Tous les métaux ne font pas bon ménage. Et cela se répercute dans le monde de l'électronique et des matériaux qui y sont utilisés. Un exemple relativement nouveau et pertinent est apparu avec l'avènement de la directive RoHS et le désir d'identifier un remplacement "direct" pour les soudures SnPb(Ag). Un mélange eutectique de Sn (étain) et de Zn (zinc) s'est avéré très intéressant comme substitut possible. 91Sn 9Zn est eutectique, ne contient aucun matériau RoHS et fond à 199°C, soit seulement 16 degrés de plus que la soudure eutectique SnPb et ~20 degrés de moins que les mélanges SAC courants, et ne contient aucun métal précieux onéreux.
Mais l'alliage contient du Zn. C'est un obstacle pour deux raisons. Le Zn est assez réactif, ce qui rend très difficile la création d'un véhicule-flux qui permettrait d'obtenir une pâte à souder stable (possédant une durée de vie appréciable). La seconde, celle que nous allons détailler dans ce billet, est le potentiel d'électrode du Zn.
Plus la différence de potentiel d'électrode entre les métaux est importante, plus la probabilité d'une corrosion galvanique est élevée. Le potentiel d'électrode du Cu (cuivre) est de +0,334V. Le potentiel d'électrode de Sn (étain) et de Pb (plomb) est respectivement de -0,140V et de -0,126V. Le potentiel d'électrode du Zn est quant à lui de -0,761V. Un contact accidentel entre le Zn et le Cu peut donc créer une différence de potentiel de 1,095V. Ajoutez à cela un peu d'humidité et vous obtenez un scénario idéal pour la corrosion galvanique. Ce phénomène peut encore être aggravé par la présence d'ions halogénés (brouillard salin).
Compte tenu de ce qui précède, un alliage de soudure composé de 91 % de Sn et de 9 % de Zn poserait-il un problème ?
J'ai fait une expérience simple pour le savoir.
J'ai pris un ruban de soudure SnZn et des coupons de cuivre, je les ai simplement posés l'un sur l'autre et je les ai exposés à 85C/85%RH pendant le long week-end de la fête du travail (>72 heures).
Vous trouverez ci-dessous une image du ruban de soudure SnZn avant qu'il ne soit soumis aux conditions mentionnées ci-dessus.
L'image suivante montre le ruban de soudure SnZn après avoir été exposé au 85C/85%RH pendant >72 heures. Cet échantillon de ruban n'a pas été en contact avec d'autres métaux. J'essayais de déterminer quelle serait l'oxydation "normale" de cet alliage dans ces conditions. J'ai procédé de la même manière avec les coupons de cuivre. (Image suivante)
Cette dernière image montre l'effet du contact accidentel du cuivre avec le ruban de soudure SnZn. Notez l'aggravation de l'oxydation/corrosion des coupons de cuivre.
Dans cette expérience simple, nous pouvons voir les effets de la corrosion galvanique qui se produit par contact accidentel de l'alliage de soudure SnZn avec le cuivre. Je parle de "contact accidentel" parce que les matériaux se touchent simplement, ils n'ont pas été soudés ensemble. Il serait intéressant de voir si l'effet serait aussi important si les matériaux étaient collés l'un à l'autre sans espace pour que l'eau puisse pénétrer.
