Barbe d’étain 101 : 2e partie : Sa cause

Les amis,

Voici la suite de notre série sur la barbe d’étain. Dans le dernier article nous avons parlé de ce que c’est ; dans cet article, nous discuterons de ce qui la cause.

La barbe d’étain est principalement causée par des contraintes de compression dans l'étain. La cause la plus courante de ces contraintes est la diffusion du cuivre dans l'étain, comme le montre la figure 1a. Cette diffusion est courante lorsque l'étain est plaqué, fondu ou évaporé sur le cuivre. Le cuivre se diffuse de préférence dans l'étain, ce qui accentue la production de barbe d’étain.

Figure 1. Quelques causes de barbe d’étain

Une autre cause de la barbe d’étain peut se produire lorsque l'étain est plaqué, fondu ou évaporé sur un matériau ayant un coefficient de dilatation inférieur à celui de l'étain, comme l’alliage 42 ou la céramique. Lorsque la température augmente, l'étain est comprimé par le matériau à plus faible coefficient de dilatation. Cette contrainte provoque des contraintes de compression dans l'étain qui peuvent donner lieu à de la barbe d'étain. Voir Figure 1b.

Les causes moins courantes sont la corrosion, comme le montre la figure 1c, et les contraintes mécaniques, comme le montre la figure 1d.

La diffusion du cuivre étant l'une des causes les plus probables de la formation de barbe d’étain, ce mécanisme mérite d'être développé. L'image à gauche dans la figure 2 illustre le mécanisme de diffusion du cuivre dans l'étain. Le mécanisme est si puissant que la diffusion du cuivre laisse souvent des vides dans le cuivre. Ces vides sont appelés vides Kirkendall. L'image à droite dans la figure 2 est une carte obtenue par rayons X du cuivre (vert) diffusant dans l'étain (noir).

Figure 2. Diffusion du cuivre dans l'étain.

Il est clair qu'une façon de minimiser ce type de croissance de la barbe d’étain est d'empêcher la diffusion du cuivre dans l'étain. Dans un prochain article, nous discuterons de cette technique et d'autres techniques de réduction de la barbe d’étain. 

Merci,

Docteur Ron