L’étain : Le métal de base du soudage

Les amis,

La grande majorité des soudures utilisées dans l'assemblage électronique ont l’étain comme métal de base. Il y a aussi des soudures spécialisées à l'or, comme or-cuivre ou or-indium, des soudures à base d’indium et quelques autres qui ne contiennent pas d'étain. Bien que ces soudures aient des applications importantes, la quantités des soudures à base d'étain est énorme en comparaison.

L'étain était un métal connu des anciens et il leur a permis de sortir de l'âge du cuivre pour entrer dans l’âge du bronze. Dix à douze pour cent d'étain ajoutés au cuivre donnent le bronze, lequel est beaucoup plus résistant que le cuivre (voir Figure 1) et présente l'avantage supplémentaire de fondre à environ 950 °C contre 1085 °C pour le cuivre.

Figure 1. L'ajout d'éléments d'alliage, comme une solution solide d'étain et de zinc, fortifie le cuivre. Notez qu'environ 8 % d'étain dans du cuivre augmente la limite d'élasticité du cuivre de deux fois et demie. L'effet solution solide abaisse en plus la température de fusion. Retrouvez la source de l’image ici.

Cette différence de température est significative quand on pense qu’avec la technologie de chauffage préhistorique, il était difficile d'atteindre 1085 °C. En outre, comme le bronze se solidifie à une température assez basse, il remplit beaucoup mieux les moules. Cette propriété permettait le moulage d'objets aux formes beaucoup plus complexes. Voir Figure 2. Tous ces avantages ont entraîné une augmentation spectaculaire de la demande en étain. Cette demande a créé des routes commerciales beaucoup plus sophistiquées pour l’étain et pour son minerai le plus courant, la cassitérite. C’est ainsi que le commerce global a pris de l’importance, et la diffusion de la civilisation et de l'apprentissage s’est accélérée.

Figure 2. L'ajout d'étain au cuivre a donné naissance au bronze, qui est beaucoup plus dur et aussi plus facile à couler que le cuivre. Cette coulabilité a permis des conceptions complexes comme cette dague. Source de l’image : By User:Calame - http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Sword_bronze_age.JPG, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.pp?hcurid=1346902

Revenons au soudage. Le soudage est une technologie qui remonte presque à l'âge du cuivre. On pense qu’elle a pour origine la Mésopotamie autour de 4000 av. J.-C.. Le soudage était utilisé pour assembler et fabriquer des bijoux, des outils de cuisine et des vitraux. Aujourd'hui, en plus de ces applications, la plomberie, la réparation d'instruments de musique et le métal plaqué sont des utilisations courantes. Toutefois, l'assemblage électronique est de loin le plus grand utilisateur de soudure à base d'étain. Voir Figure 3.

Figure 3. Plus de 50 % de l’étain est utilisé dans les soudures. La source de l’image est ici. 

L'un des plus grands avantages du soudage est sa capacité à retravailler l’assemblage soudé. Cette propriété permet de retravailler les assemblages électroniques, les éléments de plomberie, les bijoux et les instruments de musique. Sans la possibilité de retravailler les composants électroniques, l'industrie électronique peinerait à être rentable. Un autre avantage, c’est bien-sûr le miracle du soudage dont j’ai parlé dans un autre article.

Ainsi, la prochaine fois que vous regarderez votre smartphone, tablette, télévision, etc., rappelez-vous que la soudure à l'étain est essentiellle à leur existence.  

Merci,

Docteur Ron