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André DELWASSE : Ingénieur Civil Métallurgiste, Diplômé de l’Université de Liège - Directeur du Centre d’Information de l’Étain
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’étain (stannum ; symbole : Sn) est un métal déjà connu dans l’Antiquité, sous la forme d’un alliage avec le cuivre, à l’époque dénommée âge du bronze. Les Phéniciens le connaissaient aussi à l’état pur plus de dix siècles avant notre ère. Vers 300 avant J.-C., Théophraste mentionne son utilisation en couche protectrice du fer contre la corrosion, et Hérodote a relaté, 100 ans plus tôt, l’existence des îles Cassitérides – actuellement Scilly Islands – à la pointe des Cornouailles, où l’on allait chercher le minerai. Les Chinois, qui ont aussi exploité des gisements stannifères depuis des temps immémoriaux, connaissaient également le procédé de réduction du minerai par le charbon de bois.
Ce métal, relativement rare et cher, est malléable et ductile ; il est plus dur mais moins lourd que le plomb, et sa brillance argentée persiste longtemps quand il est exposé à l’air sec aussi bien à l’extérieur qu’à l’intérieur. Un bruit caractéristique du métal solidifié sous la forme d’un bâtonnet, et qui se manifeste chaque fois qu’on le plie, est dû au frottement des cristaux entre eux et est appelé le cri de l’étain.
Les applications multiples de l’étain, à l’époque contemporaine, se répartissent entre les divers domaines d’utilisation où sa présence est indispensable soit comme constituant d’alliages à usages bien déterminés (bronzes, brasures, régules, etc.), soit comme revêtement d’autres métaux, ou encore sous forme de composés chimiques (article Métallurgie et recyclage de l’étain [M 2 314], dans ce traité). Il n’est cependant quasi jamais utilisé à l’état pur, si ce n’est à un stade intermédiaire comme, par exemple, pour le trempage de pièces dans un bain fondu ou pour la coulée des anodes en vue d’un dépôt électrolytique subséquent dont celui sur acier pour obtenir le fer-blanc (article Aciers pour emballage [M 7 960], dans ce traité).
Les lingots d’étain raffiné mis sur le marché alimentent ainsi toute une série d’industries dont la plupart des produits finis ne laissent même pas soupçonner la présence de l’étain, que ce soit en sidérurgie (produits plats en acier ou moulages en fonte perlitique), en construction mécanique (paliers, pièces frittées, outillages, pompes), dans l’industrie automobile (radiateurs, réservoirs, sièges, coussinets, blocs-moteurs), en électronique (circuits imprimés, connexions), en verrerie (verre flotté ou float-glass, bouteilles), en céramique (carrelages), en chimie organique (réactifs, catalyseurs, PVC), en agrochimie (fongicides, insecticides, pesticides), en électrotechnique (contacteurs, bobinages, bus-bars). Il en est bien d’autres impossibles à détailler, sauf les métiers d’art dont les poteries d’étain (en alliage riche) révèlent de façon patente l’existence de ce métal qui, par son éclat ou sa patine lustrée, retient forcément l’attention de très nombreux amateurs.
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3. Alliages d’étain
Dans la répartition (en %) des emplois de l’étain consommé dans le monde (article Métallurgie et recyclage de l’étain [M 2 314], déjà cité), le fer-blanc seul (47 %) dépasse la somme des trois usages consécutifs qui sont ceux des alliages d’étain (brasures 23 %, bronzes 7 %, antifrictions 6 %).
3.1 Généralités
La production d’alliages est une opération ayant pour résultat de modifier les propriétés du métal de base, de façon à pouvoir les utiliser dans des conditions différentes et mieux appropriées aux exigences de leur mise en service.
Différents mécanismes peuvent entraîner une amélioration des propriétés. Par exemple, un élément d’addition peut former une solution solide et, dans ce cas, l’alliage est plus résistant et parfois moins ductile que le métal pur, mais sa structure reste identique. Ou encore, s’il y a formation d’une nouvelle phase, souvent plus dure, et qui se disperse dans le métal, on constate un renforcement de l’ensemble, dû à cette nouvelle phase.
L’effet combiné des deux mécanismes précités résulte de la formation d’une solution solide jusqu’à une certaine teneur de l’élément d’addition, teneur au-delà de laquelle il apparaît une nouvelle phase.
Cependant, on trouve parfois de nouvelles phases intermétalliques conférant aux alliages des propriétés très utiles. Celles-ci peuvent aussi être améliorées par des traitements thermiques conçus pour amorcer une précipitation à partir des solutions solides ou pour maîtriser un changement de phase. Enfin, la déformation des alliages (corroyage, martelage, etc.) permet également de modifier les propriétés mécaniques par changement de la structure cristalline.
Les propriétés des alliages d’étain relèvent des considérations générales précédentes, notamment en ce qui concerne les moyens...
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Alliages d’étain
BIBLIOGRAPHIE
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(2) - UHLIG (H.H.) - The corrosion handbook. - John Wiley & Sons Inc, Chapman & Hall Ltd. (1948).
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(4) - MANTELL (C.L.) - Tin. - Chap. 11, Reinhold Publ. Corp. (1949).
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(7) - SULLY (A.H.), HARDY (K.), HEALS (T.J.) - The...
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