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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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1. Propriétés physiques et mécaniques de l’étain
1.1 Propriétés atomiques et cristallines
— Numéro atomique 50.
— Masse atomique 118,7.
— Rayon atomique moyen 0,158 nm.
— Rayons ioniques Sn2+ 0,093 nm et Sn4+ 0,074 nm.
— Configuration électronique de l’atome à l’état fondamental : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p2.
— Variétés allotropiques et structures :
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étain blanc (β) système quadratique (à faces centrées) : masse volumique ρ = 7,29 g /cm3 ;
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étain gris (α) système cubique (< 13,2 oC) : ρ = 5,77 g /cm3.
on trouve aussi une transformation β ® γ (système orthorhombique) au-delà de 161 oC, et de masse volumique intermédiaire (6,5 g /cm3).
— Paramètres de mailles :
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Sn β : a = 0,583 14 nm ; c = 0,318 15 nm ;
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Sn α : a = 0,649 12 nm.
1.2 Propriétés électriques et magnétiques
— Seuil photoélectrique 300 nm.
— Résistivité électrique (Sn β) 11 µΩ · cm à 0 oC ;
15,5 µΩ · cm à 100 oC ;
20 µΩ · cm à 200 oC.
à très basse température (transition à 3,73 K), l’étain blanc (β) montre une résistivité extrêmement faible (supra-conducteur).
L’étain gris (α) est un semi-conducteur. Sa résistivité est d’environ 300 µΩ · cm à 0 oC.
— Susceptibilité magnétique :
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Sn β 0,339 × 10–6 (0,027 × 10–6 uem cgs)...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BRITTON (S.C.) - Tin versus corrosion. - Publication ITRI, no 510.
-
(2) - UHLIG (H.H.) - The corrosion handbook. - John Wiley & Sons Inc, Chapman & Hall Ltd. (1948).
-
(3) - EVANS (U.R.) - Metallic corrosion passivity and protection. - Edw. Arnold & Co (1948).
-
(4) - MANTELL (C.L.) - Tin. - Chap. 11, Reinhold Publ. Corp. (1949).
-
(5) - EYRE (B.L.) - The solid solubility of Sb in tin. - Publication ITRI, no 269.
-
(6) - BRITTON (S.C.) - Corrosion test of tin-Cd coatings on steel. - Publication ITRI, no 237.
-
(7) - SULLY (A.H.), HARDY (K.), HEALS (T.J.) - The...
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