Procédé pour rendre une surface d'aluminium recouverte d'une couche d'oxyde difficile à éloigner par abrasion, capable d'être liée fermement et de façon résistant à la corrosion à de la soudure de plombier. La présente invention se rapporte à. la soudure de l'aluminium et des alliages dans lesquels l'aluminium est le principal consti tuant, désignés ci-après d'une manière géné rale par le terme aluminium .
Il est connu que le film d'oxyde (Falumi- niiiin qui se forme si facilement à la surface de! 1'aluniinium empêche la soudure de mouil ler le métal et fait en sorte que la soudure de l'aluminium est une opération difficile. Des essais ont été entrepris pour surmonter cette difficulté en utilisant des fondants destinés à détruire le film d'oxyde aux températures ordinairement utilisées, généralement au-des sous de<B>250"</B> C, mais ils n'ont pas été entière ment. satisfaisants.
Il est vrai que l'emploi de certains fondants et de soudures spéciales per- met, dans une certaine mesure d'obtenir une adhésion, mais la solidité des liaisons ainsi obtenues et leur résistance à la corrosion ne sont pas suffisamment élevées pour la plu part des usages. De plus, il n'a pas été possi ble jusqu'ici de raccorder des tuyaux d'alu minium ou des gaines de câbles en aluminium. au moyen de raccords lisses, tels que ceux com- niunément utilisés pour raccorder des tuyaux.
(le plomb ou des câbles gainés de plomb, car la soudure utilisée doit alors présenter une large zone de refroidissement, afin qu'une opération d'aplatissement de ces raccords puisse être correctement effectuée. La présente; invention a pour objet un pro cédé pour rendre une surface d'aluminium originalement recouverte d'une couche d'oxyde difficile à éloigner par abrasion pour la. ren dre capable d'être liée fermement et de faon résistant à la corrosion à de la soudure de plombier.
Elle vise à permettre d'effectuer subséquemment des liaisons présentant la soli- dité,et la résistance à la corrosion voulues, et des raccords plats, sans utiliser de fondant et, si on le désire, au moyen de soudure de plom bier ordinaire.
Dans ce but, selon l'invention, on traite la dite surface au moyen d'une solution aqueuse d'acides phosphorique et nitrique, de faon à éliminer ladite couche et à former, sur cette surface, une pellicule susceptible d'être initia lement facilement éloignée par abrasion. On lave ensuite la surface ainsi traitée pour la débarrasser des traces restantes de ladite so lution, puis, on la sèche et on l'étame sous l'action combinée de chaleur et d'une abra sion, au moyen d'une soudure à teneur en étain élevée, avant que ladite pellicule ne soit devenue difficile à éloigner par abrasion.
On a. constaté qu'une surface d'aluminium traitée au moyen d'une solutiop. aqueuse con tenant 50 à 80% d'eau, 10 à 301/o d'acide phosphorique et 5 à 20 % d'acide nitrique, et ensuite lavée et séchée, peut être emmagasi- née pendant une période relativement longue, de quelques jours par exemple, avant d'être étamée.
L'étamage se fait alors d'une manière satisfaisante, à condition d'exercer au moins une légère action abrasive sur la surface à éta mer, pendant l'application sur celle-ci de la sou dure d'étamage. Une action abrasive suffisante est assurée par un léger frottement exercé sur la surface avec un bâton de soudure.
Cet avantage inattendu paraît dîi au fait que le traitement avec la solution, après avoir tout d'abord entièrement éloigné le revêtement d'oxyde de l'aluminium, a pour effet de for mer, sur la surface nettoyée, une nouvelle pel licule (qu'on suppose être de l'oxyde d'alu minium) qui est susceptible d'être facilement éloignée par abrasion, et que l'opération d'éta mage peut être différée tant que le nouveau revêtement d'oxyde n'a pas eu suffisamment de temps pour reprendre ou pour être trans formé en 1-me forme plus fortement adhérente,
du fait de son exposition à l'atmosphère.
On ne sait. pas exactement quelle est la nature du phénomène qui intervient et on ne voudrait pas se limiter par une théorie parti culière. Cependant, il semble que la pellicule ou le film d'oxyde normal et fortement adhé rent à la surface de l'aluminium est entière ment dissous par la solution acide et que celle- ci dissout ensuite le métal, bien que très len tement, si elle est laissée en contact avec lui suffisamment longtemps.
