Le béryllium : un enjeu pour la qualité de la connectique Besoins, ressources et risques

27/12/2014
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OAI : oai:www.see.asso.fr:1301:2014-5:12005
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Le béryllium : un enjeu pour la qualité de la connectique Besoins, ressources et risques

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50 REE N°5/2014 LES MATÉRIAUX STRATÉGIQUESDOSSIER 1 Introduction L’homme, quel que soit le lieu dans lequel il se trouve (entreprise, trans- port, ville, habitation, etc.), quelle que soit son activité (travail, tourisme, repos, loi- sirs, sport, etc.), utilise de plus en plus de connectique. Les connecteurs sont utili- sés dans notre vie de tous les jours, sans que les utilisateurs s’en aperçoivent. La société moderne reste connectée grâce au béryllium et aux alliages de béryllium. Le béryllium est un métal très léger aux nom- breuses qualités, difficilement substituable, utilisé dans de nombreux secteurs d’activi- tés et produits de hautes technologies. Les propriétés du béryllium en font un maté- riau de premier choix dans de nombreux domaines industriels. Ce métal a véritablement commencé à prendre une importance stratégique à par- tir de 1965 dans les domaines du spatial, de la défense et du nucléaire. Il est désor- mais majoritairement utilisé dans les appli- cations du quotidien, dans des domaines variés tels que les télécommunications, l’automobile, l’aéronautique, l’électroména- ger, l’horlogerie et le médical, notamment sous forme d’alliages cuivre-béryllium (ou bronze-béryllium). Dans ces alliages, le béryllium améliore les qualités méca- niques, électriques et thermiques, ainsi que la résistance à la fatigue et à la corrosion. Lors du choix d’un matériau pour con- necteurs, il existe de nombreuses options, telles que l’aluminium, le laiton et l’acier inoxydable. Mais le cuivre au béryllium est souvent le seul matériau qui réponde aux critères de fiabilité, performance et minia- turisation des applications. Ces avantages font du cuivre au béryllium, le produit le plus couramment utilisé et le mieux adapté aux exigences actuelles des pro- duits et systèmes de haute technologie et aux applications spécifiques telles que la connectique. Le béryllium : un enjeu pour la qualité de la connectique Besoins, ressources et risques Par Christophe Le Port-Samzun1 , Caroline Calvez2 Responsable R&D - NGK Berylco France1 , Responsable Environnement - NGK Berylco France2 Connectors are used in everyday life, even though we may not think about them. The modern society is connected with beryllium and beryllium alloys. Beryllium-copper alloys are now mainly used in appli- cations of our daily lives in the most varied fields such as telecommunications, automotive, aerospace, appliance, medical and watchmaking. In these alloys, beryllium improves the mechanical, electrical and thermal properties, and resistance to fatigue and corrosion. When choosing a material for connectors there are numerous options including aluminum, brass and stainless steel. Beryllium copper is often the only material that meets the criteria of reliability, performance and miniaturization of high-tech applications. Copper beryllium alloys offer the designer a new interesting alternative solution and the flexibility to employ smaller sized terminals and contacts to obtain the required reliability and superior performance. ABSTRACT ©NGKBerylco. REE N°5/2014 51 Le béryllium : un enjeu pour la qualité de la connectique Le béryllium : un élément naturel Le béryllium est un élément natu- rel présent dans l’écorce terrestre que l’on retrouve dans près de 40 miné- raux, ainsi que dans l’air, les sols et les végétaux. Son abondance dans l’écorce terrestre est de 2,8 ppm et il est natu- rellement présent dans les roches, le charbon, le sol, les poussières volca- niques et est libéré par la combustion du charbon et du fioul1 . Dans la nature, on le trouve principalement sous forme de silicates ou d’aluminosilicates com- plexes, appelés béryls, dont les repré- sentants précieux les plus connus sont l’émeraude et l’aigue-marine. Propriétés Le béryllium (Be) est le 4e élé- ment du