Les assemblages brasés par contact en argent reposent sur un brasage dur pour joindre les pointes de contact en alliage d'argent avec des substrats en cuivre ou en alliage de cuivre. La qualité des joints des assemblages brasés est principalement déterminée par la composition du métal d'apport de brasage, la plage de températures de fusion et l'élimination de l'oxyde de surface pendant le brasage. Une mauvaise sélection des matériaux de brasage entraînera des joints fragiles, une résistance de contact accrue et une défaillance précoce des relais et des contacteurs sous une charge électrique cyclique.
Le brasage est une méthode d'assemblage métallurgique permanente pour des matériaux identiques ou différents. Contrairement au soudage par fusion et au soudage sous pression, le brasage s'effectue en dessous du point de fusion des métaux de base. Le processus produit des joints lisses, une modification limitée de la microstructure du substrat et une précision dimensionnelle contrôlée de la pièce. Cette caractéristique rend le brasage adapté à l'assemblage de précision d'assemblages métal-sur-métal, largement adopté dans la fabrication de composants aérospatiaux, nucléaires, d'instrumentation, électroniques et électriques.
Les matériaux de brasage sont constitués de métal d’apport de brasage et de flux de brasage. Le métal d’apport de brasage agit comme alliage de remplissage pour former le joint. Le flux de brasage élimine les oxydes sur les surfaces des métaux de base et des métaux d'apport et protège les substrats métalliques pendant le chauffage. Les propriétés des métaux d’apport et l’interaction interfaciale avec les métaux de base dominent les performances finales du joint. Pour contrôler les coûts, les formulations de métaux d’apport minimisent la consommation de métaux précieux tout en répondant aux exigences mécaniques, thermiques et électriques.
Les métaux d'apport sont classés par matrice d'alliage. Les qualités courantes incluent les métaux d'apport à base d'étain-à base d'argent-, de cuivre-à base d'aluminium-, de nickel-à base de manganèse- et de métaux précieux. Par température de fusion, les métaux d'apport sont divisés en brasures tendres avec des points de fusion inférieurs à 450 degrés et en charges de brasage dures supérieures à 450 degrés. Les charges de brasage dur sont divisées en qualités à haute -température supérieure à 900 degrés et en qualités à température moyenne-inférieures à 900 degrés. Les métaux d'apport sont transformés en fils, bandes, anneaux, feuilles, feuilles, poudre et pâte pour correspondre à différents procédés de brasage. Les métaux d'apport en pâte combinent un alliage en poudre avec des supports comprenant un flux, un solvant et des activateurs.
Le métal d'apport de brasage à base d'argent-est l'alliage de brasage dur le plus largement utilisé pour les assemblages de contacts brasés en argent. Le métal d'apport à base d'argent- présente une plage de fusion modérée, une bonne mouillabilité, une résistance à la traction, une ductilité, une conductivité thermique, une conductivité électrique et une résistance à la corrosion élevées. Il peut braser l'acier doux, l'acier de construction, l'acier inoxydable, les alliages à haute température, les alliages de cuivre, les alliages Kovar et les métaux réfractaires. Le cuivre, le zinc, l'étain et le cadmium sont ajoutés comme éléments d'alliage. Le cuivre sert d'additif principal pour réduire la température de fusion sans former de phases intermétalliques cassantes. Les formes disponibles incluent le fil, la feuille, l'anneau, la bande d'aluminium, la pâte, la préforme, la cale sandwich et le fil fourré, ainsi que les lignes de brasage automatisées et manuelles correspondantes pour la production de contacts électriques.
La production mondiale de matériaux de brasage est dominée par la production nationale. Un sous-ensemble de qualités de brasage répond aux normes de fabrication internationales. L'industrie est confrontée à un déséquilibre : la capacité de métal d'apport de faible qualité-dépasse la demande du marché, tandis que les matériaux de brasage-hautes performances destinés à la fabrication avancée restent rares. De nombreux métaux d'apport à haute température, alliages de brasage actifs, produits d'apport pour brasage automatisé, produits d'apport composites et matériaux de brasage en pâte dépendent toujours des importations. Il existe des lacunes dans la production nationale en matière de contrôle de la fusion et de la transformation. Les défauts courants incluent une composition chimique incohérente, une teneur élevée en gaz et en impuretés, des dimensions hors tolérance-hors tolérance- et une mauvaise finition de surface. Les normes industrielles varient et leur application est incohérente, ce qui conduit à une qualité de lot instable.
Pour les applications électroniques et semi-conductrices, les charges de brasage actives utilisent du titane, du zirconium ou du niobium comme éléments actifs. Ces métaux réagissent avec les surfaces céramiques et créent des couches de liaison entre les substrats céramiques et métalliques. Les charges de brasage actives conviennent aux céramiques oxydées, aux céramiques non-oxydes et aux matériaux diélectriques inorganiques. Les soudures tendres à base d'étain-sont largement utilisées pour l'interconnexion électronique. Les alliages à base d'étain-ont une faible température de fusion et d'abondantes réserves de matières premières. Ils forment des joints d'interconnexion mécaniques, thermiques et électriques pour les substrats en cuivre, en alliage de cuivre, en acier au carbone, étamés-et zingués-. La soudure à l'étain-sans plomb et-sans halogène a remplacé la soudure à l'étain-contenant du plomb pour la conformité environnementale, bien que les performances globales ne puissent pas correspondre pleinement à la soudure à l'étain-plomb traditionnelle.
Les métaux d'apport de brasage à base de cuivre-sont appliqués aux alliages de cuivre, à l'acier et au carbure cémenté. Les formes de produits comprennent les préformes en fil, en bande, en anneau, en poudre, en pâte, fourrées et revêtues. Les métaux d'apport de brasage à base d'aluminium- supportent l'assemblage de l'aluminium et des alliages d'aluminium. L'adoption croissante de l'aluminium-pour-cuivre dans l'automobile, l'aérospatiale, le transport ferroviaire et la réfrigération augmente la demande de charges de brasage en aluminium, couramment utilisées pour les échangeurs de chaleur à ailettes, les panneaux en nid d'abeilles en aluminium et les joints brasés en cuivre-aluminium. La poudre de brasage à base de nickel-est classée comme charge de brasage dur à haute température-. Du bore, du silicium ou du phosphore sont ajoutés pour réduire la température de fusion. Les charges à base de nickel-offrent une bonne résistance à la chaleur et à la corrosion pour le brasage du cuivre, du nickel, du cobalt, de l'acier inoxydable et du diamant. Les applications finales comprennent les moteurs à réaction, les composants de fusées, les équipements chimiques, les réacteurs nucléaires, les refroidisseurs EGR, les échangeurs de chaleur et les systèmes de carburant. Les métaux d'apport à base de nickel-sont fournis sous forme de pâte ou de bandes de feuilles amorphes rapidement solidifiées.
La sélection des matériaux pour l'assemblage soudé des contacts électriques en argent doit correspondre au matériau du substrat, à la température de fonctionnement, à la charge électrique et à la méthode de brasage de production. Un métal d’apport mal assorti créera une résistance de contact élevée, des fissures ou une séparation des joints sous cyclage électrique. Les ingénieurs doivent vérifier la plage de fusion du métal d’apport, la composition de l’alliage et la mouillabilité avant la production en série. Des essais de brasage en petits lots sont recommandés pour valider la résistance à la traction et la stabilité électrique des joints avant la fabrication à grande échelle.
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