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Feuille composite d'aluminium ou d'alliage d'aluminium.
Cette invention concerne des feuilles d'aluminium ou d'al- liage d'aluminium, qui sont recouvertes d'un métal de brasure.
Il est déjà connu que des feuilles composites ont été constituées par de l'aluminium ou un alliage d'aluminium recou- vert d'un métal de brasure consistant en du silicium et de l'alu- minium en proportions telles que l'on obtient un alliage de re- vêtement à bas point de fusion. Un tel matériau peut être brasé soit au four ou dans des bains de flux, mais avec un tel produit l'emploi d'un flux de brasage est essentiel. Il est connu égale- ment que l'on peut utiliser un alliage de brasage constitué de silicium et d'aluminium essentiellement comme décrit ci-dessus comme soudure de brasage. Dans ces cas également l'emploi d'un flux de brasage et de hautes températures est nécessaire.
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Avec la technique ci-dessus les températures en jeu sont élevées et lorsqu'on réduit par une addition d'un troisième mé- tal les points de fusion des alliages à base de silicium et d'a- luminium, le métal résultant devient si fragile qu'il ne peut su- bir les traitements de laminage.
En conséquence, dans le cas de feuilles d'alliage d'alumi- nium recouvertes par l'eutectique silicium-aluminium le nombre d'alliages qui peuvent être assemblés par cette méthode est li- mité à ceux ayant des points de fusion supérieurs aux températu- res de brasure qui doivent être employées.
La présente invention a pour objet de fournir un type nouveau ou amélioré de feuille composite d'aluminium ou d'allia- ge d'aluminium dans lequel une paire de telles feuilles peuvent être brasées ensemble très rapidement sans emploi de flux de bra- sage et sans les autres inconvénients rencontrés dans l'emploi d'un métal de brasure constitua de silicium et d'aluminium et dans lequel le métal de brasure utilisé présente une zone de tem- pérature dans laquelle le métal est plastique, zone qui est suffi- samment large pour permettre une éxécution facile de l'opération de brasure et dans laquelle la température supérieure de la zone de fusion, c'est-à-dire, le domaine dans lequel le métal de bra- sure est plastique par opposition à l'état complètement liquide,
est suffisamment basse que pour permettre aux feuilles composites d'être utilisées avec succès dans les opérations de brasure pour des buts métallurgiques dans lesquels la température maximum que l'on peut atteindre sans danger est relativement limitée.
La présente invention est basée sur le fait que le zinc et l'aluminium for'nent un eutectique à 96 % de zinc, eutectique qui a un point de fusion de 382 C., de sorte que pour un alliage constitué de 90 % de zinc et 10 % d'aluminium la température du solidus de cet alliage- est supérieure au point de fusion de l'eu- tectique qui est de 382 C., la température du liquidus pour cet
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alliage étant approximativement 425 C., c'est-à-dire, l'alliage a une zone de fusion de quelque 43 Centigrade.
Un tel domaine de fusion est amplement suffisant pour des opérations de brasure mais la température du liquidus, c'est-à- dire, la température supérieure du domaine de fusion, est préci- sément trop élevée pour la sécurité- dans certaines opérations de brasure pour des buts métallurgiques et avec une teneur en zinc plus faible la température du liquidus serait encore plus haute que la valeur correspondant à une teneur en zinc de 90 %.
Si l'on augmente la teneur en zinc au-dessus de 90 % vers l'eutectique de 96 % de zinc, la température du liquidus tombe de façon continue de sorte que la zone de fusion c'est-à-dire le domaine dans lequel l'alliage zinc aluminium est plastique, est réduite progressivement jusqu'à ce que pour une teneur en zinc de 95% la température du liquidus devienne approximative- ment de 3890 C. à 390 C., donnant une zone de fusion de quelque 7 à8 Centigrade, zone de fusion qui est considérée- comme prci- sément insuffisante pour exécuter avec une facilité convenable des opérations de brasure.