tableau de Mendeleïev. Elé- ment bivalent du groupe des métaux alcalino-terreux, c’est un métal d’as- pect gris argenté de très faible densité (1,848 g/cm3 ). Il possède des proprié- tés physiques, chimiques et nucléaires particulières qui le distinguent des autres métaux. Les principales proprié- tés du béryllium sont sa basse densité, sa haute rigidité, sa réflectivité, sa stabi- lité structurale à haute température et sa conductivité thermique. Le béryllium a le point de fusion le plus élevé de tous les métaux légers (1 287 °C). C’est un métal aux nombreuses qualités : il est trois fois plus léger que l’aluminium, six fois plus rigide que l’acier, très résistant à la torsion, très bon conducteur de cha- leur, bon conducteur d’électricité, résis- tant à la corrosion et aux acides et ne fondant qu’à très haute température. Il est aussi non magnétique et perméable aux rayons X ; sa transparence à épais- seur égale est 17 fois plus élevée que celle de l’aluminium. C’est également le métal qui a la plus faible section 1 Agency for Toxic Substances and Disease Re- gistry (ATSDR) (2002). de capture des neutrons thermiques (0,009 10-24 cm2 ) ; cela, joint à sa faible densité et à sa faible masse atomique, en fait un excellent modérateur de neu- trons, concurrent de l’eau lourde et du graphite. Aux conditions normales de température et de pression, le béryllium résiste à l’oxydation quand il est exposé à l’air. Il se forme une fine couche d’oxyde qui lui donne la capacité à rayer le verre. Principaux usages du béryllium métal Le béryllium métal est largement uti- lisé dans le médical tel que les fenêtres protégeant les sources d’émissions des rayons X, auxquels il est transparent, ainsi que les équipements de recherche ou de radiographie et autres image- ries médicales (mammographie, lasers médicaux, scanners, IRM, lasers médi- caux pour l’analyse ADN). Le premier usage du béryllium pur a été sous la forme de pastilles de 0,5 mm d’épaisseur comme fenêtre interne de rayonnement et comme fenêtre de sortie des tubes à rayons X. Des outils de maintenance et des pièces en béryllium métal sont utilisés pour les équipements d’imagerie par résonance magnétique dont les champs magné- tiques très intenses nécessitent l’utilisa- tion de matériaux amagnétiques. Il peut aussi servir au gainage de l’ura- nium en raison de sa bonne résistance mécanique à chaud, jointe à un faible coefficient d’absorption. Il est aussi uti- lisé pour les systèmes de détection dans les aéroports, les ports et les frontières pour détecter des explosifs et dans l’aé- rospatial (composition des structures légères supérieures de lanceurs, sys- tèmes de guidage et gyroscopes). Il sera aussi utilisé dans la confection de miroirs réflecteurs comme celui du nou- veau télescope spatial James Webb des- tiné à remplacer Hubble. Le béryllium est par ailleurs indispensable à la réus- site du projet ITER, dans lequel il permet de contrôler la température extrême- ment chaude du plasma créé dans le réacteur thermonucléaire. Dans ces applications pour lesquelles la sécurité est un élément majeur, il n’y a souvent aucun autre matériau capable de rem- placer le béryllium. L’alliage cuivre-béryllium et son utilisation dans la connectique Contacts et connecteurs électriques La connectique constitue de loin l’uti- lisation la plus importante des alliages de cuivre et de béryllium. Le cuivre-béryl- lium (Cu-Be) est produit à l’échelle indus- trielle depuis 1935. L’élément principal en est le cuivre auquel est adjoint 0,2 à 2,0 % de béryllium. Cette adjonction per- met un accroissement spectaculaire de la résistance mécanique. La raison de l’im- portance industrielle de ces alliages est la combinaison de très hautes résistances mécaniques (1 400 MPa), proches de celles de la plupart des aciers, avec une bonne conductivité électrique et ther- mique, dans la plage de 20 à 70 % de celle du cuivre pur, et avec des proprié- tés amagnétiques et anti étincelles. La plupart des métaux et alliages à haute résistance ont une conductivité bien inférieure. Par exemple, la conductivité de l’acier est de l’ordre de 5-10 % de celle du cuivre. Cet éventail de propriétés explique le choix des alliages