Un mélange d'hydrogène et d'azote est principalement utilisé pour créer une "atmosphère réductrice" active pendant le brasage. Alors que l'azote seul déplace simplement l'oxygène pour prévenir la formation de nouvelle oxydation, l'ajout d'hydrogène réagit activement avec les traces d'oxydes existantes sur la surface du cuivre. Cette restauration chimique garantit que le métal d'apport s'écoule uniformément, résultant en un joint plus propre, plus résistant et étanche.
Les gaz inertes standard ne font qu'empêcher l'oxydation, mais les mélanges d'hydrogène l'inversent activement. En réduisant chimiquement les oxydes de surface, l'hydrogène améliore considérablement la mouillabilité et réduit les inclusions, conduisant à des joints brasés de plus grande intégrité.
La mécanique d'une atmosphère réductrice
Au-delà du simple déplacement
Dans le brasage standard, des gaz inertes comme l'azote sont utilisés pour éloigner l'oxygène de la pièce. Cela empêche le métal de brûler ou de s'oxyder davantage pendant le processus de chauffage.
Cependant, le blindage à l'azote seul est une mesure passive. Il ne traite pas les traces résiduelles d'oxydes qui peuvent déjà exister sur la surface du tube en cuivre avant le début du chauffage.
Le rôle de l'hydrogène
L'hydrogène introduit une activité chimique dans le processus de blindage. Aux températures de brasage, l'hydrogène agit comme un agent réducteur.
Il réagit avec les oxydes présents sur la surface du métal, en éliminant l'oxygène. Cela restaure efficacement la surface en métal pur, la préparant pour le matériau d'apport.
Amélioration de la qualité des joints
Amélioration de la mouillabilité
Pour qu'un joint brasé soit solide, le métal d'apport liquide doit se répartir uniformément sur le matériau de base. Cette propriété est connue sous le nom de mouillabilité.
Les oxydes agissent comme une barrière qui repousse le métal d'apport liquide, le faisant s'agglomérer plutôt que de s'écouler. En éliminant ces oxydes, le mélange d'hydrogène garantit que le métal d'apport s'étale sans effort sur la surface du cuivre.
Réduction des inclusions
Lorsque les oxydes ne sont pas éliminés, ils peuvent être piégés dans le cordon de brasage solidifié. Ces particules piégées sont connues sous le nom d'inclusions.
Les inclusions affaiblissent le joint et créent des voies potentielles de fuite. Une atmosphère enrichie en hydrogène minimise ces défauts, ce qui est un facteur critique pour obtenir des joints étanches de haute qualité.
Comprendre les compromis
Limites de concentration
L'industrie utilise généralement un mélange d'hydrogène à faible concentration, tel que 5% d'hydrogène.
L'utilisation d'un mélange plutôt que d'hydrogène pur permet de bénéficier d'une atmosphère réductrice tout en gérant les préoccupations de sécurité. Il établit un équilibre entre l'efficacité chimique et la sécurité du processus.
Faire le bon choix pour votre objectif
Pour déterminer si un mélange hydrogène-azote est nécessaire pour votre application spécifique, évaluez vos exigences de qualité.
- Si votre objectif principal est l'intégrité absolue du joint : Utilisez un mélange hydrogène-azote pour maximiser la mouillabilité et garantir le risque de fuite le plus faible possible dans les systèmes critiques.
- Si votre objectif principal est la prévention de base de l'oxydation : Reconnaissez que l'azote pur empêchera la formation de nouvelle écaille, mais ne nettoiera pas activement la surface des traces d'oxydes existantes.
En fin de compte, l'introduction d'hydrogène transforme votre gaz de blindage d'une barrière passive en un outil actif de restauration de surface.
Tableau récapitulatif :
| Caractéristique | Blindage à l'azote pur | Mélange hydrogène-azote |
|---|---|---|
| Fonction | Passive (déplace l'oxygène) | Active (réduit les oxydes de surface) |
| Élimination des oxydes | Aucune (empêche uniquement la nouvelle oxydation) | Restaure chimiquement la surface du métal |
| Mouillabilité | Standard | Considérablement améliorée |
| Qualité du joint | Intégrité de base | Intégrité maximale (étanche) |
| Ratio courant | 100% N2 | Généralement 5% H2 / 95% N2 |
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Références
- António B. Pereira, Ana Horovistiz. Brazing of Copper Pipes for Heat Pump and Refrigeration Applications. DOI: 10.3390/met14020171
Cet article est également basé sur des informations techniques de Kintek Furnace Base de Connaissances .
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