Quel est le rôle de l’azote dans le brasage sous vide ?

Le rôle principal de l’étape sous vide :
L’environnement sous vide du four de brasage sous vide est au cœur du processus de brasage. En évacuant le four, l'oxygène, la vapeur d'eau et d'autres gaz réactifs sont en grande partie éliminés de la chambre du four.

Cela empêche l'oxydation du métal de base et du métal d'apport de brasage pendant le processus de chauffage et de brasage à haute température. L'oxydation peut gravement affecter la mouillabilité et la fluidité du métal d'apport, conduisant à une mauvaise qualité des joints brasés (telle qu'une pénétration incomplète, une porosité et des inclusions).

Le vide aide également à éliminer les gaz adsorbés sur la surface de la pièce, les produits de décomposition de l'huile et certains oxydes métalliques (qui peuvent être réduits dans certaines conditions), ce qui donne une surface propre et hautement réactive qui favorise une bonne propagation du brasage et une bonne liaison.

Le rôle critique de l’azote introduit pendant la phase de refroidissement :
Lorsque l'étape de maintien du brasage se termine et que l'étape de refroidissement commence, malgré le vide dans le four, la surface de la pièce à haute -température (généralement supérieure à 600 degrés) reste hautement chimiquement active.

Si de l'air est directement introduit dans le four (rompant le vide) à ce stade, l'oxygène présent dans l'air subira immédiatement une violente réaction d'oxydation avec la surface du métal chaud, provoquant une grave oxydation et une décoloration (bleutée ou noircie) de la surface de la pièce. Cela peut même affecter les propriétés du matériau ou le traitement ultérieur (comme la galvanoplastie).

Solution : injection d'azote (N₂)
1. Atmosphère protectrice : Avant que la température de la pièce ne descende à un niveau sûr (généralement inférieur à 400-500 degrés, selon le matériau), de l'azote de haute pureté (nécessitant généralement un point de rosée très bas, tel que<-40°C) is injected into the vacuum furnace to restore the furnace to a positive pressure (at or slightly above atmospheric pressure).

2. Isolation de l'oxygène : L'azote injecté remplit la chambre du four, diluant et isolant toute trace d'oxygène restante tout en créant un environnement inerte autour de la pièce.

3. Anti-oxydation : l'azote est un gaz inerte (pour les métaux les plus couramment brasés, tels que l'acier inoxydable, l'acier au carbone, les alliages de cuivre et les alliages de nickel). Il ne réagit pas chimiquement avec ces métaux à haute température, protégeant ainsi efficacement la pièce de l'oxydation et de la décoloration pendant le lent processus de refroidissement jusqu'à une température sûre.

4. Refroidissement accéléré (effet auxiliaire) : par rapport à un état sous vide (qui repose principalement sur le rayonnement pour la dissipation thermique), l'ajout d'azote permet un transfert de chaleur par convection, éliminant la chaleur de la pièce et de la structure du four plus rapidement que le refroidissement sous vide pur, accélérant ainsi le processus de refroidissement et améliorant l'efficacité de la production. Cependant, il s’agit généralement d’un objectif secondaire ; l'objectif principal reste la prévention de l'oxydation.

Pourquoi choisir l'azote ?

1. Inertie : Il est inerte vis-à-vis des métaux les plus couramment utilisés dans la plage de température de refroidissement.

2. Coût : comparé à d'autres gaz inertes tels que l'argon et l'hélium, l'azote est le choix le plus économique, offrant des avantages de coût significatifs pour les applications industrielles-à grande échelle.

3. Disponibilité : la technologie de production d'azote est mature et l'azote de haute-pureté est facilement disponible.

4. Sécurité : Non-toxique et inodore, il est relativement sûr (même si des concentrations élevées présentent toujours un risque d'asphyxie, la prudence est donc de mise).
Résumé:
Pendant le fonctionnement d'un four de brasage sous vide, l'environnement sous vide empêche l'oxydation et nettoie la surface pendant le chauffage et le brasage. L'azote est introduit pendant la phase de refroidissement critique (zone de température élevée) comme atmosphère protectrice, empêchant l'oxydation et la décoloration de la pièce chaude au contact de l'air pendant le refroidissement. Il s’agit d’une étape clé pour garantir une surface brillante et propre et conserver les propriétés du matériau.

L'azote est utilisé principalement pour son inertie (vis-à-vis de la plupart des métaux) et sa rentabilité-importante. Pour quelques alliages spéciaux à haute température ou alliages de titane susceptibles de réagir avec l'azote (par exemple, formant des nitrures), l'argon peut être utilisé comme gaz de refroidissement et de protection.