Cu-Be dans les secteurs les plus variés comme l’aéronautique, l’électronique, l’horlogerie, l’aérospatiale, l’automobile, l’informatique, la télépho- nie mobile, le médical, l’électroménager, le bâtiment et la défense. L’alliage Cu-Be est largement utilisé dans des applications sécuritaires et critiques telles qu’airbags, ABS, capteurs, systèmes avioniques, alti- mètres, GPS, connecteurs photovoltaïque, prises de véhicules électriques (EV) et appareillages médicaux. Dans les applica- tions quotidiennes, il est utilisé dans les 52 REE N°5/2014 LES MATÉRIAUX STRATÉGIQUESDOSSIER 1 contacteurs et connecteurs électroniques, relais électromécaniques, interrupteurs, dans les domaines de la télécommuni- cation, de l’automobile, de l’informatique ou de l’électroménager. En mécanique de précision, il est utilisé pour la confec- tion de ressorts miniatures d’appareils électriques et informatiques, balanciers et remontoirs en horlogerie, diaphragmes des stéthoscopes dans le médical, outils antidéflagrants, ainsi que dans la plastur- gie (moules). Le Cu-Be offre aussi des propriétés anti grippantes aux bagues de frottement utilisées dans l’aéronau- tique ou encore dans l’industrie du forage pétrolier, ainsi que dans des solu- tions de blindage face aux interférences électromagnétiques. Miniaturisation et conception La demande de performance maxi- male de la part des matériaux s’est accrue du fait des exigences en assem- blages plus compacts et de la miniatu- risation des composants électriques. L’essor de la miniaturisation, notamment dans le domaine de l’électronique dans le courant des années 70, a conduit à développer des alliages à base de cuivre présentant des propriétés mécaniques élevées, une bonne tenue à chaud tout en restant des conducteurs électriques attractifs. Cette miniaturisation des com- posants doit pouvoir se faire sans pour autant sacrifier la performance et la fia- bilité des connecteurs. Les connecteurs miniaturisés doivent en particulier pré- senter une résistance et une conductivité suffisantes pour remplir leur fonction. La défaillance de connexion dans les circuits est en effet l’une des plus grandes causes de panne électrique. Une telle défaillance doit être évitée, particulièrement dans les circuits cri- tiques dont dépend le fonctionnement sécuritaire de l’équipement. Ainsi, la conception des connecteurs et le choix des matériaux utilisés ont-ils une grande influence sur leur fiabilité. Ils doivent : - trique et délivrer le courant ou les signaux électriques de manière répé- tée sans interruption ; s’agripper ou s’appuyer sur les compo- sants homologues afin d’assurer un bon contact mécanique à tout moment, par- fois en endurant des efforts de vibration ou après des serrages et desserrages répétés de la connexion ; ou force de ressort pendant de longues périodes, parfois à des températures élevées qui ont tendance à progressi- vement affaiblir les connecteurs ; prévenir la perte de conductivité de surface ; connecteurs complexes et souvent miniaturisées. Aujourd’hui, une vaste sélection d’al- liages de cuivre est à la disposition des concepteurs. Les laitons (cuivre et zinc) et les bronzes (cuivre et étain) restent des matières couramment utilisées pour les connecteurs moins critiques. Cepen- dant, les alliages Cu-Be se sont impo- sés tant par leurs propriétés mécaniques que par leur conductivité électrique et leur haute formabilité. Grâce aux excel- lentes caractéristiques ressort du Cu-Be, il est possible de miniaturiser toute pièce ressort originellement en bronze phos- phoreux et cupro-nickel tout en conser- vant une haute force de contact similaire voire supérieure. La combinaison de robustesse, conductivité et résistance à des températures élevées offerte par le Cu-Be permet aux concepteurs d’utiliser des sections, bornes et contacts de taille plus petite tout en maintenant leur fiabi- lité et leur performance. Les alliages Cu-Be permettent une grande liberté de conception dans les applications complexes et exigeantes des contacteurs et connecteurs élec- triques (figure 1). Des économies de poids de matière de l’ordre de 75 % peuvent être réalisées en utilisant un alliage Cu-Be de préférence à