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Le Canada aide l’industrie aérospatiale à éliminer le plomb

Des travaux de recherche dirigés par le Canada permettent de proposer pour la première fois des solutions novatrices aux fournisseurs et aux fabricants du monde qui veulent satisfaire aux nouvelles normes environnementales sans sacrifier la fiabilité.

Depuis plus de 50 ans, le plomb est utilisé comme additif dans les procédés de soudure des produits électroniques, mais les préoccupations actuelles en matière d’environnement et de santé ont incité bon nombre de pays à en interdire l’utilisation à cette fin. C’est pourquoi la plupart des appareils électroniques grand public ne contiennent plus de plomb, principalement en raison de règlements tels que la directive sur la limitation de l’utilisation des substances dangereuses de l’Union européenne. L’industrie aérospatiale et l’industrie de la défense devront aussi se conformer à ces règlements d’ici 2019.

En raison du mouvement mondial d’élimination du plomb dans la fabrication des produits électroniques, les fournisseurs cherchent d’autres alliages de soudure qui satisfont non seulement aux exigences en matière de qualité et de sûreté, mais aussi aux exigences de la réglementation. Les alliages de soudure à base d’étain sont utilisés depuis plusieurs années dans la plupart des produits grand public, mais ils posent un problème de rendement pour les applications qui nécessitent une grande fiabilité.

Le Canada s’inspire de plus d’une décennie de travaux de recherche pour relever ces défis dans le cadre de trois projets financés conjointement par un réseau de centres d’excellence dirigé par l’entreprise, soit Accélération de l’amélioration des processus de fabrication (AAPF), et des partenaires industriels qui seront parmi les premiers à profiter de la technologie. Ces partenaires représentent tous les segments de la chaîne de valeur : Celestica, un fabricant de produits électroniques; Honeywell, Rockwell Collins et Curtis‑Wright, des fabricants de composants; et BAE Systems, un intégrateur de systèmes.

Avec l’aide de chercheurs de la University of Toronto, l’équipe a créé des alliages de soudure à base d’étain qui peuvent être fabriqués à plus basse température et qui ne nécessitent pas de plomb. Le caractère unique de ces alliages tient à leur température de fusion plus basse.

Cette technologie canadienne en instance de brevet comporte plusieurs avantages par rapport à d’autres alliages de soudure à base d’étain. Elle réduit les risques de création de trichites qui peuvent court‑circuiter les appareils électroniques; son comportement est similaire à celui des alliages à base de plomb, ce qui permet de conserver les procédés de fabrication traditionnels; et les joints peuvent être remis à neuf même après une longue durée d’utilisation ou de stockage sur le terrain (plus de 20 ans).

« Le réseau AAPF a permis d’approfondir la recherche afin de combler les lacunes en matière de commercialisation », déclare Irene Sterian, directrice administrative du réseau AAPF.

Plusieurs consortiums industriels mettent à l’essai les nouveaux alliages dont la température de fusion est plus basse, afin de les commercialiser à temps pour respecter l’échéance de 2019 établie par l’Union européenne pour l’élimination du plomb. Toutes les entreprises qui exportent leurs produits vers les pays de l’Union européenne doivent se conformer à la nouvelle législation.

« Ces alliages peuvent être utilisés dans le secteur aérospatial, le secteur militaire ou tout autre secteur qui exige une grande fiabilité. Le Canada a été un pionnier dans ce domaine, et plusieurs consortiums internationaux, notamment AREA Consortia, HdPug, iNEMI, CALCE et la NASA, examinent la possibilité d’adopter ces alliages à l’échelle mondiale », déclare Polina Snugovsky, ingénieure principale et chef métallurgiste, Technologie et innovation mondiale chez Celestica, le principal partenaire industriel du réseau AAPF.

L’un des principaux avantages des nouveaux alliages est leur capacité à limiter la croissance de trichites d’étain dans des applications indispensables, notamment les appareils utilisés dans les domaines de l’aérospatiale, de la défense et de la médecine. En 2005, la centrale nucléaire Millstone au Connecticut a fermé lorsqu’une carte de circuits imprimés qui surveillait une conduite sous pression de vapeur a été mise en court‑circuit en raison de ces trichites, les filaments métalliques qui se développent aux points de soudure dans un circuit imprimé. Selon l’armée américaine, ces excroissances sont aussi la cause du mauvais fonctionnement des systèmes radar F‑15 et du guidage erroné des missiles Phoenix et Patriot.

« Ce fut pour l’industrie un problème très difficile à régler, et nous avons proposé une solution prometteuse », souligne Mme Snugovsky, l’une des principales chercheuses des trois projets du réseau AAPF qui élaborent et mettent à l’essai les nouveaux alliages et procédés. « Les systèmes électroniques des avions et du matériel militaire commencent à se détériorer après 10 ou 20 ans. Nous avons proposé un traitement spécialisé qui peut redonner à un alliage ses propriétés métallurgiques originales. »

« Se conformer à la directive de l’Union européenne sur la limitation de l’utilisation des substances dangereuses est une priorité importante pour Celestica, affirme Jeffrey Kennedy, directeur de la technologie chez Celestica. L’aide que Celestica et les partenaires du projet ont reçue du réseau AAPF a accéléré la fabrication d’alliages à plus basse température qui satisfont aux normes élevées de l’industrie aérospatiale en matière de rendement et de fiabilité. Grâce à cette invention, le Canada est un chef de file du domaine prometteur des matériaux novateurs. »

Selon Mme Sterian, les fabricants d’appareils médicaux pourront aussi utiliser ces matériaux et procédés uniques dans leur future production, « parce que les matériaux qu’ils utilisaient auparavant ne seront plus disponibles. Voilà un exemple d’innovation latérale. Les technologies de pointe utilisées pour l’assemblage et la distribution peuvent aussi être utiles dans les applications de soins de santé qui requièrent également une grande fiabilité. »

Pour en apprendre davantage au sujet du soudage sans plomb, veuillez lire le document intitulé Le lien suivant vous amène à un autre site Web Green Manufacturing for High Reliability Electronics : ReMAP New Lead-Free Solders (en anglais seulement).