Brasage
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Le brasage est l’assemblage de deux matériaux à l’aide d’un métal ou d’un verre, apport ayant une température de fusion inférieure à celle des métaux à assembler et mouillant, par capillarité, les surfaces qui ne participent pas par leur fusion à la constitution du joint brasé. C'est un assemblage dit « hétérogène ».
Le chauffage de la zone à braser peut se faire par un fer à souder, de l’air chaud, une flamme (chalumeau), un arc électrique, un inducteur ou au laser.
Le brasage peut se faire aussi au four (à air, sous atmosphère contrôlée, sous vide).
Ce procédé est par exemple utilisé :
- en électronique pour assembler les composants sur les circuits imprimés, ou divers éléments entre eux, tout en assurant la continuité électrique ;
- en plomberie pour assembler des tubes de façon étanche (brasage par capillarité) ;
- en industrie automobile (échangeurs de chaleur type condenseur et évaporateur) ;
- en industrie aéronautique et aérospatiale (brasage sous vide des inox et superalliages) ;
- dans la fabrication des instruments de musique ;
- dans la fabrication de bijoux et joyaux.
Le métal d’apport peut être un alliage d’étain, de cuivre, d’argent, d’aluminium, de nickel, ou autres alliages de métaux précieux.
Très fréquemment des flux de brasage sont utilisés afin de permettre le mouillage du métal d’apport par destruction de la couche d’oxyde à la surface des métaux à assembler.
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[modifier] Brasage fort et faible
Le brasage fort est un mode de brasage dans lequel la température de fusion de l’alliage d’apport est supérieure à 450°C.
A l’inverse, pour une température de fusion de l’alliage d’apport inférieure à 450°C, on parlera de brasage tendre.
[modifier] Brasage de composants électroniques
En électronique, le métal d’apport était généralement constitué de 60% d’étain et de 40% de plomb en masse afin de produire un mélange presque eutectique (point de fusion inférieur à 190°C).
Le rapport eutectique de 63/37 (%m) correspond de près à un Sn3Pb mélange intermétallique. Il donne un eutectique aux environs de 179°C à 183°C.
La tendance actuelle est de reduire la quantité de plomb et de trouver d’autres alliages, à cause de la toxicité.
[modifier] Évolution
Suivant les directives de l’Union européenne WEEE (Waste of Electrical and Electronic Equipment) et RoHS (Reduction of Hazardous Substances), le plomb doit être éliminé des systèmes électroniques à partir du 1er juillet 2006, amenant un grand intérêt des industriels pour les brasures sans plomb. Celles-ci contiennent de l’étain, du cuivre, de l’argent, et d’autres métaux dans des quantités variées.
Voir l’article Composant monté en surface pour plus de détails sur les implications de ces changements dans l’industrie électronique.
[modifier] Brasage utilisé en plomberie
En plomberie, une proportion de plomb supérieure était utilisée. Ce qui avait l’avantage de faire prendre la brasure plus lentement, et qui permettait donc de le glisser sur le joint pour assurer l’étanchéité. Avec le remplacement des canalisations de plomb par du cuivre, le plomb dans les brasures fut remplacé par du cuivre, et la proportion d’étain augmenta.
Le métal d’apport utilisé pour le brasage fort est généralement un alliage cuivre/phosphore de cuivre/zinc, ou cuivre/argent.
Le point de fusion de ces différents alliage se situe généralement entre 600°C et 880°C.
Les alliages à forte teneur en argent (40%) sont recommandés pour la réalisation de brasages à resistance mécanique élévée et sont les seuls autorisés pour les raccordements de conduites de gaz de ville en cuivre et en laiton.
Le laiton est utilisé pour le brasage de l’acier.
La brasure est en général mélangée avec, ou utilisée avec du flux, lequel est un agent réducteur conçu pour aider à enlever les impuretés (en particulier les métaux oxydés. Pour l'aspect pratique le métal d’apport est souvent commercialisée sous forme de baguettes ou comme tubes creux contenants du flux. La plupart des brasures froides sont suffisamment souples pour être roulées et stockées en rouleau.
[modifier] Brasage dans les instruments de musique
En facture d’orgue, ce procédé est utilisé afin de fabriquer les tuyaux. La technique à acquérir n’est pas évidente et nécessite un CAP spécifique. Les tuyaux sont fait d’un alliage soit riche en étain (>63.3%), soit pauvre (<63.3%). L’idéal étant que cet alliage ne soit pas trop proche de l’alliage utilisé pour braser. Les barres de soudure sont à 63.3% d’étain car c’est à ce pourcentage que la température de fusion est au plus bas.
[modifier] Brasage métal-céramique et céramique-céramique
Il existe deux méthodes pour effectuer un brasage sur une céramique. La méthode traditionnelle consistait à "métalliser" la céramique avant de pouvoir effectuer le brasage avec un alliage ordinaire. Cependant, cette méthode était coûteuse en temps et en argent. La seconde méthode consiste à intégrer un élément actif à la brasure qui réagira avec la céramique pour en faire une soudure solide. Ces éléments actifs peuvent être du Vanadium, Niobium ou Zirconium mais le plus courant est le Titanium. Il existe peu de fournisseur de ce type de brasure, mais parmi ceux existant, Morgan Advanced Ceramics & Lucas-Milhaup ont développé différentes brasures actives. Ces brasures se retrouvent souvent sous les formes suivantes :"paste", "wire" ou "foil".