d’autres alliages. Bien que le coût par unité de poids puisse être plus élevé qu’avec d’autres alliages, le coût global de l’ap- plication est plus avantageux en raison d’une quantité moindre de matière utili- sée, à performance supérieure. Relaxation sous contrainte Presque tous les connecteurs électriques incorporent des bornes à base de cuivre pour transporter le courant ou le signal en raison de la conductivité offerte par ce métal. La miniaturisation des produits électriques et électroniques exige l’utili- sation de matériaux robustes capables de faire face à des contraintes et tempéra- Figure 1 : Les alliages cuivre-béryllium sont les plus utilisés par les industries et contribuent à la miniaturisation et la fiabilité - Source : NGK Berylco. REE N°5/2014 53 Le béryllium : un enjeu pour la qualité de la connectique tures élevées. L’accroissement de l’utilisa- tion de composants électriques dans les automobiles, les ordinateurs et l’électro- nique miniature entraîne une plus forte demande d’alliages de béryllium en rai- son de la recherche d’un meilleur rende- ment énergétique, d’une réduction de la génération de déchets et d’une consom- mation moindre de matières premières. La tendance à la miniaturisation et à l’augmentation des intensités et des températures a conduit à considérer la formabilité et la résistance à la relaxa- tion sous contrainte comme un élé- ment de plus en plus critique. Comme tous les matériaux, le Cu-Be est sujet à une relaxation des contraintes dans le temps qui est accentuée par la tempéra- ture. Cette relaxation est très inférieure à celle de la plupart des autres alliages cui- vreux, en particulier le laiton ou le bronze phosphoreux, mais elle est suffisamment importante pour qu’il soit nécessaire d’en tenir compte dans certaines applications. Les matériaux doivent rester stables en fonctionnement, notamment lorsqu’ils sont sous contrainte pendant de longues périodes. Un ressort conducteur doit conserver ses caractéristiques en service et il est important, de ce fait, de connaître les caractéristiques de relaxation des matériaux utilisés. Un matériau avec une résistance trop faible perdra sa force de contact. Dans le temps, ceci peut se traduire par une résistance de contact accrue, un échauffement plus impor- tant et finalement la rupture. Les compo- sants électroniques étant généralement testés à 150 °C, on constate que les alliages CuBe2 et CuNi2 Be restent, à cette température, parfaitement stables sous contrainte pendant de longues périodes. L’obtention des caractéristiques de ces alliages par écrouissage à froid associé à un durcissement structural à basse tem- pérature, est à l’origine de cette stabilité qui permet à un ressort conducteur de conserver ses caractéristiques en service (figure 2). Le Cu-Be est largement utilisé pour des applications de ressorts conducteurs dans des milieux chauds ou froids tels que les compartiments de moteurs auto- mobiles, l’aéronautique et dans certains appareils électroménagers. La demande pour une performance maximale des matériaux s’est accrue du fait de l’as- semblage plus compact et de la minia- turisation des composants électriques fonctionnant à des températures plus élevées. Les alliages Cu-Be sont beau- coup moins sujets à ces effets adverses que les autres alliages cuivreux. Applications médicales LeCu-Beestutilisésousformedefines feuilles estampées dans les diaphragmes des stéthoscopes, sphygmomanomètres et autres dispositifs de lecture de pres- sion sensibles utilisés au quotidien par les professionnels de la santé. La trans- mission d’ondes sonores et pneuma- tiques par les diaphragmes extrêmement fins et à faible masse donne à l’instru- mentation une sensibilité et un coef- ficient de réponse élevés. En effet, les instruments électroniques médicaux tels que les scalpels chirurgicaux de cauté- risation endoscopique, les électrocar- diogrammes (ECG) et autres systèmes cardiaques, les dispositifs de stimulation nerveuse, doivent disposer de systèmes de connecteurs électroniques extrême- ment fiables. Ces systèmes fonctionnent grâce à des composants jetables ou réu- tilisables qui sont soumis à de fréquents cycles de stérilisation. Les fabricants