s'efforce de limiter au minimum la température de soudure et l'on ne tient compte que de la température à laquelle l'objet soudé est exposé en service. 



   Si l'on soude à un objet en un alliage qu'une certaine teneur en Al ou en Be a rendu réfractaire à l'oxydation, et qui avant d'être mis en contact avec le métal à souder fondu, se trouve partout à l'état solide, 11 est nécessaire d'enlever, par voie mécanique ou par voie chimique, la pellicule d'oxyde superficielle, car les oxydes d'Al et de Be ne sont pas réductibles dans les atmosphères gazeuses pratiquement réalisables. 



   Suivant une autre particularité de l'invention, on peut encore améliorer notablement les résultats obtenus, en recou- vrant la surface de l'objet, après l'enlèvement de la couche d'oxyde, d'une couche d'un métal qui, pour autant qu'il puisse former de l'oxyde, peut être réduit par l'atmosphère gazeuse dans laquelle s'effectue la soudure, métal qui peut ensuite 

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 constituer un élément de l'alliage à l'aide duquel on désire réaliser l'assemblage. 



   Une telle couche métallique qui peut être en cuivre, nickel ou argent, peut s'appliquer, par voie galvanique, ou bien par cuisson, par fusion ou par un procédé analogue. 



   Lorsqu'on soude de cette manière un objet en un alliage à base de cuivre, de nickel ou d'argent qu'une certaine teneur en Al ou en Be a rendu réfractaire à l'oxydation, sur un objet qui doit sa résistance à l'oxydation à la présence de chrome, par exemple un objet en acier inoxydable, ce dernier ne suscite pas de difficultés en ce qui concerne la réduction de l'oxyde existant lorsqu'on travaille dans une atmosphère d'hydrogène fortement purifiée et, dans ce cas, il est inutile d'appliquer sur l'acier inoxydable une couche de revêtement* Ceci est attri- buable au fait qu'aux températures de soudure utilisées d'en- viron   1000 C,   l'oxyde de chrome qui rend l'alliage inoxydable, peut être réduit lorsque la pression de vapeur d'eau relative de l'atmosphère gazeuse est maintenue inférieure à environ   10-4.   



   Le métal qui, outre la couche de revêtement est néces- saire à la soudure, peut être appliqué sous forme d'autres couches de revêtement, de feuilles ou à l'état pulvérulent. 



  Eventuellement, la feuille ou la poudre peut aussi comporter une couche de revêtement. 



   L'utilisation d'un revêtement des objets inoxydables, et éventuellement du métal de soudure, offre encore un avantage: le choix de l'épaisseur et la composition du revêtement permet- tent de régler l'absorption d'éléments des objets dans la couche de soudure. 



   Il a déjà été décrit dans le brevet anglais n .540.961 une méthode pour souder des alliages de cuivre sans l'interven- tion d'un décapant ; les objets y sont recouverts à l'endroit où doit s'effectuer l'assemblage par soudure, d'une couche d'argent et sont ensuite chauffés à une température supérieure à   780 C,     @   

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 par exemple 800 C. On s'efforce par là d'obtenir pour l'assem- blage la. formation de l'eutectique cuivre-argent. En outre, le brevet anglais n .578.364 mentionne une méthode de soudure analogue, qui utilise aussi une couche d'argent pour des objets entièrement ou superficiellement constitués par un alliage de cuivre et de zinc; on y forme l'eutectique ternaire cuivre-zinc- argent, de sorte qu'il suffit de chauffer à des températures comprises entre 680 et 780 C. 



   De ces brevets il ne ressort cependant pas que ces méthodes de soudure, qui, par l'utilisation de couches métal- liques, présentent une certaine analogie avec celle d'une forme particulière de l'invention, permettent d'obtenir un assemblage par soudure, inoxydable par lui-même, d'objets en- tiérement ou superficiellement constitués d'alliages résistant à l'oxydation lorsque la pellicule d'oxyde que comportent tou- jours ces alliages, est enlevée d'avance et qu'on empêche une réoxydation par l'utilisation d'une couche de revêtement consti- tuée d'un métal non réfractaire à l'oxydation. 



   De plus, si le procédé décrit dans les brevets anglais mentionnés, était appliqué à des objets en un alliage réfrac- taire à l'oxydation, la température de chauffage utilisée ne suffirait pas pour que l'élément qui communique à l'objet sa résistance à l'oxydation soit absorbé dans le joint de soudure. 



   Aussi, contrairement à ces particularités des procédés spécifiés dans les brevets anglais, dans le procédé conforme à l'invention, on utilise des températures plus élevées, à savoir environ 
1000 C dans le cas d'un alliage de cuivre et de 8% d'aluminium. 



   Pour réaliser l'assemblage par soudure, on utilisera, de préférence, les alliages connus à base de cuivre et de zinc, de cuivre et d'argent, etc. Cependant, s'il faut établir un as- semblage entre un élément de construction en un alliage à base de cuivre, de nickel ou d'argent, qu'une teneur déterminée en   ou en   Be a rendu réfractaire à l'oxydation, et une pièce en 

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 acier inoxydable exposée pendant un temps assez long à des températures jusqu'à environ 750 C, l'absorption dans l'acier d'éléments tels que le zinc de l'alliage de cuivre, peut af- fecter les propriétés de l'acier; d'autre part, des alliages contenant beaucoup d'argent, sont, en général, peu recomman- dables, parce que l'oxygène se diffuse facilement à travers l'argent, même lorsque l'alliage comporte de l'Al ou du Be. 



