Les bronzes à l’étain, pour la sidérurgie et l’industrie

Les bronzes à l’étain binaires sont composés de cuivre et d’étain, et donc symbolisés CuSn. Leur nuance varie selon la teneur en étain : CuSn2, CuSn5, CuSn8, CuSn10… Des résidus de phosphore pouvant être présents après la fusion en milieu réducteur et la désoxydation, certains certificats portent la mention P (CuSn6P par exemple). Les alliages s’enrichissent parfois de zinc et/ou de plomb, mais ils sont alors considérés par certains professionnels comme des « appellations par extension ».

Bronzes à l’étain monophasés et biphasés

D’une manière générale, les bronzes à l’étain, utilisés pour la fabrication d’outils dès la préhistoire et qui ont donné leur nom à une période (« l’âge de bronze » cela va de soi), présentent d’excellente aptitude au moulage, une bonne résistance à la corrosion et à l’usure. D’où leur utilisation dans les fonderies, pour certains d’entre eux. Les bronzes binaires contenant exclusivement de la phase alpha (jusqu’à 16% d’étain) sont d’ailleurs principalement utilisés pour le corroyage. Avec une phase alpha et une phase delta, ils deviennent plus durs et plus fragiles.

Lorsque le bronze contient plus de 20% d’étain, il est principalement utilisé pour la fabrication de… cloches, voire de miroirs. Les additifs servent quant à eux à renforcer certaines propriétés des bronzes. Ainsi le zinc permet-il de réduire la proportion de phase delta, donc d’augmenter la malléabilité de l’alliage (tout en diminuant sa résistance au frottement) et de renforcer sa conductivité électrique. Le remplacement de l’étain par du zinc a par ailleurs une influence sur le prix des métaux. Le plomb de son côté, à travers, notamment, l’alliage CuSn4Zn4Pb4, a pour effet de faciliter l’usinage du bronze.

Les caractéristiques des bronzes à l’étain

Les caractéristiques mécaniques des bronzes monophasées sont assez élevées après étirage à froid, laminage ou étirage. À ce propos, les pièces devront mentionner les normes NF A 51-108 pour les laminés, NF A 51 -111 pour les fils et NF A 53-707 pour les produits moulés. Justement, en ce qui concerne ces dernières et les pièces de fonderie en général, c’est-à-dire les bronzes biphasés, les propriétés mécaniques dépendent de leur composition et des conditions de refroidissement.

Par ailleurs, la phase delta influence tout autant l’usinage des pièces de bronze, particulièrement sa vitesse. Ces dernières exigent un décapage du fait de la présence d’oxyde stannique. Concernant l’assemblage, il s’avère simple par brasage tendre, nettement plus délicat par brasage fort ou soudage, sauf pour ceux qui présentent teneur en étain. Il faut en effet savoir que les bronzes ont une tendance à la fissuration à chaud.

L’usinage des pièces de bronze

Les usineurs de bronzes en étain profitent de leur résistance à l’usure, de leur bon coefficient de frottement et de leur conductibilité électrique (20% IACS à 20° pour la nuance CuSn4P, 10% pour le CuSn12) pour fabriquer des pièces destinées aux industries électroniques, électriques et mécaniques : ressorts, rondelles, bagues, contacts…

Concernant le prix d’achat des métaux, il convient de noter que le cours du bronze à l’étain est assez volatile dès lors qu’il dépend, à la fois du cours du cuivre et de celui de l’étain. En 2017, la tonne de cuivre se situe à une moyenne de 5 500 USD, celle d’étain à 19 723 USD.

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