qui produisent des lignes de connecteurs miniatures et sub- miniatures pour les instruments médi- caux utilisent du Cu-Be car c’est le seul matériau capable de résister aux rigueurs imposées par les actions répétitives de connexion et de déconnexion. Les fils de connexion ultrafins utilisés pour connec- ter des dispositifs de stimulation car- diaque et des défibrillateurs sont soumis à des millions de contraintes alternées pendant les nombreuses années au cours desquelles ils doivent fonctionner sans jamais défaillir. Etiré très finement, Contrainte initiale 50 % de Rp 0.2 Sens longitudinal (épaisseur ~0.2mm) Figure 2 : Relaxation sous contrainte de divers alliages à des températures de 0 à 200 °C (1 000h) - Source : NGK Berylco. 54 REE N°5/2014 LES MATÉRIAUX STRATÉGIQUESDOSSIER 1 le fil en alliage de Cu-Be à haute conduc- tivité, qui est recouvert d’une épaisse couche de platine ou d’or, est fréquem- ment utilisé pour offrir une combinaison de conductivité électrique à haute résis- tance et une résistance à la fatigue. Alliages haute conductivité La demande de performance maxi- male de la part des matériaux s’est accrue du fait de l’assemblage plus com- pact et de la miniaturisation des com- posants électriques fonctionnant à des températures de plus en plus élevées. De nouveaux alliages, développés par NGK Berylco France, offrent une excel- lente formabilité, une résistance amélio- rée à la relaxation sous contrainte et une combinaison de haute résistance méca- nique (800-1 000 MPa) et de haute conductivité (55 % IACS) qu’aucun autre alliage cuivreux de la même gamme de prix ne peut atteindre (figure 3). Ces alliages sont utilisés dans toutes les applications qui nécessitent de bonnes propriétés mécaniques à haute température. Ils contribuent grande- ment à la miniaturisation et à l’améliora- tion des produits de la vie quotidienne. Ils permettent une évolution du design, des formes plus complexes à épais- seur plus faible, tout en conservant de hautes caractéristiques mécaniques et de conductivité (figure 4). Matière première straté- gique et risques de rupture d’approvisionnement L’irruption des terres rares sur la scène médiatique en 2010 a accru la confusion autour des notions de métaux « rares, stra- tégiques ou critiques ». Le béryllium n’est pas un métal rare car il n’existe pas de risques de pénurie mondiale, mais c’est un métal identifié comme étant stratégique par la Commission européenne2 (figure 5) et par la plupart des Etats membres. Il est en effet utilisé dans des applications cri- tiques où les notions de sécurité et de fia- bilité sont primordiales. Le béryllium n’est pas produit en Europe et l’impact écono- 2 Report on Critical Raw Materials for the EU, Re- port of the Ad hoc Working Group on defining critical raw materials May 2014: http://ec.europa. eu/enterprise/policies/raw-materials/files/docs/ crm-report-on-critical-raw-materials_en.pdf. Figure 5 : Les matériaux critiques selon la Commission européenne - Source : Report of the Ad hoc Working Group on defining critical raw materials May 2014. Figure 3 : Propriétés mécaniques des alliages cuivreux - Source : NGK Berylco. Figure 4: Les produits contenant du béryllium sont présents dans notre quotidien. Source NGK Berylco. REE N°5/2014 55 Le béryllium : un enjeu pour la qualité de la connectique mique en cas de rupture des approvision- nements serait fort dans de nombreux domaines d’activités. Le béryllium a été reconnu comme stratégique par le Comité français pour les métaux stratégiques (COMES). L’im- possibilité de remplacer le béryllium est également soulignée dans le rapport géologique américain sur le béryllium et par le ministère français de la défense3 . Le béryllium est donc critique pour l’in- dustrie française et européenne, en par- ticulier compte tenu de son utilisation dans des projets de développement de hautes technologies (ITER, Galileo, etc.). Substitution Il n’existe pas d’autre élément chi- mique présentant une combinaison de propriétés similaires au béryllium. Les différents travaux de recherche sur des alliages de substitution ont démon- tré qu’il n’existait pas de solution alter- native présentant des performances équivalentes4,5 . L’impossibilité de rem- 3 Ministère français de la défense – Prospective géostratégique des ressources à l’horizon des 30 prochaines années – Chapitre 4. 