  Dans de tels cas, il est avantageux d'utiliser, pour la sou- dure, des alliages qui ne contiennent pas ces métaux nuisibles ou qui n'en contiennent que de minimes   quantité.s.   Des alliages particulièrement indiqués sont les alliages de cuivre ou de nickel contenant 10 à 35% de manganèse comme élément destiné à abaisser le point de fusion. 



   Lorsqu'on utilise pour la soudure un alliage conte- nant du manganèse, il est avantageux de protéger le matériel de soudure, qui est alors de préférence utilisé sous forme de feuil- le, à l'aide d'un revêtement de métal, tel qu'indiqué ci-dessus pour les objets à souder, contre la trop forte absorption d'oxy- gène par le manganèse. 



   EXEMPLES      
1.- Deux objets en un alliage de euivre et de 8% d'alu- minium (début du trajet de fusion   1033 C)   sont débarrassés à l'endroit où ils doivent être assemblés, de leur pellicule d'oxyde, et on les recouvre d'une couche de nickel de 5 microns. 



  Ensuite, on interpose une feuille de laiton (63% de cuivre et 37% de zinc) d'une épaisseur de 100 microns et on comprime l'ensemble. Dans l'hydrogène pur, on porte, en 3 minutes, la température jusqu'à environ 1000 C, et, en maintenant cette tem- pérature pendant environ 2 minutes, on obtient une bonne soudure réfractaire à l'oxydation qui s'homogénéise à la température d'utilisation de 750 C. 

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     2.-     Un   objet en un alliage de cuivre et de 8% d'alumi- nium, est recouvert localement, après l'enlèvement de l'oxyde superficiel, d'une couche de nickel de 5 microns.   Un   objet en acier inoxydable (18% de Cr, 8% de Ni, des traces de Nb, et le reste du Fe), est appliqué, avec interposition d'une feuille en un alliage de cuivre, à 20% de manganèse, de 100 microns d'épais- seur, contre l'objet précité en alliage de cuivre et d'aluminium. 



  La température est ensuite portée, en quelques minutes, à   1000 C,   et est maintenue pendant deux minutes. L'assemblage ainsi ob- tenu, devenu réfractaire à l'oxydation par l'absorption d'al, peut résister à une température de régime de 750 C. Eventuelle- ment, on peut appliquer sur l'acier inoxydable, avant la sou- dure, une couche de métal non réfractaire à l'oxydation, par exemple une couche de cuivre de 5 microns, tandis que la feuil- le de soudure peut être   recouverte,   sur ses deux faces, d'une mince couche de cuivre.

Claims (1)

1. RESUME 1) Procédé de réalisation d'une soudure réfractaire à l'oxydation sur un objet entièrement ou superficiellement en un alliage à base de cuivre, de nickel ou d'argent, qu'une certaine teneur en Al ou en Be a rendu réfractaire à l'oxydation, par chauffage dans une atmosphère gazeuse, caractérisé en ce que l'objet débarrassé de sa pellicule d'oxyde est soudé, à l'aide d'une soudure non réfractaire à l'oxydation, également à base de cuivre, de nickel ou d'argent, et que la température est portée à une valeur telle que, par diffusion et dissolution superficiel- le, l'élément qui rend l'alliage réfractaire à l'oxydation, est absorbé dans la couche d'assemblage et rend celle-ci réfrac- taire à l'oxydation;} ce procédé pouvant présenter en outre les particularités suivantes prises séparément ou en combinaison:

   <Desc/Clms Page number 8> a) la soudure s'effectue à une température inférieure de moins de 60 , en particulier d'environ 30 , au début du trajet de fusion de l'alliage dont est constitué l'objet; b) la surface de l'objet débarrassée de sa pellicule d'oxyde, est recouverte d'une couche protectrice constituée par un métal, qui, pour autant qu'il puisse former de l'oxyde, peut être réduit par l'atmosphère gazeuse dans laquelle s'effectue la soudure, ce métal pouvant devenir un composant de l'alliage utilisé pour la soudure,après quoi on ajoute le métal éventuelle- ment encore requis pour la formation de cet alliage à l'endroit de la soudure et on procède finalement au chauffage que nécessite la soudure;

   c) l'absorption d'éléments des objets dans la couche de soudure et inversement se détermine par le réglage de l'épaisseur et de la composition de la couche métallique de revêtement appli- quée sur les objets à souder et éventuellement sur le métal uti- lisé pour la soudure; d) la couche de revêtement est constituée par du cuivre, du nickel ou de l'argent; e) l'assemblage par soudure est réalisé entre un objet en un alliage à base de cuivre, de nickel ou d'argent qu'une teneur déterminée en Al ou en Be rend réfractaire à l'oxydation, et une pièce en acier inoxydable, à l'aide d'un alliage de sou- dure à base de cuivre ou de nickel, qui contient environ 10 à 35% de manganèse comme élément abaisseur du point de fusion.

   2) Objets soudés suivant le procédé spécifié sous 1.