Les gens,
Readers may remember that I have had an interest in tin pest for some time. Tin pest can occur if nearly-pure tin is exposed to cold temperatures (<13.2oC) for long periods of time. At the end of this post, I provide a short summary of the tin pest phenomenon. See this striking time lapse video of tin pest forming; I assume the time period is over many months.
La raison de cet article est qu'une spécialiste du Moyen Âge, Beata Lipińska, originaire de Pologne, mène des recherches sur la « peste de l'étain » et ses effets sur la culture médiévale, notamment sur les tuyaux d'orgue d'église. Elle m'a contacté pour savoir si je pouvais l'aider à trouver des articles traitant de la « peste de l'étain » d'un point de vue non historique. Si certains lecteurs disposent de références susceptibles d'aider Beata, merci de la contacter directement à l'adresse [email protected].
Figure 1. Formes de corrosion de l'étain dans un alliage Sn 0,05 Cu provenant de Plumbridge. Voir l'article cité ci-dessous.
QU'EST-CE QUE L'ÉTOUFEMENT PAR L'ÉTAIN ?
L'étain est un métal allotropique, ce qui signifie qu'il présente différentes structures cristallines selon les conditions de température et de pression. L'étain existe sous deux formes allotropiques. L'étain bêta « normal » ou blanc possède une structure cristalline tétragonale stable, avec une densité de 7,31 g/cm³. Lorsqu'il est refroidi en dessous de13,2 °C, l'étain bêta se transforme lentement en étain alpha. L'étain « gris » ou alpha présente une structure cubique et une densité de seulement 5,77 g/cm³. L'étain alpha est également un semi-conducteur, et non un métal. Le passage de l'étain blanc à l'étain gris provoque l'effritement de la plupart des objets en étain.
La transformation macroscopique de l'étain blanc en étain gris s'étend sur environ 18 mois. La photo, qui est sans doute la plus célèbre image moderne de la « peste de l'étain », illustre très clairement ce phénomène.
This photo is titled "The Formation of Beta-Tin into Alpha-Tin in Sn-0.5Cu at T <10oC" and is referenced from a paper by Y. Karlya, C. Gagg, andW.J.Plumbridge, "Tin pest in lead-free solders", inSoldering and Surface Mount Technology, 13/1 [2000] 39-40.
Ce phénomène est connu depuis des siècles et il existe de nombreuses anecdotes intéressantes, probablement apocryphes, sur la « peste de l'étain ». La plus célèbre d'entre elles est sans doute celle des boutons en étain des manteaux des soldats de Napoléon, qui se seraient désintégrés à cause de la « peste de l'étain » lors de leur retraite de Moscou. Une autre anecdote courante au Moyen Âge voulait que Satan soit responsable de la détérioration des tuyaux d'orgue en étain dans les églises d'Europe du Nord, car la « peste de l'étain » donne souvent l'impression que l'étain est « malade ».
Au départ, la « tin pest » était appelée « tin disease » ou « tin plague ». Je pense que le nom « tin pest » vient de la traduction allemande du mot « plague » (en effet, en allemand, « plague » se dit « pest »).
Pour la plupart des personnes ayant quelques connaissances en science des matériaux, la transformation de l'étain bêta en étain alpha à des températures plus basses semble aller à l'encontre de l'intuition. En effet, les matériaux se contractent généralement à des températures plus basses ; ils ne se dilatent pas. Bien que le mécanisme ne semble pas encore être entièrement compris, cela s'explique probablement par le fait que l'étain alpha gris présente une entropie inférieure à celle de l'étain bêta blanc. Avec le retrait de chaleur à des températures plus basses, un état à plus faible entropie serait probablement plus stable.
Étant donné que la transformation en étain gris nécessite une expansion, la « rouille de l'étain » apparaît généralement au niveau d'un bord, d'un angle ou d'une surface. L'apparition de ce phénomène peut prendre plusieurs dizaines de mois, mais une fois qu'elle a commencé, la transformation peut être rapide et entraîner une défaillance structurelle en l'espace de quelques mois.
Although tin pest can form at <13.2oC, most researchers believe that the kinetics are very sluggish at this temperature. There seems to be general agreement in the literature that the maximum rate of tin pest formation occurs at -30 to -40oC.
Santé,
Dr. Ron