4 Lebreton V. Etude métallurgique et optimi- sations de la fabrication d’alliages à base de cuivre coulés en continu (2007) – École Natio- nale Supérieure des Mines de Paris. 5 Beryllium Science & Technology Association – http://beryllium.eu placer le béryllium est également reflé- tée dans le rapport géologique américain sur le béryllium6 ainsi que dans le rap- port de la Commission européenne sur les matières premières critiques pour l’Union européenne2 . Un cas possible de solution alterna- tive est signalé pour les électrodes de soudage ou paliers de train d’atterrissage. Mais pour d’autres applications plus cri- tiques, il semble qu’une substitution non maîtrisée pourrait présenter des risques importants en termes de sécurité. Cer- tains utilisateurs qui ont tenté de rempla- cer le Cu-Be par des alliages différents, moins coûteux et dotés de performances techniques moins élevées, ont subi une perte de performances, de fiabilité et de sécurité des produits. Consommation mondiale La consommation mondiale de béryl- lium, tous composés confondus, a été de l’ordre de 400 tonnes en 20115 . Envi- ron 86 % du béryllium sont utilisés sous forme d’alliage, le plus répandu étant le cuivre-béryllium, contenant typique- ment de 0,4 à 2,0 % de béryllium, bien que des alliages de béryllium 4 à 10 %, connus sous le nom d’alliages mères, soient également utilisés. Le béryllium 6 U.S. Geological Survey (2012), Mineral Com- modity Summaries, janvier 2012. est aussi utilisé sous forme de béryl- lium métal (13 %) et d’oxyde de béryl- lium pour la production céramique (1 %) (figure 6). La consommation se répartit pour moitié entre les secteurs des télécom- munications et de l’informatique, pour moitié entre les industries de l’espace, de la défense, de l’automobile et autres utilisations industrielles. La consomma- tion mondiale se répartit en trois tiers : Europe, Amérique et Asie-Pacifique (Japon inclus) (figure 7). La demande devrait continuer de croître assez fortement, tirée par les nombreux domaines d’application du béryllium et de ses alliages ainsi que par des applications telles que la construc- tion du réacteur de fusion ITER. La croissance mondiale moyenne de la consommation de béryllium est esti- mée à 465 t d’ici à 20157,8,9 . Production mondiale Le tableau 1 donne par grandes zones géographiques la répartition de la pro- duction de béryllium dans le monde en 7 Beryllium Market review 2012; Merchant re- search & Consulting ltd. 8 Biz Acumen (2009) - Beryllium, A Global Mar- ket Perspective, Nov.2009, BRM-5011, Biz Acu- men Inc, USA, 59p. 9 Beryllium and Beryllium Compounds, IOM Research Project P937/4, mai 2011. Figure 6 : Répartition de la consommation mondiale de béryllium en 2011 - Source : Beryllium Science & Technology Association. Figure 7 : Répartition par secteurs et par zones géographiques de la consommation de béryllium en 2009 - Source : Biz-Acumen. 56 REE N°5/2014 LES MATÉRIAUX STRATÉGIQUESDOSSIER 1 2011. La quantité totale livrée de béryl- lium, convertie et vendue en tant que produits commerciaux (alliages, oxyde et forme élémentaire), est estimée à 50,2 t pour les pays européens en 2011 (tableau 2). Recyclage A l’échelle industrielle, certains dé- chets contenant du béryllium sont col- lectés et recyclés pour fabriquer de nouveaux matériaux au Cu-Be. Le recy- clage, en majorité à partir de déchets générés lors de la fabrication de pro- duits à base béryllium, peut représenter jusqu’à 10 % de la consommation appa- rente10 . Les déchets d’alliages Cu-Be ou nickel-béryllium sont directement recy- clés pour produire un nouvel alliage car cela est intéressant d’un point de vue économique et de conservation de l’énergie. Cependant, les compo- sants de béryllium métal pur utilisés dans des applications technologiques ont des durées de vie extrêmement longues et par conséquent retournent très lentement dans le circuit de recy- clage. Certains composants utilisés dans les applications spatiales ou militaires reviennent rarement dans le circuit de recyclage