Richard E. Ballentine

Remarque : Cet article est adapté de la version publiée dans le numéro d'octobre 1994 du magazine Welding Journale

Le métal d'apport de brasage le plus largement utilisé est probablement un alliage de cuivre et de phosphore, auquel on ajoute souvent de l'argent comme troisième élément.  Le rôle de l'argent dans ces alliages est souvent mal compris.

Le phosphore et l'argent ont tous deux des effets importants sur les propriétés de ces métaux d'apport.  Toutefois, le phosphore est, de loin, le plus puissant des deux.  En moyenne, 1 % de phosphore abaisse la température de liquidus (le point auquel l'alliage est entièrement fondu) de 100 à 120°F.  En revanche, 1% d'argent n'abaissera cette température que de 10 à 15°F.

L'hypothèse répandue selon laquelle l'ajout d'argent aux métaux d'apport phosphore-cuivre améliore la ductilité est fausse.  La réduction de la teneur en phosphore améliore la ductilité.  Le fait que l'ajout d'argent en quantité suffisante pour abaisser le domaine de fusion permette la réduction du phosphore a perpétué ce mythe.

L'ajout d'argent en quantité significative tend également à élargir le domaine de fusion lorsque le phosphore est réduit.  Cette caractéristique permet à un opérateur de remplir des espaces plus importants plus facilement qu'avec les alliages plus fluides composés uniquement de cuivre et de phosphore.

Le prix élevé de l'argent sur le marché a incité de nombreux utilisateurs à rechercher des métaux d'apport de brasage avec une teneur en argent inférieure à l'alliage d'argent traditionnel de 15%.  Un alliage composé de 6% d'argent et d'environ 6% de phosphore, notre Dynaflow®, a conquis une grande partie de ce marché.  Il présente des caractéristiques similaires à celles de l'alliage à 15%, avec presque la même plage de fusion, mais à un coût nettement inférieur.

Au fil des ans, l'industrie a introduit des alliages phosphore-cuivre contenant jusqu'à 1 % d'argent, mais les avantages de ces alliages à faible teneur en argent sont, au mieux, discutables.  La plupart de ces alliages à faible teneur en argent présentent très peu, voire aucun, avantage par rapport aux alliages à 0 % d'argent.  L'hypothèse selon laquelle ils sont plus ductiles n'est pas fondée, sauf si la teneur en phosphore est réduite.

Les utilisateurs auraient une bien meilleure idée du fonctionnement d'une composition particulière si le numéro d'identité indiquait la teneur en phosphore au lieu de la teneur en argent.  L'American Welding Society (AWS) a adopté une méthode dans laquelle les numéros ne désignent ni l'argent ni le phosphore, mais font référence à un alliage présentant un changement chimique spécifié.  L'AWS invite également l'industrie à adopter le terme "métal d'apport de brasage" et à éviter le terme "soudure à l'argent".

Si le phosphore et l'argent ont tendance à réduire la ductilité du cuivre, c'est surtout le producteur qui est concerné, car ces alliages sont difficiles à fabriquer.  Les utilisateurs de ces métaux d'apport sont, ou devraient être, plus préoccupés par les caractéristiques du joint.  Des joints solides et ductiles peuvent être réalisés avec des métaux d'apport relativement fragiles si d'autres facteurs sont correctement contrôlés.

Le brasage nécessite que le métal d'apport s'écoule dans un capillaire entre les deux métaux de base étroitement alignés à assembler.  Dans le cas des alliages au phosphore, ces métaux sont généralement du cuivre ou du laiton, et l'intégrité du joint dépend d'un certain nombre de facteurs en plus du choix du métal d'apport.  L'un des plus importants est la conception du joint et l'épaisseur du capillaire.  Un joint à recouvrement plutôt qu'un joint bout à bout est essentiel pour obtenir les meilleurs résultats.  Le métal d'apport doit être compatible avec le métal de base, le mouiller et y adhérer.

La température à laquelle le métal d'apport coule et l'habileté de l'opérateur à ajouter le métal d'apport à la bonne température sont importantes.  Un bon nettoyage du métal de base avant le brasage et l'absence d'oxydation excessive pendant le chauffage sont des facteurs qui contribuent à l'intégrité du joint.

Tous les facteurs qui contribuent à l'intégrité du joint doivent être correctement contrôlés pour assurer la fiabilité d'un joint brasé.

Une sélection intelligente du métal d'apport approprié produira des dividendes importants en termes de temps et d'argent.

Dick Ballentine, aujourd'hui décédé, a travaillé pour le groupe Harris Products pendant 20 ans, plus récemment en tant que directeur de la recherche et du développement. Avant de rejoindre Harris, Ballentine a passé 40 ans chez Westinghouse Electric. Il était directeur de leur usine de fabrication de produits de brasage où il a fait des recherches sur la composition et la fusion des alliages de brasage au phosphore et au cuivre. Ballentine détenait huit brevets liés aux processus et aux applications de brasage fort et tendre.  Il a été un membre actif du comité de brasage C3 de l'AWS et a contribué à la première édition, et aux éditions suivantes, du "Brazing Handbook". En 1998, Ballentine a reçu le titre honorifique de "Fellow" de l'AWS pour ses contributions à l'industrie.