A la fin du traite ment soit qu'on sorte l'aluminium de la solu tion lorsqu'on a procédé par immersion, soit qu'on cesse de lui appliquer de la solution fraîche lorsqu'on l'a enduit par brossage ou par tamponnage, un mince film de solution subsiste forcément sur la surface d'alumi nium nettoyée. La composition de ce film se modifie rapidement, si bien qu'un nouveaul film d'oxyde, probablement très mince, est formé sur cette surface. Ce film peut facile ment être éloigné par abrasion, mais il se transforme peu à peu en un film qui ne peut que difficilement être enlevé par abrasion.
Le procédé spécifié est donc basé sur la dé couverte que le film nouvellement formé ob tenu au moyen de la solution acide spécifiée présente la propriété de rester facile à éloi gner par abrasion pendant un temps relative ment long, de l'ordre de quelques jours.
Il est ordinairement nécessaire d'incorpo rer une petite proportion d'un agent mouil lant aux solutions acides employées, de pré férence un agent mouillant, tel qu'un sel de sodium d'un alcool sulfoné supérieur, qui ne laisse aucun dépôt sur la. surface traitée.
Les solutions aqueuses peuvent être appli quées en trempant les surfaces d'aluminium dans ces solutions, en brossant ou en frottant lesdites surfaces avec ces solutions, ou de toute autre manière appropriée.
Une soudure très appropriée pour étamer la surface d'aluminium, après le traitement, le lavage et le séchage de celle-ci, contient 90 % d'étain et 10 % de zinc, mais d'a-Litres soudures contenant un fort pourcentage d'étain, soit -70 à 90 % en poids,
peuvent être employées. Des soudures donnant d'excellents résultats ont des compositions comprises dans les limites de 70 à 90% d'étain, 0 à 30% de zinc et 0 à 10 % de cadmium, ou d'autres éléments d'alliage appropriés.
Il est générale ment préférable que, cette soudure d'étamage ne contienne pas de plomb.
On a constaté que lorsque la surface d'alu minium a été étamée comme décrit plus haut, une soudure au plomb ordinaire, par exem ple une soudure contenant 601/o de plomb, 37,5 % d'étain et 2,5 % d'antimoine, adhère fermement à la surface lors d'une opération de soudure subséquente.
On va maintenant décrire, à titre d'exem ple, une forme d'exécution du procédé objet de l'invention.
Cet exemple concerne la préparation d'une ou de surfaces d'aluminium devant être re couvertes de soudure pour remplir des dé fauts dans les joints soudés d'articles d'alu minium ou des indentations dans les pièces en aluminium des véhicules à moteur. La ou lesdites surfaces d'aluminium sont première ment badigeonnées à la température ordinaire avec une solution aqueusé contenant 20 /o en poids d'acide phosphorique, 15 % en poids d'acide nitrique et une petite quantité d'un agent mouillant, constitué, par exemple,
par des sels de sodium de sulfates d'alcoyles se condaires supérieurs. La, solution est laissée sur les surfaces jusqu'à ce qu'elles apparais sent propres. La période nécessaire est ordi nairement de une à deux minutes et dépend de la propreté des surfaces avant le traite ment.
Les surfaces traitées sont soigneusement lavées avec de l'eau et séchées, cette dernière opération étant avantageusement effectuée â chaud, par exemple au moyen d'une lampe à souder ou d'un dispositif semblable dont on 2,ura besoin pour l'opération subséquente d'étamage.
Les surfaces traitées sont alors chauffées à une température supérieure au point de fu sion d'une soudure d'étain contenant 901/o d'étain et 10 % de zinc, et un bâton de cette soudure est alors frotté sur les surfaces jus qu'à ce que l'étamage soit achevé.
Ensuite, le défaut ou l'indentation dans l'article d'aluminium peut être rempli avec une soudure au plomb, par exemple, un al- liage de 60 % de plomb, 37,5 % d'étain et 2,5 % d'antimoine,
en chauffant les surfaces étamées à une température supérieure au point de fusion de la, soudure d'étain et en appliquant la soudure au plomb de la manière ordinaire.
