* Etamage electrolytique surfond (brillante par fusion)*

Etamage électrolytique surfondu (brillanté par fusion) sur bande métallique à base de cuivre

Introduction

Présentation générale

Principales caractéristiques des procédés PEM

Tableaux

Introduction :
Les dépôts d'étain sont principalement destinés à protéger le métal de base contre la corrosion, à faciliter les opérations de brasage, à améliorer les forces d'insertion et d'extraction des connecteurs ou encore à améliorer la qualité de contact aux jonctions électriques.

Présentation générale :

Etamage électrolytique surfondu sur cuivre et alliages cuivre
Ce type de procédé, appliqué " en continu ", consiste à soumettre les bandes à différentes opérations de traitement de surface dans une installation, qu'elles traversent de part en part, à partir d'un système dérouleur et généralement, jusqu'à un système enrouleur.

Certaines de ces opérations peuvent être chimiques ou thermiques (dégraissage, décapage, finition, etc ...), mais le dépôt d'étain ou d'alliage d'étain est obtenu par électrolyse à la cathode.

L'étain est le plus souvent appliqué directement sur la bande. Dans certaines conditions d'utilisation cependant (température supérieure à 120° C par exemple), les phénomènes de diffusion intermétallique qui se produisent sont néfastes (décollement, altération de la soudabilité, etc ...) ; il est alors recommandé d'interposer une sous-couche appropriée entre le métal de base et le dépôt final. Cette sous-couche est elle-même obtenue par électrolyse.

L'épaisseur du dépôt dépend, pour l'essentiel, de l'intensité de l'électrolyse et de la vitesse de passage de la bande dans l'installation de traitement (pour une "longueur d'électrolyse" déterminée).

Le contrôle de ces paramètres permet de réguler l'épaisseur avec une précision de l'ordre de quelques dixièmes de micromètre.

Des technologies appropriées permettent d'obtenir, si nécessaire, des épaisseurs différentes sur chaque face et/ou un dépôt partiel.

Les bandes peuvent être étamées en grande largeur et refendues à la dimension désirée par l'utilisateur. Dans ce cas, les chants ne sont pas revêtus sur le produit final.

La surfusion (brillantage par fusion) est elle-même réalisée " en continu ", à la suite des traitements chimiques et électrolytiques. Elle est obtenue en chauffant la bande préalablement revêtue d'un dépôt électrolytique mat, au dessus du point de fusion de celui-ci, puis en la refroidissant avant tout contact avec un élément de l'installation (guidage, renvoi, etc...). Le dépôt reste brillant après refroidissement.

Le temps pendant lequel s'opère la surfusion est généralement court : quelques fractions de secondes à quelques secondes, durant lesquelles se produisent néanmoins des phénomènes de diffusion entre l'étain et le matériau de base, renforçant ainsi l'adhérence de l'un sur l'autre.
Toutefois, la qualité de la préparation de surface avant étamage (dégraissage, décapage, etc...) reste primordiale pour éviter des défauts généralement considérés comme redhibitoires, tels que cloques ou démouillage (phénomène de retrait partiel ou total du dépôt observé sur la surface traitée).
Lors de cette opération, la température de la bande atteint des valeurs proches de celles du dépôt en fusion ; soit environ 250° C.
Dans la pratique, le brillantage par fusion sur bande ne s'applique pas pour des dépôts supérieurs à 5 µ.

Application sur bande laiton
Dans le cas du laiton, la présence de Zn entraîne, en raison de la diffusion de ce métal vers la surface du dépôt, trois conséquences néfastes :

perte de brasabilité,

altération de l'aspect,

dégradation de la qualité de contact.

Ce phénomène, perceptible à froid en quelques mois, est accéléré avec l'accroissement de la température de service. L'interposition d'une sous-couche, capable de jouer le rôle de barrière de diffusion, évite ou diffère considérablement cette évolution.

Principales caractéristiques des procédés PEM :

Epaisseur de la sous-couche
Elle est couramment de 0.5 à 1 µm.

