Peste de l’étain dans la culture médiévale

Les amis,

Les lecteurs se souviennent peut-être que je me suis intéressé à la peste de l'étain depuis un certain temps. La peste de l'étain peut se produire si l'étain presque pur est exposé à des températures basses (< 13,2 ^oC) pendant de longues périodes. À la fin de cet article, je présenterai un bref résumé de ce phénomène. Regardez cette impressionnante vidéo sur le temps nécessaire à la formation de la peste de l’étain. Je suppose que le phénomène s'étend sur plusieurs mois.

La raison de cet article est qu'une érudite polonaise sur le moyen-âge, Beata Lipinska, étudie la peste de l'étain et ses effets sur la culture médiévale, notamment sur les tuyaux d'orgue d’églises. Elle m'a contacté pour voir si je pouvais l'aider à trouver des documents qui traitent de la peste de l'étain du point de vue historique. Si vous avez des références qui pourraient aider Beata, veuillez la contacter directement à beata.e.lipinska@gmail.com.

Figure 1. La peste de l'étain se forme dans l'alliage Sn0,05Cu de Plumbridge. Voir le document référencé ci-dessous.

LA PESTE DE L’ÉTAIN, C’EST QUOI ?
L'étain est un métal allotropique, ce qui signifie qu'il possède différentes structures cristallines sous diverses conditions de température et de pression. L'étain a deux formes allotropiques. L'étain « normal » ou bêta blanc a une structure cristalline stable et tétragonale avec une densité de 7,31 g/cm³. En refroidissant en dessous de 13,2 ^oC, l'étain bêta se transforme lentement en étain alpha. L'étain "gris" ou alpha a une structure cubique et une densité de seulement 5,77g /cm³. L'étain alpha est un semi-conducteur, pas un métal. L'expansion de l'étain blanc à l’étain gris entraîne que la plupart des objets en étain s'effritent.

La macro-transformation de l'étain blanc en étain gris prend environ 18 mois. La photo, qui est probablement la plus célèbre photographie moderne sur la peste de l'étain, montre le phénomène de manière très claire.

Cette photo s’intitule "La Formation de l’étain Bêta en étain Alpha dans Sn0,5Cu à T <10 ^oC" et provient d’un article de Y. Karlya, C. Gagg, et W.J. Plumbridge, "Peste de l’étain dans les soudures sans plomb", issu de Soudage et technologie de montage en surface, 13/1 [2000] 39-40.

Ce phénomène est connu depuis des siècles et il existe de nombreuses histoires intéressantes, probablement fictives, sur la peste de l'étain. L'histoire la plus célèbre est peut-être celle des boutons en étain sur les manteaux des soldats de Napoléon qui se sont désintégrés à cause de la peste de l'étain pendant la retraite de Moscou. Une autre anecdote courante au Moyen-Âge est que Satan était responsable du délabrement des tuyaux d'orgue en étain dans les églises d'Europe du Nord, car la peste de l'étain donne souvent l'impression que l'étain est devenu "malade". 

Au départ, la peste de l'étain était appelée "maladie de l'étain" ou "fléau de l'étain". Je crois que le terme "peste de l'étain" vient de la traduction allemande du mot "fléau" (c'est-à-dire qu'en allemand, fléau se dit "Pest").

Pour la plupart des personnes ayant une petite connaissance des matériaux, la conversion de l'étain bêta en étain alpha à des températures assez basses semble contre-intuitive. D’habitude, les matériaux se rétractent à des températures assez basses, ils ne se dilatent pas. Bien que le mécanisme ne soit pas complètement compris, il est probablement dû au fait que l'étain alpha gris a une entropie plus faible que l'étain bêta blanc. Avec l'élimination de la chaleur aux températures plus basses, un état d'entropie plus faible serait probablement plus stable.

Comme la conversion en étain gris nécessite une dilatation, la peste de l'étain se formera en principe au niveau d'un bord, d'un coin ou d'une surface. La nucléation peut prendre des dizaines de mois, mais une fois qu'elle a commencé, la conversion peut être rapide, entraînant une défaillance structurelle en quelques mois.

Bien que la peste de l'étain puisse se former à < 13,2 ^oC, la plupart des chercheurs considèrent que la cinétique est très lente à cette température. Il semble y avoir un accord général dans la littérature sur le fait que le taux maximal de formation de la peste de l'étain se produit entre -30 et -40 ^oC.

Merci,

Docteur Ron