Le miracle du brasage

Les amis,

Ayez pitié du fondeur de l'âge du cuivre 3000 AVJC.  Il devait faire monter la température de son feu de bois à 1085oC pour fondre ou mélanger le cuivre, parfois il ne parvenait pas à obtenir une température si élevée. Même lorsqu’il réussissait, son cuivre ne coulait pas bien et était mou. 

Mais des changements se sont produit à cette époque, des nouvelles sur l’étain circulaient déjà.  Lorsque l’étain est mélangé avec environ 90 % de cuivre, la température de fusion des chutes de bronze  à 8500°C chute à moins de 200°C et cela est un gros problème. Non seulement la température inférieure facilite la fusion du bronze, mais le bronze coulera plus facilement dans les moules.  De plus, la force et la dureté du bronze sont plusieurs fois plus élevées que celles du cuivre.  D’après le chiffre ci-dessus, vous pouvez constater qu’un ajout de 10 % d’étain au cuivre produit un bronze qui présente une force de rendement 3 fois plus élevée.  L’Âge de bronze avait commencé. Pouvez-vous imaginer la joie des premiers forgerons lorsqu’ils sont passés du cuivre au bronze, non seulement le bronze était plus dur et plus solide mais il était plus facile à travailler et nécessitait moins de bois précieux dans les fours.  Par contre, l’étai était, et est toujours, plus rare que le cuivre et le coût du bronze est plus élevé que celui du seul cuivre.  Le bronze du pauvre est le laiton (cuivre et zinc).  Comme le zinc est moins cher que le cuivre, le laiton est moins cher mais d’après le schéma (à gauche) ses propriétés sont moins bonnes que celles du bronze.

Du fait de sa solidité et de sa dureté plus élevées, le bronze était un matériau important pour la guerre. Si vous aviez la même capacité de combat que votre ennemi mais qu’il avait une épée et un bouclier en bronze face à vos armes en cuivre, vous perdiez tout le temps. La fonte et la fabrication du bronze étaient des secrets militaires.

Un avantage tout aussi important de l’étain, est que lorsque l’étain a été allié au plomb, un matériau à fusion très faible a été créé pour être lié au bronze et aux autres métaux.  Le brasage était inventé.  Those of us that use solder everyday often don’t recognize the miracle of soldering.  Lorsque nous brasons des composants électroniques qur une carte à circuit imprimé, nous soudons essentiellement du cuivre sur du cuivre (qui fond à 1085°C) à une température de moins de 250°C. Nous effectuons cette soudure métallurgique en la présence d’un plastique délicat en termes thermiques. Sans le brasage, nous n’aurions pas de secteur électronique tel qu’il existe aujourd’hui.

L’étain fait tout le « travail » de brasage.  C’est l’étain qui forme les intermétalliques Cu6Sn5 et Cu3Sn avec le cuivre. Les autres éléments de l'alliage de brasage comme le plomb, l'argent et le cuivre jouent des rôles importants pour l'humidification, la diffusion et la solidité ultime de la soudure mais seul l’étain interagit de façon métallurgique avec le cuivre.

Lorsque vous prenez votre téléphone mobile, tapez sur votre ordinateur ou regardez la télévision aujourd’hui, souvenez-vous que sans « le miracle du brasage » vous ne pourriez pas le faire !

Au plaisir,

Dr. Ron

L’image provient de The Science and Engineering of Materials d’Askeland.

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