Epaisseur du dépôt d'étain (étain pur)
Elle est en relation avec les conditions d'utilisation.
0.8 - 1.5 µm Favorable au glissement, force d'insertion faible.
1 - 3 µm Tenue de la brasabilité dans le temps. Grippages possibles au delà de 2 µm.
3 - 5 µm Uniquement préconisé pour les connexions statiques (surface de contact majorée grâce à la ductilité du dépôt ; effet d'étanchéité sur la zone de contact grâce à l'emboutissage du dépôt).

Surfusion (brillantage par fusion)
Elle est obtenue par chauffage de la bande revêtue. Deux techniques sont utilisées :

	par rayonnement dans un four à passage (gaz ou électrique),
	par induction électromagnétique (la bande passe entre deux inducteurs dont le champ engendre des courants de FOUCAULT).

Ce dernier procédé permet un contrôle précis des paramètres température de fusion / temps.
Dans les deux cas, l'opération est réalisée en atmosphère normale.
Le tableau 1 présente, de façon résumée, les processus mis en jeu dans le cas d'un revêtement d'étain surfondu sur laiton.
Le tableau 2 présente les performances des revêtements d'étain surfondu appliqués sur laiton par les procédés PEM.
La surfusion permet, du fait de la sous-couche , la formation de composés intermétalliques stables. Ces derniers assurent une bonne conservation de la brasabilité et de l'adhérence lors du vieillissement du métal revêtu.

Abrasabilité des dépôts
La nature et la composition des bains d'étamage, ainsi que les conditions opératoires de la surfusion interviennent sur la formation de composés abrasifs (oxydes notamment) à la surface du revêtement. Ces composés peuvent entraîner une usure anormale des outils de découpe. Les paramètres en cause sont tenus sous surveillance pour que l'épaisseur de cette couche ne dépasse pas quelques nanomètres. La mesure est obtenue à partir d'une méthode potentiométrique.

Effet thermique de la surfusion sur le métal de base
L'état métallurgique des bandes à base cuivre peut être altéré par l'opération de surfusion : perte de dureté et d'élasticité.
C'est le cas du cuivre pur ou peu allié et des laitons. Le bronze y est peu sensible.
Cet effet de recuit dépend des facteurs température et temps. Les procédés de surfusion, type " induction ", dont le paramètre température est bien maîtrisé et la variation de température de la zone traitée rapide, sont nécessairement à utiliser, lorsque un tel effet doit être maintenu à un faible niveau.
Celui-ci est contrôlé de façon pratique, par mesure de la dureté du matériau de base, avant et après traitement. Sur les bandes minces, l'utilisation d'un micro-duromètre est indispensable ; la mesure peut ainsi être effectuée sur la face de la bande (à condition, après traitement, d'éliminer totalement le revêtement sous peine de fausser le résultat qui peut, dans le cas des laitons, se trouver majoré en raison de la formation, à la surfusion, de composés intermétalliques durs).

Tableaux :

Processus mis en jeu dans le cas d'un revêtement d'étain surfondu sur laiton

Revêtement	Rôle	Effet	Applications

Sous couche	Barrière de diffusion	Modification de la vitesse de croissance des composés intermétalliques. Différer la diffusion du Zn dans la couche finale.	Vieillissement retardé Conserver la brasabilité lors d'un vieillissement à haute température

Sn Pur	Protection contre la corrosion (oxydation) Brasabilité		Faible évolution de l'étain pur au vieillissement

Fusion	Fusion à température contrôlée	Création de composés intermétalliques stables (recristallisation de l'étain)	Meilleure tenue en vieillissement : - à l'oxydation superficielle, - de la brasabilité, - de l'apparition du clivage*

* Clivage : décollement du revêtement par rupture de couches intermétalliques fragiles formées à l'interface métal de base-revêtement

Performances de revêtements d'étain surfondu (avec sous-couche dans le cas du laiton)

			Vieillissement à 155°C *		Vieillissement à 200°C *

Ep Cu	Ep Sn	Glissement Force d'insertion	Brasabilité	Coloration (Oxydation)	Clivage

0.5 - 1 µm	0.8 - 1.5 µm	Bon	16 h

0.5 - 1 µm	1 - 3 µm	Grippage possible	48 h	500 h	> 500 h

0.5 - 1 µm	3 - 5 µm	Mauvais	48 h	500 h	> 500 h

* Les essais en chaleur sèche 155° C et 200° C sont réalisés suivant la norme NFC 20720 ou IEC 68.

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