On peut également obtenir des raccords lisses de gaines de câbles en aluminium en étamant premièrement, selon le procédé que l'on vient de décrire, les extrémités adjacentes des gaines et les surfaces extérieures des extrémités d'un manchon d'aluminium d'un plus grand diamètre qui doit être glissé sur le raccord du câble proprement dit, en plaçant le manchon dans une position telle qu'il en toure une des gaines de câble à chacune de ses extrémités, en refoulant les extrémités du manchon sur les gaines, en appliquant une soudure au plomb sur les surfaces étamées des gaines et des extrémités du manchon et en aplatissant les joints de ces surfaces au moyen d'une lampe à souder et en utilisant la technique usuelle.
Il est préférable que les raccords lisses ainsi obtenus soient protégés contre la corrosion en les revêtant d'un enduit bitumineux ou d'une matière analogue.
Il est important qu'aucune trace de graisse ne se trouve sur les surfaces d'aluminium après leur traitement avec la solution aqueuse, et c'est pour cette raison que le séchage à chaud (après lavage) est préférable. Néan moins, un séchage soigneux peut êtres égale ment effectué à l'aide d'un chiffon propre.
Bien que les alliages d'aluminium conte riant des quantités appréciables de magnésium (supérieures à 1 % en poids) soient plus dif- ficiles à traiter, dans ce cas également, toute fois, le procédé selon l'invention donne des résultats satisfaisants.
Les solutions aqueuses de traitement peu vent être employées à la température ordi naire ou à des températures quelque, peu su périeures, le temps de traitement étant réduit dans ce dernier cas.
A method of making an oxide-coated aluminum surface difficult to abrasion-resistant, capable of being firmly and corrosion-resistant bonded to plumber's solder. The present invention relates to. welding of aluminum and of alloys in which aluminum is the main constituent, hereinafter generally designated by the term aluminum.
It is known that the oxide film (Faluminiiiin which forms so easily on the surface of the aluminum alloy prevents the solder from wetting the metal and makes the soldering of the aluminum a difficult operation. Attempts have been made to overcome this difficulty by using fluxes intended to destroy the oxide film at temperatures ordinarily used, generally below <B> 250 "</B> C, but they have not been tested. fully satisfactory.
It is true that the use of certain fluxes and special welds makes it possible to obtain adhesion to a certain extent, but the strength of the bonds thus obtained and their resistance to corrosion are not sufficiently high for the most part. uses. In addition, it has so far not been possible to connect aluminum pipes or aluminum cable sheaths. by means of smooth fittings, such as those commonly used for joining pipes.
(lead or lead-sheathed cables, because the solder used must then have a large cooling zone, so that an operation of flattening these connections can be properly performed. The present invention relates to a process for rendering an aluminum surface originally covered with an oxide layer difficult to remove by abrasion to make it capable of being firmly and corrosion-resistant bonded to plumber's solder.
It is intended to make it possible to subsequently make bonds having the desired strength and corrosion resistance, and flat connections, without the use of flux and, if desired, by means of ordinary lead solder.
For this purpose, according to the invention, the said surface is treated by means of an aqueous solution of phosphoric and nitric acids, so as to eliminate said layer and to form, on this surface, a film capable of being initially easily removed by abrasion. The surface thus treated is then washed to rid it of the remaining traces of said solution, then it is dried and tinned under the combined action of heat and abrasion, by means of a high-grade solder. high tin, before said film has become difficult to remove by abrasion.
We have. found that an aluminum surface treated with a solutiop. aqueous containing 50 to 80% water, 10 to 301 / o phosphoric acid and 5 to 20% nitric acid, and then washed and dried, can be stored for a relatively long period, a few days for example, before being tinned.
The tinning is then carried out in a satisfactory manner, provided that at least a slight abrasive action is exerted on the surface to be tinned, during the application thereon of the hard tinning solder. Sufficient abrasive action is ensured by light friction exerted on the surface with a solder stick.
This unexpected advantage appears due to the fact that the treatment with the solution, after having first of all completely removed the oxide coating from the aluminum, has the effect of forming, on the cleaned surface, a new layer (which (assumed to be aluminum oxide) which is likely to be easily removed by abrasion, and that the etching operation can be postponed until the new oxide coating has sufficiently time to resume or to be transformed into a more strongly adherent 1-me form,
due to its exposure to the atmosphere.
