Les métaux précieux désignent principalement l'or (Au), l'argent (Ag), le platine (Pt) et d'autres matériaux présentant une bonne conductivité électrique et thermique, une bonne résistance à la corrosion et un point de fusion élevé. Ils sont largement utilisés dans l'équipement électrique pour la fabrication de composants de circuits ouverts et fermés.
(1) Caractéristiques du brasage : les métaux précieux, en tant que matériaux de contact, présentent généralement une zone de brasage réduite. Il est donc impératif que le métal de la soudure possède une bonne résistance aux chocs, une haute résistance mécanique, une certaine résistance à l’oxydation et qu’il puisse résister aux attaques par arc électrique, sans toutefois altérer les caractéristiques des matériaux de contact ni les propriétés électriques des composants. La zone de brasage étant limitée, tout débordement de soudure est proscrit et les paramètres du procédé de brasage doivent être rigoureusement contrôlés.
La plupart des méthodes de chauffage peuvent être utilisées pour braser les métaux précieux et leurs contacts. Le brasage à la flamme est souvent employé pour les pièces de contact de grande taille ; le brasage par induction convient à la production en série. Le brasage par résistance peut être réalisé avec une machine à souder par résistance classique, mais il est nécessaire de choisir un courant plus faible et un temps de brasage plus long. Un bloc de carbone peut servir d'électrode. Lorsqu'il est nécessaire de braser simultanément un grand nombre de pièces de contact ou de braser plusieurs contacts sur une même pièce, le brasage au four est indiqué. Le brasage des métaux précieux par les méthodes classiques à l'air libre donne des joints de qualité médiocre, tandis que le brasage sous vide permet d'obtenir des joints de haute qualité sans altérer les propriétés des matériaux.
(2) L'or et ses alliages sont utilisés comme métaux d'apport pour le brasage. Les métaux d'apport à base d'argent et de cuivre sont principalement utilisés pour le contact, assurant ainsi la conductivité du joint brasé et une bonne mouillabilité. Si les exigences de conductivité du joint sont satisfaites, on peut utiliser des métaux d'apport contenant du Ni, du Pd, du Pt ou d'autres éléments, ainsi que des métaux d'apport à base de nickel, d'alliage de diamant et présentant une bonne résistance à l'oxydation. Si l'on choisit un métal d'apport Ag-Cu-Ti, la température de brasage ne doit pas dépasser 1000 °C.
L'oxyde d'argent qui se forme à la surface de l'argent est instable et se brase facilement. Le brasage de l'argent peut être réalisé avec un métal d'apport étain-plomb et une solution aqueuse de chlorure de zinc ou de la colophane comme flux. Pour le brasage à chaud, on utilise souvent un métal d'apport en argent, et le borax, l'acide borique ou leurs mélanges comme flux. Lors du brasage sous vide de contacts entre l'argent et les alliages d'argent, on utilise principalement des métaux d'apport à base d'argent, tels que le B-AG61CulN, le B-AG59Cu5N et le B-AG72Cu.
Pour le brasage des contacts en palladium, on peut utiliser des brasures à base d'or ou de nickel, faciles à solidifier, ou encore des brasures à base d'argent, de cuivre ou de manganèse. Les brasures à base d'argent sont couramment utilisées pour le brasage des contacts en platine et en alliages de platine. On peut également utiliser des brasures à base de cuivre, d'or ou de palladium. Le choix du métal d'apport B-AN70PT30 permet non seulement de ne pas altérer la couleur du platine, mais aussi d'améliorer efficacement la température de refusion du joint brasé et d'accroître sa résistance et sa dureté. Si le contact en platine doit être brasé directement sur un alliage Kovar, la brasure B-Ti49Cu49Be2 peut être utilisée. Pour les contacts en platine fonctionnant à une température n'excédant pas 400 °C en milieu non corrosif, il est préférable d'utiliser une brasure en cuivre pur sans oxygène, économique et performante.
(3) Avant le brasage, l'assemblage soudé, et notamment la zone de contact, doit être contrôlé. Les zones de contact obtenues par poinçonnage ou découpe dans la tôle mince ne doivent pas présenter de déformations. La surface de brasage de la zone de contact formée par refoulement, emboutissage fin ou forgeage doit être plane afin d'assurer un bon contact avec la surface plane du support. La surface courbe de la pièce à souder ou toute surface présentant un rayon de courbure doit être régulière afin de garantir une capillarité optimale lors du brasage.
Avant le brasage de divers contacts, le film d'oxyde présent à la surface de la soudure doit être éliminé par des méthodes chimiques ou mécaniques, et la surface de la soudure doit être soigneusement nettoyée à l'essence ou à l'alcool pour éliminer l'huile, la graisse, la poussière et les saletés qui entravent le mouillage et l'écoulement.
Pour les petites soudures, l'adhésif doit être utilisé pour le prépositionnement afin d'éviter tout déplacement lors des opérations de chargement du four et du métal d'apport. Cet adhésif ne doit pas nuire au brasage. Pour les grandes soudures ou les contacts spécifiques, l'assemblage et le positionnement doivent être réalisés à l'aide d'un gabarit à bossage ou à rainure afin de garantir la stabilité de la soudure.
En raison de la bonne conductivité thermique des métaux précieux, la vitesse de chauffage doit être déterminée en fonction du type de matériau. Lors du refroidissement, cette vitesse doit être contrôlée afin d'uniformiser les contraintes dans le joint brasé. La méthode de chauffage doit permettre aux pièces soudées d'atteindre simultanément la température de brasage. Pour les petits contacts en métaux précieux, le chauffage direct est à éviter ; un chauffage par conduction peut être utilisé. Une pression doit être appliquée sur le contact pour le fixer pendant la fusion et l'écoulement de la brasure. Afin de préserver la rigidité du support de contact, le recuit est proscrit. Le chauffage peut être limité à la zone de brasage, par exemple en ajustant la position lors du brasage à la flamme, par induction ou par résistance. De plus, pour éviter la dissolution des métaux précieux par la brasure, il convient de contrôler la quantité de brasure, d'éviter le surchauffage, de limiter la durée de brasage à la température requise et d'assurer une répartition homogène de la chaleur.
Date de publication : 13 juin 2022