1. Matériau de brasage
(1) Le titane et ses alliages de base sont rarement brasés avec de la soudure tendre. Les métaux d'apport utilisés pour le brasage sont principalement à base d'argent, d'aluminium, de titane ou de zirconium-titane.
La brasure à base d'argent est principalement utilisée pour les composants dont la température de fonctionnement est inférieure à 540 °C. Les joints brasés avec de l'argent pur présentent une faible résistance, sont sujets à la fissuration et offrent une faible résistance à la corrosion et à l'oxydation. La température de brasage de la brasure Ag-Cu est inférieure à celle de l'argent, mais son mouillage diminue avec l'augmentation de la teneur en cuivre. La brasure Ag-Cu contenant une faible quantité de lithium améliore le mouillage et le degré d'alliage entre la brasure et le métal de base. La brasure Ag-Li se caractérise par un point de fusion bas et une forte réductibilité. Elle convient au brasage du titane et des alliages de titane sous atmosphère protectrice. Cependant, le brasage sous vide pollue le four en raison de l'évaporation du lithium. Le métal d'apport Ag-5Al-(0,5 ~ 1,0)Mn est privilégié pour les composants en alliage de titane à parois minces. Le joint brasé présente une bonne résistance à l'oxydation et à la corrosion. La résistance au cisaillement des joints en titane et en alliage de titane brasés avec un métal d'apport à base d'argent est présentée dans le tableau 12.
Tableau 12 : Paramètres du procédé de brasage et résistance des joints en titane et en alliages de titane
La température de brasage de la brasure à base d'aluminium est basse, ce qui évite la transformation de phase β de l'alliage de titane et simplifie le choix des matériaux et des structures des dispositifs de brasage. L'interaction entre le métal d'apport et le métal de base est faible, et la dissolution et la diffusion sont limitées. La bonne plasticité du métal d'apport facilite son assemblage avec le métal de base, ce qui la rend particulièrement adaptée au brasage de radiateurs en alliage de titane, de structures en nid d'abeille et de structures stratifiées.
Les flux à base de titane ou de zirconium-titane contiennent généralement du cuivre, du nickel et d'autres éléments qui peuvent diffuser rapidement dans la matrice et réagir avec le titane lors du brasage, entraînant la corrosion de la matrice et la formation d'une couche fragile. Par conséquent, la température et le temps de maintien du brasage doivent être strictement contrôlés, et ces flux sont à proscrire pour le brasage de structures à parois minces. La brasure B-Ti48Zr48Be est un exemple typique de brasure TiZr. Elle présente une bonne mouillabilité sur le titane et le métal de base ne présente aucune tendance à la croissance des grains lors du brasage.
(2) Métaux d'apport de brasage pour le zirconium et les alliages de base Le brasage du zirconium et des alliages de base comprend principalement le b-zr50ag50, le b-zr76sn24, le b-zr95be5, etc., qui sont largement utilisés dans le brasage des tubes en alliage de zirconium des réacteurs nucléaires.
(3) Le flux de brasage et l'atmosphère protectrice du titane, du zirconium et des alliages de base donnent des résultats satisfaisants sous vide et sous atmosphère inerte (hélium et argon). Pour le brasage sous protection argon, il convient d'utiliser de l'argon de haute pureté et le point de rosée doit être inférieur ou égal à -54 °C. Un flux spécial contenant du fluorure et du chlorure de sodium, de potassium et de lithium est nécessaire pour le brasage à la flamme.
2. Technologie de brasage
Avant le brasage, la surface doit être soigneusement nettoyée, dégraissée et débarrassée de sa couche d'oxyde. Les couches d'oxyde épaisses doivent être éliminées par voie mécanique, par sablage ou par bain de sels fondus. Les couches d'oxyde minces peuvent être éliminées dans une solution contenant 20 à 40 % d'acide nitrique et 2 % d'acide fluorhydrique.
Le titane (Ti), le zirconium (Zr) et leurs alliages ne doivent pas entrer en contact avec l'air lors du brasage. Le brasage peut être réalisé sous vide ou sous atmosphère inerte. On peut utiliser le chauffage par induction haute fréquence ou le chauffage sous atmosphère protectrice. Le chauffage par induction est la méthode la plus adaptée aux petites pièces symétriques, tandis que le brasage au four est plus avantageux pour les composants de grande taille et complexes.
Le Ni, le Cr, le W, le Mo, le Ta et d'autres matériaux seront sélectionnés comme éléments chauffants pour le brasage du Ti, du Zr et de leurs alliages. L'utilisation d'éléments chauffants en graphite exposé est proscrite afin d'éviter la pollution par le carbone. Le dispositif de brasage sera fabriqué dans un matériau présentant une bonne résistance mécanique à haute température, un coefficient de dilatation thermique similaire à celui du Ti ou du Zr et une faible réactivité avec le métal de base.
Date de publication : 13 juin 2022