We do not know. not exactly what is the nature of the phenomenon which intervenes and one would not want to limit oneself by a particular theory. However, it appears that the normal and strongly adherent film or oxide film adhering to the surface of the aluminum is completely dissolved by the acidic solution and that the latter then dissolves the metal, albeit very slowly, if she is left in contact with him long enough.
At the end of the treatment, either remove the aluminum from the solution when it has been immersed, or stop applying fresh solution when it is coated by brushing or swabbing. , a thin film of solution necessarily remains on the cleaned aluminum surface. The composition of this film changes rapidly so that a new oxide film, probably very thin, is formed on this surface. This film can easily be removed by abrasion, but it gradually turns into a film which can hardly be removed by abrasion.
The specified method is therefore based on the finding that the newly formed film obtained by means of the specified acid solution exhibits the property of remaining easily removable by abrasion for a relatively long time, of the order of a few days.
It is usually necessary to incorporate a small proportion of a wetting agent in the acid solutions employed, preferably a wetting agent, such as a sodium salt of a higher sulfonated alcohol, which leaves no deposit on the surface. . treated surface.
The aqueous solutions can be applied by dipping the aluminum surfaces in these solutions, by brushing or rubbing said surfaces with these solutions, or in any other suitable manner.
A very suitable solder for tinning the aluminum surface, after the treatment, washing and drying thereof, contains 90% tin and 10% zinc, but a-Liters welds containing a high percentage of 'tin, i.e. -70 to 90% by weight,
can be used. Solders which give excellent results have compositions within the limits of 70 to 90% tin, 0 to 30% zinc and 0 to 10% cadmium, or other suitable alloying elements.
It is generally preferable that this tin solder does not contain lead.
It has been found that when the aluminum surface has been tinned as described above, an ordinary lead solder, for example a solder containing 601% lead, 37.5% tin and 2.5% d 'antimony, adheres firmly to the surface during a subsequent soldering operation.
A description will now be given, by way of example, of an embodiment of the method which is the subject of the invention.
This example relates to the preparation of an aluminum surface or surfaces to be re-covered with solder to fill defects in welded joints of aluminum articles or indentations in aluminum parts of motor vehicles. Said aluminum surface or surfaces are first brushed at room temperature with an aqueous solution containing 20% by weight of phosphoric acid, 15% by weight of nitric acid and a small amount of a wetting agent, consisting of: for example,
by sodium salts of higher alkyl sulfates. The solution is left on the surfaces until they appear to smell clean. The time required is usually one to two minutes and depends on the cleanliness of the surfaces before treatment.
The treated surfaces are washed thoroughly with water and dried, the latter operation being advantageously carried out while hot, for example by means of a blowlamp or similar device which may be required for the subsequent operation. tinning.
The treated surfaces are then heated to a temperature above the melting point of a tin solder containing 901% tin and 10% zinc, and a stick of this solder is then rubbed on the surfaces until until the tinning is complete.
Then the defect or indentation in the aluminum article can be filled with lead solder, for example, an alloy of 60% lead, 37.5% tin and 2.5% d. 'antimony,
by heating the tinned surfaces to a temperature above the melting point of the tin solder and applying the lead solder in the ordinary manner.
Smooth connections of aluminum cable sheaths can also be obtained by firstly tinning, according to the process just described, the adjacent ends of the sheaths and the outer surfaces of the ends of an aluminum sleeve of more large diameter which must be slipped over the cable connector itself, placing the sleeve in a position such that it turns one of the cable sheaths at each of its ends, pushing the ends of the sleeve back onto the sheaths, applying lead soldering on the tinned surfaces of the sheaths and the ends of the sleeve and by flattening the joints of these surfaces by means of a blow torch and using the usual technique.
It is preferable that the smooth connections thus obtained are protected against corrosion by coating them with a bituminous coating or the like.
It is important that no traces of grease are found on the aluminum surfaces after their treatment with the aqueous solution, and it is for this reason that hot drying (after washing) is preferable. However, careful drying can also be carried out using a clean cloth.
Although aluminum alloys containing appreciable amounts of magnesium (greater than 1% by weight) are more difficult to process, in this case too, however, the process according to the invention gives satisfactory results.
The aqueous processing solutions can be used at room temperature or at somewhat higher temperatures, the processing time being reduced in the latter case.