Atelier Espaces sertis
Pierre Vivargent
Qu'est-ce
qu'un métal réfractaire ?
Un
métal
réfractaire résiste à l'action du feu
et de l'acide (sauf
HF).
Il fond à une température plus
élevée que le fer.
Il s'oxyde au contact de
l'air bien avant d'atteindre son point de fusion.
La brasure en est rendue
impraticable pour le bijoutier.
Les tôles et les barreaux sont préparés
industriellement par frittage à partir de poudres.
Parfois des grains manquants
sont visibles comme de petits trous à la surface du
métal.
Les chutes ne
pouvant être refondues sont
irrécupérables par le bijoutier.
Alors que le
Cuivre, l'Argent, l'acier et autres présentent parfois sur
leur surface
des
colorations difficilement reproductibles,
l'épaisseur de la couche d'oxyde sur
un métal réfractaire
peut être
contrôlée à 10 nm
près, voire moins.
rendant ainsi accessible un large spectre de colorations.
La haute transparence de ces couches et leur indice de
réfraction élevé
agissent comme un filtre: c'est
la "couche antireflet" de nos lunettes !
La couche d'oxyde recouvrant tous les métaux
réfractaires
les protège en
permanence,
d'où leur excellente tolérance par
l'organisme
humain.
Cette propriété "antiallergique"
est largement
utilisée en chirurgie (prothèse
osseuse).
Prothèse
en
Titane du pouce gauche de l'artiste
Ella offre un intérêt considérable pour les bracelets et boucles d'oreille.
Cartes
d'identité des métaux réfractaires
1) Groupe
IV B
Les
métaux réfractaires de
ce groupe sont durs.
On peut produire une mince couche d'oxyde transparente du
type MO2.
L'oxygène y étant fortement lié, il
n'a pas de raison de
se dissoudre
dans le réseau cristallin du support métallique,
à moins qu'une
température élevée (de l'ordre de 900
°C) l'y force.
Ainsi la lame
d'interférence peut être obtenue
soit par anodisation soit par traitement
thermique.
L'anodisation à la brosse et au pochoir permet,
elle, une
finesse
de détail
exclue avec le traitement thermique seul.
TITANE : 22Ti
Il tire
son nom de la marne (titanos), terre argileuse
où il fut découvert en 1791 par
W. Gregor.
Sa densité étant seulement de 4,5
gr/cc, ses excellentes propriétés
mécaniques
sont très largement utilisées dans l'aviation.
Le titane est aussi
très intéressant
pour les bagues et bracelets.
Son prix bas, de l'ordre de (0,10 €/gr) explique son
succès
en bijouterie.
L'équivalence du traitement thermique et de l'oxydation
anodique
est connue:
couleur
épaisseur
couche
tension anodique
température
[nm]
[volts]
[°C]
bleu foncé 60 30 440
jaune doré 110 60 525
rouge violet 140 75 565
ZIRCONIUM:
40Zr
Découvert en
1789 par Klaproth dans une pierre
précieuse, le zircon.
Son nom dériverait du persan zargun désignant la
couleur de l'or.
Le zirconium présente une densité de
6,5 gr/cc.
L'oxyde de zirconium, le
zircone est obtenu
soit par anodisation
soit par traitement thermique
et donne des couleurs plus vives que le titane.
Son prix (2,60 €/gr) explique peut-être qu'il ait
été
systématiquement ignoré
jusqu'à présent.
2) Groupe
V
B
Les métaux réfractaires
de
ce groupe sont mous.
La couche d'oxyde transparente est du type M205.
L'oxygène n'y est que faiblement lié et se
dissout dans le métal
déjà aux
environs de 300 °C.
La préparation de
la lame d'interférence est donc
seulement possible par anodisation.
NIOBIUM 41Nb (USA, COLOMBIUM
41Cb )
Découvert
dans
de la columbite par Charles Hatchett en 1801
(d'où son non initial de columbium), puis
redécouvert en 1844 par H. Rose,
le niobium a une densité de 8,4 gr/cc qui
lui confère la prestance de l'argent.
Il est donc très intéressant pour les
pendentifs et les broches.
Ses propriétés mécaniques sont
remarquables:
après
un léger durcissement initial, le niobium ne
s'écrouit plus.
Il peut donc être
forgé à froid.
Bagues
péniennes en Niobium forgée à froid,
sans soudure
Son spectre
de coloration est plus riche que celui du titane.
Son prix (2,20 €/gr) est le
triple de celui de l'Argent.
Il porte
le nom d'une des filles de Tantale: Niobé.
Sa propriété la
plus utilisée aujourd'hui est
sa supraconductivité aux basses températures
(aimants supraconducteurs du CERN et IRM)
TANTALE
73Ta
Sa densité (16,6
gr/cc) et son prix sont proches de ceux de l'Or (79Au).
Son point de fusion est proche
de celui de son voisin le Tungstène (74W).
La oxydation anodique produit des couleurs profondes.
Étant
donné son prix, son emploi en bijouterie se limite
souvent à du fil.
p.ex.: la bague "Tic-tac" Nb-Ta-hématite crée et
exposée en 1987.
Bague
"Tic-tac" Nb-Ta-hématite,
créée en 1987
À
température ambiante,
le Tantale est un des métaux les plus inertes,
d'où son utilisation pour les contacts en
électronique (tél portable).
Il doit son nom au
"supplice de Tantale" enduré par A.G. Ekeberg
alors qu'il cherchait à
l'isoler du 41Nb (entre autres),
avant d'y parvenir en 1802.
C'est
seulement en 1967 que l'effet décoratif produit par la
coloration du Titane
a été découverte par Cotton et
Hayfield.
L'apparition des
métaux réfractaires en bijouterie est donc
très récente.
Avec ces nouveaux
métaux, c'est
une nouvelle
dimension qui s'ouvre:
la polychromie, et
donc, une nouvelle esthétique est
introduite..
Tout comme la tâche d'huile sur la
chaussée mouillée,
une mince couche d'oxyde transparente sur les métaux
réfractaires
forme entre l'air et le métal une lame
d'interférence
dans
laquelle
une des composantes de la lumière naturelle se trouve
piégée,
provoquant ainsi l'aspect coloré de la lumière
restante.
L'atelier Espaces
sertis mène depuis 1984
une importante activité de recherche sur le bijou
réfractaire.
Ti,
Nb, Ta, W et bijoux réfractaires
Chromatique
des films
minces
Oxygraphie & Valcamonica
Le
portrait de Jan Potocki trouvé à Saragosse
Electro-oxygraphy
of Titanium & Niobium
Dekorative Farbeffekte an
feuerfesten
Metallen
@rtefakten
aus gefärbtem Niob
Un
certain nombre de techniques de l'électrochimie et des
arts
graphiques
(telle que l'anodisation catadioptrique locale
à l'aide de masques
opaques ou demi-teinte)
ont pu être
transférées avec succès.
Comment
prendre soins de vos bijoux réfractaires ?
Etant donné la minceur extrême de la
couche d'oxyde, malgré sa dureté,
il
est essentiel d'éviter le contact du bijou avec des objets
abrasifs.
Pour
les nettoyer, il suffit de les frotter délicatement
avec le doigt et de l'eau savonneuse
et les essuyer avec un
mouchoir en papier doux.
(Pour les saletés plus tenaces, frotter avec
un mouchoir en papier
imbibé d'un peu d'alcool ou méthanol).
La couleur reprend alors tout son éclat.
En effet la graisse
(des doigts) augmente l'épaisseur
de la lame d'interférence de manière
irrégulière et modifie la coloration.