La fonction principale d'un four de brasage sous vide à haute pression est de créer un environnement contrôlé qui élimine activement les films d'oxyde réfractaires des surfaces métalliques tout en prévenant la formation de nouvelles oxydations. En maintenant un niveau de vide élevé, généralement autour de $1,3 \times 10^{-3}$ Pa, le four facilite la décomposition physico-chimique de ces oxydes de surface à des températures élevées. Ce processus est essentiel pour joindre des métaux dissemblables tels que l'acier inoxydable 12Kh18N10T et les alliages à base de nickel KhN77TYuR, car il garantit la propreté chimique de la surface nécessaire au métal d'apport pour mouiller le joint et former une liaison atomique fiable.
La jonction d'alliages complexes nécessite plus que de la chaleur ; elle nécessite un environnement de surface vierge. Le four sous vide agit efficacement comme un agent de nettoyage, éliminant les barrières d'oxyde pour assurer un mouillage complet et prévenir la contamination qui conduit à des liaisons d'interface faibles.
Surmonter la barrière d'oxyde de surface
Le défi des oxydes réfractaires
Les alliages tels que le 12Kh18N10T et le KhN77TYuR forment naturellement des films d'oxyde tenaces et réfractaires à leur surface.
Ces films agissent comme une barrière, empêchant le métal d'apport de brasage d'entrer en contact direct avec le substrat métallique de base. Sans les éliminer, une forte liaison métallurgique est impossible.
Décomposition physico-chimique
Le four sous vide résout ce problème en maintenant une pression suffisamment basse (vide poussé) pour faciliter la décomposition physico-chimique.
À des températures élevées et sous de basses pressions ($1,3 \times 10^{-3}$ Pa), la stabilité chimique du film d'oxyde est compromise. Les oxydes se décomposent ou se dissocient essentiellement, laissant une surface métallique propre et active.
Élimination du flux
Comme l'environnement sous vide élimine les oxydes thermiquement et chimiquement, il n'est pas nécessaire d'utiliser de flux chimiques corrosifs.
Cela se traduit par un processus plus propre qui élimine le risque d'inclusion de flux à l'intérieur du joint, qui est un point de défaillance courant dans le brasage conventionnel.
Assurer l'intégrité du joint pendant le chauffage
Prévention de l'oxydation secondaire
Le chauffage des métaux à des températures de brasage en présence même de traces d'oxygène provoque une "oxydation secondaire" rapide.
L'environnement sous vide élimine l'oxygène de la chambre de chauffage, protégeant les substrats et le métal d'apport contre les réactions avec l'atmosphère. Cette protection est essentielle tout au long du cycle de chauffage pour maintenir la pureté des matériaux.
Faciliter le mouillage et l'étalement
Une fois le film d'oxyde décomposé et l'oxydation secondaire bloquée, l'énergie de surface du métal de base augmente.
Cela permet au métal d'apport en fusion de s'écouler librement, de mouiller complètement la surface et de s'étaler uniformément dans le jeu du joint. Cet étalement profond est ce qui crée la liaison atomique nécessaire à l'interface des métaux dissemblables.
Contraintes opérationnelles et considérations
Dépendance du niveau de vide
Le succès de ce processus dépend entièrement du maintien du niveau de vide spécifique (par exemple, $1,3 \times 10^{-3}$ Pa).
Si la pression augmente même légèrement au-dessus de ce seuil, la décomposition physico-chimique des oxydes peut ne pas se produire. Cela entraîne un mouillage médiocre et un joint faible, rendant le processus inefficace.
Effets de dégazage
Bien qu'utile, le vide induit également un effet de dégazage, extrayant les impuretés volatiles du métal.
Cela améliore généralement la dureté et la qualité, mais cela nécessite un contrôle précis pour garantir que les éléments d'alliage essentiels ne sont pas vaporisés avec les impuretés.
Faire le bon choix pour votre projet
Pour garantir des joints de haute qualité entre l'acier inoxydable et les alliages à base de nickel, appliquez ces principes :
- Si votre objectif principal est la résistance de la liaison : Assurez-vous que votre four peut maintenir le niveau de vide spécifique ($1,3 \times 10^{-3}$ Pa) requis pour décomposer les oxydes réfractaires spécifiques à votre combinaison d'alliages.
- Si votre objectif principal est la pureté du matériau : Privilégiez un système doté d'une détection de fuite rigoureuse pour prévenir l'oxydation secondaire et éliminer le besoin de flux chimiques.
En contrôlant l'environnement sous vide, vous transformez le four d'un simple appareil de chauffage en un outil de préparation de surface de précision, garantissant l'intégrité structurelle de votre assemblage.
Tableau récapitulatif :
| Caractéristique | Fonction dans le processus de brasage | Avantage clé |
|---|---|---|
| Vide poussé ($1,3 \times 10^{-3}$ Pa) | Facilite la décomposition physico-chimique des oxydes | Crée une surface chimiquement propre pour le mouillage |
| Atmosphère inerte | Prévient l'oxydation secondaire pendant le chauffage | Assure la pureté du joint et l'intégrité du matériau |
| Processus sans flux | Élimine le besoin de flux chimiques corrosifs | Élimine le risque d'inclusion de flux et de défaillance du joint |
| Chauffage contrôlé | Gère l'énergie de surface et le flux du métal d'apport | Permet un étalement profond et une forte liaison atomique |
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Références
- S.V. Maksymova, P.V. Kovalchuk. Brazing stainless steel with high chromium nickel alloy. DOI: 10.21203/rs.3.rs-7259392/v1
Cet article est également basé sur des informations techniques de Kintek Furnace Base de Connaissances .
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