mais lorsque cela est possible, ils sont immédiatement recyclés. La récupération de métal à partir d’alliages au béryllium dans les déchets tels que les déchets électroniques, est impossible en raison de l’extrême 10 U.S. Geological Survey (2012), Mineral Com- modity Summaries, janvier 2012. petite taille des composants et du pour- centage très faible de béryllium dans chaque appareil (moins de 40 ppm dans les dispositifs ayant la plus forte teneur en béryllium). Le béryllium se retrouve dans le cuivre sous forme d’ad- dition mineure sans risque pour les tra- vailleurs et l’environnement. Risques et réglementation sanitaire Le béryllium est classé cancérigène de catégorie 1B par le règlement euro- péen sur la classification, l’étiquetage et l’emballage (CLP). Cependant le béryl- lium n’est pas utilisé dans l’industrie sous ses formes dangereuses (oxyde ou poudre) mais sous sa forme métallique en tant qu’alliage. Dans la forme solide, le métal est stable et inerte, il n’est ni radioactif, ni soluble dans l’eau. Il peut être manutentionné et entreposé sans précautions particulières. Les études scientifiques11,12 les plus récentes, réalisées selon les normes de l’OCDE, ainsi que les exigences de 11 Strupp C., Beryllium Metal I. Experimental Results on Acute Oral Toxicity, Local Skin and Eye Effects, and Genotoxicity, Ann Occup Hyg (2011) 55(1): 30-42. 12 Strupp C., Beryllium Metal II. A Review of the Available Toxicity Data, Ann Occup Hyg (2011) 55(1): 43-56. ”Good Laboratory Practices“ (GLP) four- nissent une base scientifique sérieuse qui permet de différencier la toxicité du béryllium métal des composés de béryllium solubles qui ne sont pas com- mercialisés sur le marché. De plus, cer- taines études scientifiques récentes ou actuellement en cours démontrent que la classification du béryllium métal comme étant cancérigène n’est pas adaptée. L’industrie travaille actuelle- ment avec les autorités européennes et les Etats membres pour que la classifi- cation actuelle du béryllium métal soit modifiée. Il existe cependant un risque de générer, lors d’opérations industrielles spécifiques et bien définies du béryllium et ses composés, des particules vola- tiles susceptibles de causer une mala- die respiratoire chronique, la bérylliose. Ce risque nécessite un suivi des travail- leurs exposés conformément au code du travail sur les sites de production et d’utilisation de ces alliages pour prévenir les risques potentiels de bérylliose. La réglementation française actuelle d’en- cadrement de l’usage du béryllium et de ses composés vise à limiter les risques liés à l’inhalation. Ainsi, la valeur limite d’exposition professionnelle (VLEP) du béryllium a été fixée à 2 µg/m3 pendant 8 h par la circulaire du 12 janvier 1985. 2011 Production mondiale du béryllium en 2011 par région (t) USA, Japon & Kazakhstan (a) Chine (b) Autres (b) TOTAL Béryllium métal ( > 60% Be) 43,0 5,0 1,5 49,5 Alliages (< 60% Be) 283,0 59,0 5,0 347,0 Be contenu dans les Céramiques (BeO) 2,5 1,0 0 3,5 Production totale de béryllium converti et vendu comme produit commercial 328,5 65,0 6,5 400,5 (a) Volume total agrégé par un auditeur indépendant à partir des données fournies par les membres de BeST. (b) Estimation. Tableau 1 : Production mondiale du béryllium en 2011 - Source : Beryllium Science & Technology Association. Béryllium livré aux principaux pays européens en 2011 (en t) Allemagne France Italie Autres pays EU TOTAL 22,2 5,4 2,5 20 50,2 Tableau 2 : Béryllium livré aux principaux pays européens en 2011 (en t). Source : Beryllium Science & Technology Association. REE N°5/2014 57 Le béryllium : un enjeu pour la qualité de la connectique LES AUTEURS Christophe Le Port-Samzun est titulaire d’un BE (Hons) en aéro- nautique de UWE Bristol (2000) et a obtenu le titre de docteur en PhD en métallurgie de l’Université de Birmingham en 2005. Ses tra- vaux de doctorat ont été réalisés en collaboration avec Reynolds Cycle Ltd. En 2005, il a rejoint le groupe SAFRAN où il a participé à l’élaboration des tuyères nouvelle génération. Depuis 2008, il est responsable technique Europe et en charge des nouveaux dévelop- pements chez NGK Berylco France. Il est membre depuis 