Avec ces considérations à l'esprit et en vue l'objet men- tionné plus haut, suivant la présente invention nous proposons une feuille composite de métal comprenant une feuille d'aluminium ou d'alliage d'aluminium pourvue d'un revêtement d'un métal de bra- sure consistant en un alliage de zinc et d'aluminium renfermant plus de 90 % de zinc mais moins de 95 % de zinc.,
En recouvrant la feuille d'une couche de métal de brasure ayant une telle composition, la température supérieure de fusion du métal de brasure, c'est-à-dire la température- du liquidus, ne dépasse jamais la température maximum qui peut être employée avec sûreté dans certaines opérations métallurgiques, c'est-à-dire, la température supérieure de fusion du métal de brasure est toujours en-dessous de la température supérieure de 4250 C.
signalée plus
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haut tandis que en même temps la zone minimum de fusion corres- pondant à la teneur en zinc maximum est toujours plus grande que la zone de fusion correspondant à une teneur en zinc de 95% que, comme dit plus haut, nous avons trouvée précisément insuf- fisante pour exécuter la brasure avec une facilité convenable et avec l'assurance qu'un brasage satisfaisant peut être obtenu.
En fait, nous trouvons que le mieux est de travailler a- vec une limite supérieure pour la teneur en zinc du métal de bra- sure ne dépassant pas 94 % parce que cela donne une plus grande zone de fusion pour le métal de brasure, et en fait notre limte supérieure préférée pour la teneur en zinc est aussi basse que 92 %
Sous ce rapport, il faut noterque, lorsque la teneur en zinc de l'alliage continue à croître au-delà de 90 %, la tera- ture du liquidus, c'est-à-dire la température supérieure de fusion continue à descendre. Par exemple, avec- 91 % de zinc la tempéra- ture du liquidus est approximativement 417 C. A 92 % de zinc la température du liquidus est approximativement 409 C.
A 93,5 % de zinc la température du liquidus est approximativement 399 C., la température du solidus restant dans chaque cas à 382 C., de sor- te que bien que la zone de fusion diminue quand la teneur en zinc augmente cette zone reste encore relativement importante.
On notera en outre que la composition du métal de brasure de la feuille composite est telle qu'elle se situe du côté de l'aluminium de l'eutectique considéré plus haut, et en conséquen- ce le métal de brasure quand il est fondu exerce une action dis- solvante relativement faible sur la feuille d'aluminium ou d'al- liage d'aluminium.
Si, d'autre part, le métal de brasure avait une composition se situant du côté du zinc de l'eutectique considéré ci-dessus, par exemple, une teneur en zinc de 98 à 99 %, si des températures anormalement élevées étaient appliquées pendant l'o- pération de brasure une diffusion importante de zinc dans la feuil-
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le d'aluminium ou d'alliage d'aluminium serait susceptible de se produire avec comme conséquence un efet nuisible sur la feuille d'aluminium ou d'alliage d'aluminium, particulièrement là où,com- me le préconise la présente invention, la feuille constitue la feuille de base sur laquelle le métal de brasure est appliqué.
Le métal de brasure est de préférence- préparé par fusion de l'aluminium et addition du zinc à ce dernier et ensuite par agitation du mélange, et le métal est de préférence appliqué sur la feuille d'aluminium ou d'alliage d'aluminium par un traitement, de laminage à chaud qui est suivi d'un traitement de laminage à froid.
La feuille d'aluminium ou d'alliage d'aluminium peut être recouverte du métal de brasure sur l'une ou les deux faces sui- vant l'application particulière à laquelle elle estdestiné, et lorsque l'une des faces de la feuille d'aluminium ou d'alliage d'aluminium est ainsi recouverte la face opposée peut être revê- tue d'une mince couche d'un métal offrant une plus grande résis- tance à la corrosion constitué par de l'aluminium pur.
Les alliages de brasures décrits ont des points de fusion beaucoup plus bas que ceux des alliages connus utilisés comme métal de brasure pour l'assemblage de pièces en aluminium et al- liage d'aluminium, et ne sont pas sujets à l'objection que le film d'alumine normalement présent sur les alliages d'aluminium empêche l'assemblage des matériaux en l'absence d'un flux.
De tels alliages de brasure peuvent être appliqués par la- minage par les méthodes connues sur beaucoup d'alliages d'alumi- nium de plus grande résistance, et de telles feuilles composites peuvent être brasées l'une à l'autre de façon très satisfaisante simplement par l'application de chaleur et de pression ou de cha- leur et de vibration. Les joints, effectués de la manière décrite ci-dessus, sont solides et ductiles, et des essais de corrosion ont montré que de tels joints ne risquent pas de se rompre dans
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des conditions d'emploi normales.
