Brasage des alliages béryllium-cuivre

Le cuivre au béryllium offre une résistance à la corrosion, une conductivité électrique et une conductivité thermique élevées, ainsi qu'une résistance élevée et une résistance aux températures élevées.Anti-étincelles et amagnétique, il est utile dans les industries minières et pétrochimiques.Doté d'une grande résistance à la fatigue, le cuivre au béryllium est également utilisé pour les ressorts, connecteurs et autres pièces soumises à des sollicitations cycliques.

Le brasage du cuivre au béryllium est relativement peu coûteux et facile à réaliser sans affaiblir l'alliage.Les alliages béryllium-cuivre sont disponibles en deux classes : haute résistance C17000, C17200 et C17300 ;et C17410, C17450, C17500 et C17510 à haute conductivité.Le traitement thermique renforce encore ces alliages.

Métallurgie

Les températures de brasage des alliages béryllium-cuivre sont généralement supérieures à la température de durcissement par vieillissement et approximativement identiques à la température de recuit de mise en solution.

Les étapes générales du traitement thermique des alliages béryllium-cuivre sont les suivantes :

Tout d'abord, l'alliage doit être recuit en solution.Ceci est accompli en dissolvant l'alliage dans une solution solide afin qu'il soit disponible pour l'étape de durcissement par vieillissement.Après un recuit de mise en solution, l'alliage est rapidement refroidi à température ambiante par trempe à l'eau ou à l'air pulsé pour les pièces minces.

L'étape suivante est le durcissement par vieillissement, au cours duquel des particules sous-microscopiques, dures et riches en béryllium se forment dans la matrice métallique.La durée et la température de vieillissement déterminent la quantité et la distribution de ces particules dans la matrice.Le résultat est une résistance accrue de l'alliage.

Classes d'alliage

1. Cuivre au béryllium à haute résistance - Le cuivre au béryllium est normalement acheté à l'état recuit en solution.Ce recuit consiste en un chauffage à 1400-1475°F (760-800°C), suivi d'une trempe rapide.Le brasage peut être réalisé soit dans la plage de température de recuit de mise en solution - suivi d'une trempe - soit par un chauffage très rapide en dessous de cette plage, sans affecter l'état de recuit de mise en solution.La trempe est ensuite produite par vieillissement à 550-700°F (290-370°C) pendant deux à trois heures.Avec d'autres alliages de béryllium contenant du cobalt ou du nickel, le traitement thermique peut varier.

2. Cuivre au béryllium à haute conductivité - La composition principalement utilisée dans l'industrie est de 1,9% de cuivre au béryllium.Cependant, il peut être fourni avec moins de 1% de béryllium.Dans la mesure du possible, l'alliage à faible teneur en béryllium doit être utilisé pour obtenir les meilleurs résultats de brasage.Recuit par chauffage à 1650-1800°F (900-980°C), suivi d'une trempe rapide.La trempe est ensuite produite par vieillissement à 850-950°F (455-510°C) pendant une à huit heures.

Nettoyage

La propreté est essentielle pour un brasage réussi.Le pré-nettoyage des surfaces de brasage pour éliminer les huiles et les graisses est essentiel à de bonnes pratiques d'assemblage.Notez que les méthodes de nettoyage doivent être choisies en fonction de la chimie de l'huile ou de la graisse ;Toutes les méthodes de nettoyage ne sont pas aussi efficaces pour éliminer toutes les huiles et/ou graisses contaminées.Identifiez le contaminant de surface et contactez le fabricant pour connaître les méthodes de nettoyage appropriées.Un brossage abrasif ou un décapage à l'acide éliminera les produits d'oxydation.

Après avoir nettoyé les composants, brasez immédiatement avec du flux pour fournir une protection.Si les composants doivent être stockés, les pièces peuvent être protégées par galvanoplastie d'or, d'argent ou de nickel à 0,0005″ (0,013 mm).Le placage peut être utilisé pour faciliter le mouillage de la surface de cuivre-béryllium par le métal d'apport.Le cuivre et l'argent peuvent être plaqués de 0,0005 à 0,001″ (0,013 à 0,025 mm) pour masquer les oxydes difficiles à mouiller formés par le cuivre au béryllium.Après le brasage, éliminer les résidus de flux avec de l'eau chaude ou un brossage mécanique pour éviter la corrosion.

Considération de conception

Les dégagements des joints doivent permettre au flux de s'échapper et également fournir une capillarité suffisante, en fonction de la chimie du métal d'apport choisie.Les dégagements uniformes doivent être de 0,0015-0,005″ (0,04-0,127 mm).Pour aider à déplacer le flux des joints - en particulier les conceptions de joints qui utilisent des préformes de bande ou de bande préplacées - le mouvement d'une surface de contact par rapport à l'autre et/ou des vibrations peuvent être employés.N'oubliez pas de calculer les jeux pour la conception du joint en fonction de la température de brasage prévue.De plus, le coefficient de dilatation du cuivre au béryllium est de 17,0 x 10-6/°C.Tenez compte des contraintes induites par la chaleur lors de l'assemblage de métaux ayant des propriétés de dilatation thermique différentes.