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 Le Dossier par Jaceck JAWORSKY,
professeur de Génie industriel verre et céramique
à L'ensci de Limoges
(école nationale supérieure de céramique industrielle)
L' art de créer l'émail n'a jamais cessé de fasciner l'homme, par la transformation, toujours surprenante et insolite, des matières friables en une couche vitrifiée rigide et colorée. Ainsi, toutes les méthodes modernes de la physico chimie ont été appliquées pour développer "la science de l'émail".
En fonction de la terminologie, la notion "émail" renferme plusieurs significations. En France, par exemple, sous ce terme-là, on désigne l'ensemble des vernis, glaçures et couvertes appliqués sur métaux, sur faïence ou sur porcelaine... Ils ont pour objet de masquer la porosité et/ou la couleur du support pour lui donner une couleur souhaitée, de rendre la surface de la pièce émaillée lisse et brillante, et souvent d'améliorer sa résistance chimique.
Un quatrième éclat de la matière
En fonction du support, les compositions de l'émail sont extrêmement variables et subissent le traitement à différentes températures. Ils sont déposés en couches de différentes épaisseurs donnant des couches de différents aspects (couleurs, transparence, opacité etc). Tous doivent être fondus dans un four à une température  déterminée par leur composition (qui doit être compatible avec te coefficient de dilatation du support), mais un phénomène physique d'importance cruciale a toujours bleu : c'est la transition vitreuse entre l'émoi fondu - cent fois plus visqueux que l'huile d'olive - et l'émail dur, déjà vitrifié et amorphe, souvent traité comme un 4e état de la matière... Mais... Que se passe-t-il vraiment avec l'émail brut posé sur un support dans un four à haute température au moment de ta vitrification ? L'émail brut, lavé et mélangé avec de l'eau, se présente sous forme de cristaux teintés à l'aide d'oxydes métalliques de couleurs très variées. Pour obtenir, par exemple, du bleu, on utilise l'oxyde de cobalt ; pour avoir du vert, du rouge ou du noir, on utilise du cuivre ; les sels de fer donnent du rouge ou du brun ; avec le manganèse on peut obtenir du violet ; par contre l'argent permet d'avoir des couleurs jaunes.L'étain et le zinc servent à préparer les blancs, la poudre d'or le rubis et le rouge, etc. Prenons l'exemple de l'émail posé sur une surface métallique telle que le cuivre, l'or, l'argent ou le bronze. La cuisson qui se situe entre 750 et 910°C en fonction de la composition de l'émail et de l'effet souhaité, opère la vitrification de l'émail en quelques instants. Plusieurs passages au four sont nécessaires pour satisfaire l'artiste. Certaines pièces peuvent subir jusqu'à 10 cuissons. La superposition de différentes couches qui se refondent un peu à chaque fois donne l'œuvre achevée. |
A la fois chaotique et isotrope
Pendant ce temps, l'émail cristallin et poudreux se transforme en matière silicatée vitreuse constituée toujours de silice qui apporte au squelette verrier une certaine rigidité, ainsi que les fondants qui assurent la fusibilité de l'émail aux températures souhaitées. Le premier terme physique de base qui vient tout de suite à l'esprit, c'est la viscosité, qui influe considé-rablement sur le nappage de l'émail sur le support. Ce phénomène est vraiment important pour l'état vitreux car non seulement il décrit précisément son comportement physique en fonction de la tempé-rature, mais surtout c'est lui qui est responsable de la formation de l'émail. Malgré la température élevée, la viscosité empêche de former une structure ordon-née de futur émail, donnant une structure chao-tique et à la fois isotrope (1).Cette structure peut dès lors être considérée comme un assemblage de tétraèdres SiO4 ; le centre de chaque tétraèdre est occupé par un petit cation de silicium fortement chargé entouré de quatre anions d'oxygène situés aux sommets. Ces tétraèdres possèdent des som-mets communs, mais pas d'arête ni de face com-mune. Grâce aux observations sous le microscope électronique, on constate que les tétraèdres SiO4 ont une forte tendance à s'organiser en anneaux pentagonaux qui s'assemblent en unités structurales à 12 côtés (dodécaèdres) appelés "vitrons", mais cela ne perturbe pas l'isotropie du matériau.
Ces tétraèdres SiO4 assurent la rigidité du squelette verrier et grâce à eux, la silice est le plus important formateur du squelette verrier, souvent aidée par l'oxyde de bore. Compte tenu de la haute température de fusion de la silice (1713°C), la présence d'autres oxydes, comme l'oxyde de sodium et celui de potassium, appelés "modificateurs" du réseau verrier est indispensable. Ces oxydes coupent les liaisons chimiques de la silice, ce qui affaiblit la structure vitreuse de l'émail, mais heureusement, en tant que "fondants", ils permettent de diminuer |
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