Étain - Définition

Caractéristiques

C'est un métal gris-argent, malléable, moyennement ductile à température ambiante. Il est hautement cristallisé et « crie » ou « pleure » lorsqu'on en plie une barre (rupture des liaisons cristallines).

Il résiste à la corrosion par l'eau de mer et l'eau douce, mais peut être attaqué par les acides forts.

C'est une ressource non renouvelable.

Variétés allotropiques

À la pression atmosphérique, l'étain pur possède trois variétés allotropiques (il peut exister sous trois formes cristallines). Entre 13 °C et 162 °C, l'étain est sous forme β, c'est l'étain blanc, de masse volumique 7,28 g.cm^-3. Au dessus de 162 °C, on trouve la forme γ, structure orthorhombique, cassante, que l'on peut pulveriser avec un mortier. En dessous de 13 °C, l'étain blanc se transforme lentement en étain gris, de structure diamant, c'est la forme α, de densité 5,75 g.cm^-3.

Cette transformation et le changement de densité qui l'accompagne affectent la tenue mécanique du matériau. En dessous de -50 °C, la transformation est rapide et l'étain devient pulvérulent (tombe en poussière). C'est la « peste de l'étain ». Il a été avancé par certains historiens que le changement de forme allotropique de l'étain ait pu jouer un rôle dans les défaites de Napoléon I^er en Russie. Exposés à la très basse température ambiante de la campagne de Russie les boutons d'étain des uniformes des soldats devenaient cassants par transformation en étain gris entraînant chez eux un certain inconfort.

Utilisations

Sous forme d'étain

• Fer-blanc : tôles fines d'acier doux recouvertes d'une mince couche d'étain, généralement par électro-déposition. Le fer-blanc est surtout utilisé pour fabriquer les emballages métalliques (boîtes de conserve).
• Brasure : Le métal d'apport est constitué par un alliage, souvent d'étain (à raison de 2 à 63 %) avec le plomb, à bas point de fusion (185 °C). Du fait de la méfiance de plus en plus grande vis-à-vis du plomb, la composition évolue vers des alliages sans plomb, par exemple étain-cuivre ou étain-argent, beaucoup plus chers et nécessitant une température plus élevée (225 °C).
• Étamage : l'étamage consiste à recouvrir une pièce métallique d'une fine couche d'étain pour garantir de bons contacts électriques. L'étain pur (sans plomb) peut cependant former des « whiskers », c'est-à-dire des fils micrométriques susceptibles de provoquer des courts-circuits. Le processus de formation des « whiskers », qui dure plusieurs mois, est mal compris (il semble que l'intensité du champ magnétique joue un rôle). Des remèdes existent (ajouts de traces d'autres métaux au moment du dépôt de la couche d'étain).
• Monnaies : On incorpore souvent de l'étain dans les pièces de monnaie. Les pièces de 50 centimes, 20 centimes et 10 centimes d'Euro en contiennent 1 %.
• Soudure (le terme est incorrect puisqu'il n'y a pas fusion des matériaux à assembler, c'est une brasure) : de par sa bonne conductivité et de sa relativement basse température de fusion (notamment quand il est associé au plomb), l'étain est très couramment utilisé pour souder des composants électroniques sur des circuits imprimés.
• Vaisselle et décoration : généralement en « métal anglais », un alliage d'étain (de 70 à 94 %), d'antimoine (de 5 à 24 %) et de cuivre (jusqu'à 5 %).
• Produit anti-algues : on traite les coques de bateau avec une peinture contenant une substance dérivé du tributylétain (C₄H₉)₃Sn. Ces composés utilisés pour empêcher la fixation des algues sur les coques des navires sont toxiques pour l'environnement, ce qui en fait limiter l'usage actuellement.
• Verre : pour fabriquer le verre plat, le procédé le plus répandu est le flottage sur lit d'étain en fusion (float glass).
• Supraconducteur : l'alliage étain-niobium Nb₃Sn est supraconducteur à des températures relativement « élevées » (température critique de -254,15 °C). Ses performances : densité de courant de 750 A⋅mm^-2 sous 12 Tesla le désigne comme le successeur du niobium-titane pour les applications à grande échelle.
• Les feuilles d’étain ont été utilisées pour la conservation de la viande.

Sous forme de bronze

Le bronze, mélange de cuivre et d'étain, est actuellement considéré comme le premier alliage qui a été réalisé et utilisé par l'homme. Son influence fut si grande qu'une période de la préhistoire (protohistoire) fut appelée « âge du bronze » en référence à cet alliage (d'environ 2000 à 800 avant J.-C.). Le nom « bronze » viendrait de Brindisi, ville d'Italie, célèbre dans l'antiquité par sa métallurgie du bronze. En Mésopotamie, à Ur, on a trouvé des objets en bronze datés de 5 000 ans avant Jésus-Christ.

L'étain intervient sous forme alliée dans la composition de nombreux objets, instruments ou matériaux, notamment:

• Sculpture : l'alliage noble pour les sculptures est le bronze (environ 80 % cuivre, 20 % étain).
• Robinetterie : utilisation d'un alliage intermédiaire entre le laiton et le bronze qui comprend 10 % d'étain et 3 % de zinc.
• Tuyau d'orgue : utilisation d'un alliage comprenant 77,5 % d'étain, 22 % de plomb et 0,5 % de cuivre. Il donne une belle sonorité, résiste bien à la corrosion et garde une belle couleur pour les tuyaux de « montre ».
• Cloche : utilisation du bronze contenant entre 21,5 et 24 % d'étain (d'autant plus que la cloche est petite).
• Canon de l'artillerie à poudre.
• L'or mussif est un bi-sulfure d'étain d'aspect doré, utilisé notamment dans l'art byzantin pour les icônes et les mosaïques.