Les feuilles d'aluminium ou d'alliage d'aluminium peuvent être soudées l'une à l'autre par brasure par résistance soit (celles comportent uniquement le revêtement du métal de brasure ou en plus la couche d'aluminium pur et l'opération de brasure peut être exécutée en plaçant les feuilles entre, ou en les pas- sant entre, les électrodes d'une machine à souder par points ou au galet, les faces respectives de chaque feuille revêtue du métal de brasure étant en contact l'une avec l'autre. Les feuil- les peuvent être brasées ensemble à une température et par con- séquent à une densité de courant beaucoup plus basse que cela ne serait nécessaire dans la soudure de feuille d'aluminium ou d'alliage d'aluminiumquin'est pas recouverte d'un revêtement de la manière indiquée.
L'adhésion des surfaces en contact est normalement faci- litée, dans l'assemblage d'alliages d'aluminium, par application d'un flux, dont les compositions convenables sont connues dans l'industrie, mais dans beaucoup d'applications l'emploi d'un tel flux est désavantageux par suite de la difficulté de l'en- lèvement du résidu de flux (qui tend à favoriser la corrosion) après l'opération de brasure. Dans la méthode préférée, une pres- sion mécanique suffisante est appliquée entre les électrodes en même temps que le chauffage des matériaux pour assurer un con- tact moléculaire direct entre les revêtements de métal de bra- sure de chacune des feuilles à souder.
Dans un exemple particulier, un métal de brasure fut préparé par fusion d'aluminium et addition à ce dernier de zinc en quantité telle pour produire une composition résultante con- sistant en 90,5 % de zinc, le reste étant l'aluminium. Le mélange fut agité pendant l'addition du zinc à l'aluminium et l'alliage de brasure résultant fut appliqué par laminage sur une feuille d'aluminium de la manière décrite ci-dessus.
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L'alliage de brasure ainsi produit a une température de liquidus de 421 C et une zone de fusion de 39 C.
Dans une autre exemple, l'alliage de brasure fut préparé de la même manière, de façon à obtenir un alliage ayant une te- neur en zinc de 92%, alliage qui a une température de liquidus de 409 C et une zone de fusion d'environ vingt sept degrés Centi- grades
Comme exposé ci-dessus, l'avantage principal d'une feuille composite conforme à la présente invention est qu'elle convient particulièrement pour la brasure lorsque la température maximum de brasure qui peut être utilisée sans danger est limitée, comme par exemple, dans des opérations de brasure pour des buts métal- lurgiques.
Par exemple, dans les cas où les propriétés d'un al- liage seraient sérieusement affectées par un chauffage de ce dernier à une température dépassant la température de liquidus des métaux de brasure rentrant dans le domaine particulier de composition auquel la présente invention est limitée.
Plusieurs autres avantages relatifs à l'emploi de feuilles composites de métal conformes à cette invention sont les suivants:
Non seulement la quantité de chaleur nécessaire pour les opérations de brasure et par suite la densité de courant sont réduites par la température beaucoup plus basse qui est seule- ment nécessaire dans ce cas, mais comme la masse de matière en- tre les électrodes n'est pas fondue, le revêtement de métal de brasure étant seul fondu, et partiellement seulement, la chaleur absorbée sous forme de chaleur latente de fusion est fortement réduite.
Enmoutre, l'aluminium a une conductivité thermique élevée.
Une grande partie de la chaleur produite dans la région entre les électrodes est éliminée dans le métal environnant, et est rayonnée partiellement par sa surface. La proportion de chaleur perdue de cette manière est considérablement inférieure à celle
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observée à la température plus élevée de la soudure ordinaire.
Un second avantage résultant de l'emploi de la méthode est que les empreintes marquées sur les faces extérieures des feuilles, dues à la pression appliquée sur les électrodes, peu- vent être réduites ou même entièrement évitées et comme consé- quence, on évite ce que l'on appelle couramment et "pickup". une contamination progressive des têtes d'électrodes due à l'adhérence sur celles-ci d'aluminium, inconvénient nécessitant des arrêts périodiques et prolongés au cours du travail prati- que pour nettoyage et affûtage des têtes d'électrodes.
Ces avantages résultent du fait que les électrodes com- priment des surfaces solides, alors que, dans la brasure ordi- naire par résistance, la pression est exercée sur un système qui, pendant que se forme la soudure, est constitué d'une croûte plastique recouvrant une zone fondue sous-jacente.
REVENDICATIONS.
1.- Feuille de métal composite comprenant une feuille d'aluminium ou d'alliage d'aluminium qui est pourvue d'une cou- che appliquée d'un métal de brasure consistant en un alliage de zinc et d'aluminium renfermant plus de 90 % mais moins de 95% de zinc.