Le brasage à l’étain reste, de loin, la méthode d’assemblage des métaux la plus accessible. Elle ne nécessite qu’une simple lampe à souder mono gaz ou un fer à souder d’appoint pour chauffer le métal d’apport. Toutefois, la résistance mécanique de la brasure qui en résulte (environ 5 kg par mm²) n’est pas compatible avec les canalisations d’eau chaude sanitaire, de chauffage ou encore de gaz.
Le fer à souder l’étain permet de réaliser un brasage tendre (improprement appelé « soudage tendre ») par l’application d’un fil d’étain sur la jointure lorsque le métal vire au rouge cerise. Que ce soit avec un fer à souder électrique, un fer à souder électronique ou un fer à souder à gaz, l’étain tient une place prépondérante dans les procédures de réparation par assemblage des métaux. On vous dit tout dans ce guide pratique !
L’alliage étain-argent-cuivre : l’alliage du soudage/brasage électronique
L’étain-argent-cuivre (SnAgCu, également appelé SAC) est un alliage sans plomb couramment utilisé pour la soudure électronique. L’alliage étain-argent-cuivre a été le système d’alliage prédominant utilisé pour remplacer l’étain-plomb parce qu’il est proche de l’eutectique, avec des propriétés de fatigue thermique, une résistance et une mouillabilité adéquates. La soudure sans plomb gagne beaucoup d’attention car les effets du plomb sur l’environnement dans les produits industriels sont reconnus, notamment suite à la législation européenne RoHS pour éliminer le plomb et d’autres matières dangereuses de l’électronique.
Les entreprises japonaises du secteur de l’électronique ont également examiné les avantages industriels de la soudure sans plomb, identifiant des avantages en matière de durabilité et de coût de revient. Les alliages les plus utilisés en la matière sont les suivants : 3 – 4 % d’argent, 0,5 – 0,7 % de cuivre et le reste (environ 95 %) d’étain… et c’est pourquoi on parle de soudure à l’étain.
Par exemple, la soudure courante « SAC305 » est à 3,0 % d’argent et 0,5 % de cuivre, le reste (96,5 %) étant à l’étain. Des alternatives moins chères et contenant moins d’argent sont utilisées dans certaines applications, comme la SAC105 et la SAC0307 (0,3 % d’argent, 0,7 % de cuivre et 99 % d’étain), au détriment d’un point de fusion un peu plus élevé.
Les alliages SAC sont le principal choix pour l’assemblage de la technologie de montage en surface sans plomb (SMT) dans l’industrie électronique. La SMT est un procédé dans lequel les composants des assemblages de circuits sont montés directement sur la surface d’une carte de circuit imprimé et soudés en place. La technologie SMT a largement remplacé la « technique des trous traversants » où les composants sont montés avec des fils conducteurs dans des trous de la carte de circuit imprimé. Les soudures SAC ont surpassé les soudures C4 à haute teneur en plomb dans les systèmes de réseaux de billes de céramique (CBGA) d’abord pour des raisons écologiques, mais aussi pour des raisons techniques par la suite. Le CBGA a montré des résultats constamment meilleurs dans les cycles thermiques pour les alliages sans plomb.
Les résultats montrent également que les alliages SAC sont proportionnellement plus performants en fatigue thermique lorsque la plage de cyclage thermique diminue.
Les bonnes pratiques pour souder à l’étain
Le fil d’étain est un élément essentiel pour le soudage au fer qui, rappelons-le, permet de souder et braser des métaux à très bas point de fusion. Le soudage au fer à l’étain n’expose pas les matériaux à souder à une flamme directe, comme le soudage à l’arc et par opposition à la soudure à la flamme. Le soudage au fer qui utilise l’étain est plus simple, puisqu’il s’agit simplement de chauffer une pointe, également appelée « panne de soudage », et de la mettre au contact avec le métal pou provoquer sa fusion. Attention : plus la teneur du fil en étain est importante, plus l’étain va se révéler agressif sur la panne du fer à souder.
Le fer à souder à l’étain est majoritairement utilisé pour les travaux électriques et électroniques, parce qu’il permet d’établir des contacts électriques durables entre deux ou plusieurs conducteurs électriques en toute simplicité, avec une belle précision et de bons rendus. Vous allez donc pouvoir utiliser votre fer à souder à l’étain pour souder des composants électroniques classiques comme les diodes et les transistors, mais aussi pour travailler des câbles simples, blindés, sur interrupteur, des prises Jack ou XLR, etc. On somme, cela peut aller de l’électronique de précision jusqu’aux travaux de plomberie.
Bien entendu, tous les métaux qui conduisent l’électricité ne peuvent être soudés au fer avec fil d’étain. S’il est possible de souder un fil électrique en cuivre, en étain, en laiton et en d’autres aciers aux propriétés physiques et chimiques similaires, il est compliqué, voire impossible, de souder à l’étain l’inox et l’aluminium ainsi que ses dérivés. Voici quelques conseils pour réaliser des soudures et brasures propres au fer à souder à l’étain :
- Prévoyez un espace de travail dégagé, bien éclairé et situé dans une pièce bien ventilée. N’oubliez pas que les vapeurs dégagées par la soudure au fer à l’étain sont nocives, même à faible dose. De même, si vous utilisez un fer à souder électrique avec cordon d’alimentation, veillez à faire passer ce dernier derrière l’espace de travail pour éviter tout contact accidentel avec la panne chaude de votre fer à souder, mais aussi pour ne pas perturber votre travail et entamer la précision de votre soudure. Attention : si vous remarquez que le cordon d’alimentation est entaillé ou s’il présente des traces de fonte, n’utilisez plus ce fer à souder car il y a un risque imminent d’électrocution. Faites réparer votre matériel par un professionnel ou changer votre fer à souder ;
- Commencez par bien décaper la panne de votre fer à souder. Pour ce faire, vous pouvez utiliser une laine d’acier, une toile émeri ou encore une pierre ammoniacale. Recouvrez ensuite la panne décapée avec une fiche couche d’étain. C’est ce que l’on appelle l’étamage. Pour ce faire, vous allez faire chauffer le fer à souder pour ensuite déposer un peu de soudure en fil d’étain sur la panne. L’étain doit alors fondre et devenir brillant ;
- Si vous remarquez un surplus d’étain sur la panne, essuyez-le en utilisant un chiffon légèrement humide en tirant d’un coup sec ;
- Les pièces à souder peuvent être nettoyées à la toile émeri avant l’assemblage pour favoriser l’adhésion. Mettez les pièces en contact puis appliquez la panne chaude. Appliquez par la suite votre fil d’étain au point de contact entre la panne et les pièces à assembler ;
- Lorsque vous verrez la soudure fondre, éloignez la panne du fer à souder puis laissez refroidir. Dans certains cas, il peut être nécessaire d’absorber les excès de chaleur (si vous appliquez la panne chaude plus que de raison) par le biais d’une pince long-bec à proximité de la connexion à réaliser ;
- Notez enfin qu’il est possible de nettoyer la panne du fer à souder pendant le travail en utilisant une éponge imbibée d’eau et avec un coup sec.