Procédé d'assemblage d'un corps céramique avec un corps métallique. La présente invention est relative à un procédé d'assemblage d'un corps céramique avec un .corps métallique.
On a déjà proposé d'assembler des corps métalliques et des matières céramiques en appliquant par la cuisson de fines couches métalliques sur les corps céramiques, en ren forçant ensuite ces couches par électrolyse ou par jets pulvérisés et en fixant alors seule ment le corps métallique sur cette couche .de métal renforcée, par exemple à l'aide d'une soudure.
Ce procédé est long et coûteux, et il pré sente l'inconvénient que de cette manière il n'est pais possible d'appliquer irréprochable ment, à des endroits déterminés, des soudures difficilement fusibles, à l'aide d'un chalu meau, car par l'emploi de ce procédé la sou dure se répand sur tout le corps céramique et y forme un dépôt. Il y a d'ailleurs le risque que le corps céramique éclate sous l'influence de la haute température locale produite par le chalumeau.
Ce risque est supprimé dans le procédé se lon l'invention parce que le chauffage com mun du corps céramique du métal de liaison et du corps métallique a lieu jusqu'au point de fusion dudit métal de liaison et qu'après seulement ce métal est porté à la fusion en prolongeant le chauffage. Ce préchauffage commun .empêche l'éclatement du corps céra mique.
Du fait que l'on continue de chauffer uniquement le métal de liaison, on obtient le résultat que seulement les parties du corps céramique se trouvant au voisinage immédiat du métal de liaison subissent un supplément de chauffage par conductibilité et radiation. Il a été démontré que lorsqu'on procède de cette manière, le métal de liaison liquéfié ne se répand pas sur les parties du corps céra mique qui, elles, n'ont été que préchauffées.
L'emploi d'une soudure fondant à basse température qui, en soi, serait naturel, ne convient pourtant pas non plus lorsqu'on dé sire un assemblage particulièrement dur et ré- sistant à la chaleur, entre la matière céra mique, par exemple du verre et du métal.
L'invention résout le problème de la ma nière suivante: Après avoir réuni en bonne po sition le corps céramique avec le corps métal lique avec lequel il -s'agit de l'assembler, on place au point ou aux points d'assemblage un métal de liaison qui fond entre 900 et 1100 C;
les parties à assembler, ensemble avec le métal de liaison, sont ensuite chauf fées jusqu'au point de fusion de ce dernier, et puis on .continue de chauffer le métal de liaison seul, jusqu'à ce qu'il se liquéfie, par exemple à l'aide de courants de haute fré quence, de sorte que ce métal de liaison, en fondant, forme, par exemple, entre le corps céramique et le corps métallique une bague liquide, par laquelle .les plus petits creux en tre les parties à assembler seront remplis.
Le métal de liaison ne s'attache pas seulement so lidement au métal, mais il peut aussi pénétrer dans les pores de la matière céramique, de sorte qu'il se forme entre les deux une couche intermédiaire qui passe graduellement de l'une à l'autre matière. L'assemblage produit de cette façon peut être si solide qu'en cas de destruction violente d'un corps ainsi fabriqué, la rupture n'a jamais lieu à l'endroit même de l'assemblage, mais le métal de liaison ar rache avec lui un morceau de la matière cé ramique.
Comme métal de liaison, on peut em ployer, par exemple, un alliage composé d'ar gent, de cuivre et de fer. On a trouvé qu'un alliage contenant 65,170/' d'argent, 25 % :de cui vre et 1015 de fer, par exemple, était parti culièrement favorable.
Un autre métal de liaison que l'on pour rait, par exemple, employer et qui, dans cer tains cas, est supérieur à l'alliage d'argent. de cuivre et de fer ci-dessus décrit, consista en un alliage d'argent et de cuivre, pouvant aussi être additionné suivant le cas de béryl lium en faible proportion. Un tel alliage pourrait, par exemple,
servir à l'assemblage des électrodes de bougies d'allumage avec leurs corps isolants et en outre pour le mon tage de corps céramiques sur certaines parties de moteurs Diesel et sur d'autres corps mé talliques chauffés à haute température.
L'al liage argent-cuivre présente d'ailleurs l'avan tage d'une fluidité extraordinairement grande à une température d'envron <B>980',</B> et dans cet état il se lie excessivement bien avec des matières céramiques, puisqu'il peut remplir les pores les plus fins. La proportion de mé lange des deux composants pourra être choi sie à volonté dans .de larges limites; on a trouvé pratique entre autres un mélange de 75 à 80 % d'argent et de 25 à 20 % de cuivre, par exemple.
