Qu’est-ce que l’étamage ?
Très répandu dans l’industrie, l’étamage est un processus de dépôt d’une couche superficielle d’étain, d’une épaisseur comprise entre 1 à 5 µm et dont l’objectif est de protéger le substrat de la corrosion.
Quels sont les conducteurs utilisés en connectique ?
Avec une conductivité électrique de 59,6×106 S/m, le cuivre est le 2ème meilleur conducteur du courant après l’argent (63×106 S/m) et avant l’or (45.2×106 S/m). Par son abondance, sa malléabilité, son excellente conductivité thermique et son prix (130 fois moins cher que l’argent et 10 000 fois moins cher que l’or), il est le candidat par excellence pour une utilisation industrielle dans les applications électriques.
Le problème majeur du cuivre en connectique est son oxydation en Cu20 qui se forme en surface au contact d’oxygène. Cette oxydation dégrade fortement la conductivité électrique des surfaces en cuivre. C’est une vraie problématique pour le transit du courant dans un connecteur. Plusieurs études ont mis en évidence que l’oxydation se créée instantanément à température ambiante sur quelques couches atomiques. Toutefois, l’épaississement est un processus activé thermiquement. Ainsi, à 100°C, la cinétique d’oxydation des contacts est fortement accentuée. Ceci engendre rapidement l’épaississement d’oxyde cuivreux Cu20 et une diminution de la conductivité électrique. L’élévation de la température lors du passage du courant et les sollicitations mécaniques de type fretting sont autant de facteurs qui accélèrent l’oxydation.
Pourquoi utilise-t-on l’étamage ?
Pour pallier ce problème, des revêtements sont réalisés sur les zones de contact du cuivre afin de les protéger de l’oxydation. Plusieurs matériaux sont couramment utilisés : l’argent, l’or et l’étain.
Si l’or a l’avantage de ne pas s’oxyder et d’avoir une conductivité électrique très bonne, son coût quant à lui limite les applications à des produits à haute valeur ajoutée.
L’étain est sensiblement moins cher, mais possède une conductivité électrique de 9.17×106 S/m, nettement moins bonne. Ce n’est donc pas pour sa conductivité électrique qu’il est utilisé, car cette dernière est très loin de celle du cuivre. De plus, l’étain s’oxyde également. Cependant, l’étain a l’avantage d’être malléable, facilement déposable par divers procédés et surtout d’avoir des couches d’oxydation friables.
Ainsi, il est possible de profiter du frottement de contact pour délaminer les couches superficielles d’oxydes d’étain et permettre de maintenir une conductivité électrique stable. La conductivité des contacts étamés est donc plus faible que celle du cuivre seul, mais l’ajout d’une couche d’étain, couramment nommé étamage, permet de garantir une résistance de contact stable et basse.
L’image ci-dessous présente le profil d’un contact étamé en contraste chimique BED-C réalisé avec un microscope électronique à balayage (MEB). L’objectif est de mettre en évidence l’effet de délaminage des couches superficielles d’étain dans la zone de contact.
Vue au Microscope Electronique à Balayage d’un contact électrique :