2011 de l’association “Beryllium Science and Technology” (BeST). Caroline Calvez est juriste spé- cialisé en droit international et européen (Sorbonne-Paris I, et Université Catholique de Louvain, Belgique). Caroline Calvez était directeur pour les affaires euro- péennes de l’association “Beryllium Science and Technology” (BeST) de 2010 à 2013. En novembre 2013, elle a rejoint NGK Berylco France en tant que responsable en- vironnement, REACH et réglemen- tations françaises et européennes liées à la santé et la sécurité au travail. Auparavant, Caroline Calvez a été co-directeur du Bureau euro- péen de la Compagnie européenne d’intelligence stratégique (CEIS), cabinet de conseil en stratégie sur les problématiques de défense et sécurité. NGK Berylco a adopté des modèles de prévention plus sévères que ceux requis par la réglementation et applique une VLEP de 0,20 µg/m3 . Grâce à ces mesures de prévention appliquées sur son site – qui transforme exclusive- ment des alliages métalliques en cuivre- béryllium depuis 40 ans – aucun cas de bérylliose ou de sensibilisation au béryl- lium n’a été déclaré jusqu’à ce jour. Dans les processus de recyclage du cuivre, d’infimes quantités de béryllium métal sont immobilisées dans les sco- ries séparées du cuivre recyclé. Elles ne présentent pas de risque d’exposition pour les travailleurs de récupération ni de risque pour l’environnement. Une étude quantitative a été réalisée sur l’ex- position aux métaux par voie aérienne des travailleurs effectuant le déchique- tage, le tri et la séparation des déchets électriques et électroniques dans une usine de recyclage de l’UE. Sur les 25 métaux analysés, toutes les expositions par voie aérienne de béryllium étaient en-dessous de 0,0002 mg/m3 et l’ana- lyse statistique a montré que l’exposi- tion était en principe inférieure à 0,0002 mg/m3 pendant 95 % du temps. Législation européenne et classification du béryllium en tant que substance cancérigène Aujourd’hui le béryllium ne figure ni dans la liste des substances réglemen- tées par la Directive européenne RoHS (Restriction of Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment), ni dans la liste candidate du règlement REACH sur l’enregistrement, l’évalua- tion, l’autorisation et les restrictions des substances chimiques. Cependant, l’in- clusion du béryllium métal dans la liste candidate reste possible car l’Institut allemand pour la santé et la sécurité au travail (Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, BAuA) vient de conclure récemment que la procédure d’autorisation serait la meilleure mesure de gestion des risques à adopter au niveau européen pour le béryllium métal. Les alliages Cu-Be importés par NGK Berylco France ne sont pas concer- nés par cette procédure car ce sont des « articles » au sens du règlement REACH et ne donnent pas lieu à une demande d’autorisation. Cependant, l’inclusion potentielle du béryllium métal dans la liste candidate à la procédure d’autori- sation risque de compromettre de nom- breuses utilisations critiques au sein de l’UE en raison de la complexité et des coûts liés à cette procédure. Conclusion La demande croissante de perfor- mance maximale et de fiabilité dans la connectique moderne fait du cuivre au béryllium un alliage indispensable. Le béryllium est un marché de niche utilisé dans des applications précises de haute technologie et stratégiques. C’est un métal qui, de par ses qualités uniques, contribue au développement de nou- veaux produits. Il est impératif d’assurer un approvisionnement stable de l’indus- trie européenne afin d’assurer la péren- nité des produits qui en dépendent. La toxicité réelle du béryllium est méconnue et de nombreuses études récentes démontrent que le béryllium est comme beaucoup d’autres métaux sans risque lorsqu’il est utilisé correc- tement. Ces études scientifiques, des- tinées à mieux protéger les utilisateurs et à faire évoluer la législation actuelle de plus en plus stricte, ne sont malheu- reusement pas suffisamment prises en compte. Il est donc important de proté- ger la filière de la métallurgie du béryl- lium de contraintes réglementaires non justifiées et de continuer à permettre son usage en Europe.