On pourrait aussi employer, par exemple, un alliage d'argent et de cuivre additionné d'un faible pourcentage de poudre d'acier, ce qui en augmente la dureté.
L'addition à l'alliage d'argent et de cui vre, de béryllium par quantités relativement faibles peut être particulièrement avanta geuse, car elle élève la température de fu sion à 1050-1100' C et rend l'alliage boni- fiable, de façon que, refroidi lentement, il de vient dur comme de l'acier. Dans le procédé suivant l'invention un refroidissement lent. des corps assemblés, en vue d'éviter que les corps céramiques n'éclatent, est d'ailleurs dé sirable.
On pourrait donc toujour procéder à. un refroidissement .lent, même si, selon la forme et la matière céramique, il n'est pas nécessaire dans le cas de l'alliage qui vient d'être indiqué afin. de bonifier celui-ci. On a trouvé, par exemple, qu'un alliage composé de 80 % de cuivre, 15 % d'argent et 5 % de béryllium était avantageux dans ces cas.
D'autres alliages que l'on pourrait, par exemple, employer comme métaux de liaison sont ceux composés principalement d'argent avec une addition de cadmium, mais qui peu vent aussi contenir en outre un alliage de cui vre et de fer, ou de l'un seul de ces métaux. Cette sorte d'alliages présente l'avantage d'un point de fusion relativement bas se trouvant toutefois au-dessus de<B>900'</B> C.
Ces alliages d'un autre côté sont excessivement fluides, de sorte qu'ils peuvent s'introduire parfaitement dans les pores de la matière céramique et s'unissent avec elle de façon homogène et so- lide. Ils se solidifient en outre sans pores, ce qui est d'une grande importance dans le cas où l'assemblage à. établir entre le corps métal lique et le corps céramique doit être étanche au vide, comme cela est nécessaire, par .exem ple, avec des ustensiles chimiques, ou bien étanche à la pression comme dans des bougies d'allumage.
Lorsque dans une forme d'exé cution du procédé selon l'invention, on em ploie pour la liaison du corps céramique avec le corps métallique une pièce de métal de liai son -de dimensions assez grandes, la solidifi cation sans pores présente une importance particulière. Dans ce cas, on pourra employer un ide ces alliages au cadmium et on pourra. alors pratiquer directement par l'usinage de l'alliage de liaison des changements de forme de la pièce d'alliage solidifié, et y pratiquer, par exemple, des forures ou des trous filetés. De plus, ces alliages de liaison présentent une tendance à l'oxydation relativement faible.
L'addition de cadmium influe déjà en quan tité proportionnellement minime sur la pro priété des alliages. On pourrait employer, par exemple, un alliage d'argent et de cad mium, la teneur en cadmium étant de 2 à 25%, ou un alliage d'argent, de cuivre et de cadmium, la teneur en cadmium étant de 2 à. 25%. On pourrait aussi employer, par exemple, un alliage de cuivre, d'argent, de fer et de cadmium, la teneur en cadmium étant de 2 à 25 %.
Dans la plupart des cas on pourrait s'en tirer avec des alliages dont la teneur en cadmium se tient entre 2 et 12,5 % ; si l'on dépasse cette dernière proportion, il se produira, selon les autres composants d'al liage en présence, un abaissement du point de fusion, ,dans le plus grand nombre de cas in désirable. On pourrait aussi utiliser, par exemple, un alliage d'argent et de cadmium, un alliage d'argent, de cuivre et de cadmium, ou un alliage d'argent, de cuivre, de fer et de cadmium, la teneur en cadmium étant dans ces trois cas au-dessous de 12,5 l o.
On pour rait, pour favoriser la solidification sans pores, utiliser, par exemple, comme métal de liaison, un alliage fondu dans le vide.
Voici comment on pourrait, par exemple, mettre le procédé selon l'invention en pra tique: le corps céramique et le corps métal lique à assembler avec lui sont d'abord dispo sés dans la bonne position l'un par rapport à l'autre, de façon qu'au point d'assemblage il reste entre eux un intervalle. Cet intervalle peut se créer par façonnage convenable (évi demment au tour, surfaces coniques, fentes dans la partie céramique, nervures, entailles, rainures, etc., dans les parties métalliques ou dans la matière céramique). En même temps ou ensuite le métal de liaison est porté sur le corps de métal, à l'endroit- d'assemblage ou au-dessus de cet endroit, préférablement sous forme de petites bagues ou de bouts de tube.
Ces parties maintenues ensemble sont ensuite chauffées préalablement dans un four élec trique ou autre appareil de chauffage appro prié,<B>à</B> la température du point de fusion du métal de liaison. Puis, on continue de chauf fer les parties métalliques afin d'obtenir la fusion du métal de liaison, cela rapidement et par à-coups, par exemple au moyen de cou rants électriques.
Cela pourra se faire, par exemple, d'une manière particulièrement sim ple et efficace à l'aide de bobines à haute fréquence qui, sans aucune connexion avec les parties métalliques, sont glissées sur celles-ci et y engendrent - mais particulièrement dans le métal de liaison sous forme de bague fermé - des courants de Foucault à haute fréquence, qui, en un temps très court, pro duisent la chaleur de fusion nécessaire.
Par ce moyen, les parties métalliques sont très Ta pidement chauffées pour obtenir la fusion- du métal de liaison (chaleur du rouge), ledit mé tal fond alors et forme une bague liquide en tre le corps céramique et le corps métallique, le métal liquide remplit les plus petits creux entre la matière céramique et le corps métal lique, en pénétrant dans la structure de la pre mière et en s'attachant solidement au corps métallique, sans s'en écarter et se répandre loin. sur la matière céramique.
Pour faciliter l'entrée en fusion du métal, on élargit conve nablement coniquement vers le haut, à l'en droit d'assemblage, la forure du corps céra mique dans laquelle on introduit le corps mé- tallique, en forme de tige par exemple, ou bien on ménage dans le corps céramique une rainure spéciale ou autre creux semblable.
Le chauffage du métal de liaison pourra se faire aussi par d'autres moyens que par l'électricité.
Par addition d'une faible quantité de fon dant, par exemple d'acide borique, on pourra favoriser l'uniformité du répandage .du métal de liaison et activer encore un peu tout le processus. Après le refroidissement, les corps céramique et métallique se trouveront assem blés de façon @à fermer au vide hermétique ment.
Par ce procédé, on peut, par exemple, as sembler simultanément plusieurs corps métal liques avec un corps céramique, -omme, par exemple, plusieurs tiges de support d'un tube à électrons avec un socle céramique. On pour rait ainsi dans une seule phase de travail fixer par fusion tout un système de conduc teurs d'électrodes quelque compliqué qu'il soit.
On pourrait aussi attacher par soudage au métal de liaison :d'autres corps métalliques, par exemple une tige de cuivre ou d'autres pièces semblables. Le procédé peut être em ployé, par exemple, pour assembler des tiges, chevilles, tubes, boulons, etc.
métalliques, de toutes dimensions avec des corps céramiques et vice versa, et il est avantageux pour di verses branches de fabrication (axes de con densateurs, bougies d'allumage, commuta teurs, fiches de raccordement, prises de cou rant, etc.) pouvant se prêter à la fabrication en masse, et avant tout parce qu'il laisse le corps céramique, après le refroidissement, presque libre de tension, et que ce corps pourra plus tard, sans risque de formation de crevasses, être chauffé de nouveau.
Ceci a de l'importance dans des cas où il s'agit de fixer, par exemple, à un récipient à vide céramique un tuyau formant avec ce récipient un joint étanche au vide par la voie duquel le récipient est vidé d'air en chauffant.
Le dessin. annexé illustre, à titre d'exem ple, deux formes d'exécution du procédé selon l'invention. Fig. 1 montre schématiquement un socle céramique avec tige de support métallique, avant l'assemblage; Fig. 2 montre ce corps. après son assem blage avec la tige; Fig. 3 représente l'assemblage d'une boîte de prise de contact métallique avec un corps isolant céramique.
Dans les fig. 1 et 2, 1 est le socle céra mique à travers le trou 2 duquel on a fait passer la tige de support métallique 3. Le trou est évasé en haut .coniquement vers l'exté rieur en 4. Sur la tige de support 3 est poussé un corps annulaire 5 en métal de liaison.
Une fois l'ensemble amené à la température de fu sion du métal de liaison, on place par-dessus la tige et ledit métal une bobine à haute fré quence 6; lorsque la bobine est mise sous ten sion, la tige de support et le métal de liaison seront au bout d'un temps très court chauffés suffisamment pour que le métal de liaison fonde, lequel coule ensuite dans le trou 2 et dans l'évasement conique 4 entre la tige de support et la matière céramique, en les as semblant solidement après refroidisseutent.
Dans la fig. 3, 7 est le corps céramique. lequel est destiné à recevoir une boîte de prise de courant métallique 8 avec forure 9 pour la fiche. L'assemblage s'établit par introduction du métal de liaison, fondu 10 qui remplit tout le joint annulaire entre les corps 7 et 3.