Nous allons donc apprendre les différents métaux utilisés en bijouterie et les connaissances à connaitre par coeur pour l’epreuve de CAP bijouterie-joaillerie.
Définitions: métal natif et alliage
Métal natif
Un. métal natif est un métal que l’on trouve directement à l’état métallique dans la nature, sans combinaisons chimique avec d’autres éléments.
Exemples de metaux natifs
L’or natif, l’argent natif, le cuivre natif Ces métaux sont rares dans la croutte terrestre car la plupart se trouvent sous forme de minerais oxydés ou sulfurés.
Alliage
Un alliage est un matériau métallique obtenu par la combinaison de deux métaux ou plus, ou d’un métal avec un élément non métallique, afin de modifier ses propriétes physiques, chimiques ou mécaniques.
Exemple d’alliage
Le bronze (cuivre + etain) Le laiton (cuivre + zinc) L’or 18k (75% d’or et 25% d’argent, cuivre, palladium selon la couleur)
Métaux et alliage précieux
En France les alliage d’or, d’argent et de platine doivent respecter des titre légaux exprimés en millièmes. Depuis la loi de 1995, le millième à remplacé le carat pour le marquage légal.
| Métal | Symbole | Densité (g/cm3) | Température de fusion |
|---|---|---|---|
| Or | Au | 19,3 | 1064°C |
| Argent | Ag | 10,5 | 960°C |
| Platine | Pt | 21,4 | 1768°C |
Titre légaux (France)
Définition: Le titre d’un alliage désigne la proportion de métal précieux qu’il contient, exprimée en millième de la masse totale de l’objet.
- Or: 999‰(24K), 916‰(22K), 750‰(18K), 585‰(14K), 375‰(9K)
- Argent: 999‰, 925‰, 800‰
- Platine: 999‰, 950‰, 900‰, 850‰
Alliage d’or
L’or pur est jaune vif. En bijouterie, il est allié à l’argent et au cuivre pour modifier sa couleur et améliorer ses propriétés mécaniques.
Désignation normalisés (ISO 8654:2018)
| Désignation | Couleur | Composition | Densité |
|---|---|---|---|
| ON | jaune pâle-vert | alliage electrum (50% or, 50% argent) | |
| 1N | jaune clair | 4% Cu + 21% Ag | |
| 2N | jaune clair | 10% Cu + 15% Ag | 15,6 |
| 3N | jaune moyen | 12,5% Cu + 12,5 Ag | 15,4 |
| 4N | rose | 16% Cu + 9% Ag | 15,2 |
| 5N | rouge | 20% Cu + 5% Ag | 15,1 |
| 6N | rouge foncé | peu utilisé |
Alliage d’or non normalisé
- Everose: 22% Cu + 2% Ti
- Or gris: 10% Ag + 7% Pd + divers
- Or gris palladié: 1% Ag + 13% Pd + divers
- Or vert: 25% Ag (életrum)
- Or bleu: 25% Fe + 0,6% Ni (devient bleu après traitement thermique)
- Or violet: 79% Au + 21% Al (cassant)
Autre métaux et alliage utilisé en bijouterie
- Palladium
- Aciers inoxydable (316L)
- Titane
- Bronze
- Laiton
Métaux communs
| Métal | Densité (g/cm3) | Température de fusion | Remarques |
|---|---|---|---|
| Cuivre | 8,95 | 1084 | Brun rouge, excellente conductivité |
| Mercure (Hg) | 13,6 | -39 | Métal liquide à température ambiante, toxique |
| Etain (Sn) | 5,75 | 232 | Utilisé pour le bronze |
| Plomb (Pb) | 11,34 | 327 | Gris bleuatre, malléable, toxique |
| Zinc (Zn) | 7,14 | 419 | Utilisé dans le laiton et les brasures |
| Nickel (Ni) | 8,9 | 1453 | Etait présent dans l’or gris avant les années 2000 |
| Cadmium (Cd) | 8,65 | 321 | Brasure ancienne toxique |
Caractéristiques mécanique et physiques
| Caractéristiques | Définition | Unité |
|---|---|---|
| Densité | Rapport de la masse volumique à celle de l’eau à 4°C | g/cm3 |
| Dureté | Résistance d’un métal à la pénétration ou aux rayures | Ex Vickers (HV) ou Rockwell (HRC) |
| Tenacité | Résistance à la rupture sous un effort lent (traction, compression, torsion) | MPa.m(1/2) |
| Malleabilité | Capacité à se déformer sous compression sans rupture | % de réduction d’epaisseur |
| Résilience | Capacité à résister aux chocs et effort brusques | J/cm2 |
| Ductilité | Capacité à être allongé/étiré sans rupture | % d’allongement |
| Fusibilité | Capacité à passer à l’état liquide ssous chaleur | Point de fusion (°C) |
Exemple pratique :
- 1 g d’or peut être laminé en une feuille de 1,5 m2
- 1 g d’or peut être étiré en un fil de 2km de long
Les traitements thermiques utilisés en bijouterie
Objectifs des traitements thermique
En bijouterie, les traitements thermmiques permettent d’adapter les propriétés mécanique des métaux :
- Assouplir un metal ecroui (recuire), essentieel après laminage, étirage et martelage
- Auglenter la résistance (trempe) pour les aciers
- Stabiliser ses contraintes interness, diminuer la dureté, augmenter la résilience (revenu) pour les aciers
Les 3 principaux traitements thermique
Recuit
Principe: Chauffer le métal à une température donnée, puis refroidir. But: Restaurer la ductilité réduire et la mallleabilité et la dureté après ecrouissage Température typique: Or ≈ 750°C, Argent ≈ 650°C, Platine ≈ 1000°C Refroidissement: rapide (eau/alcool) ou lent selon le métal Exemple: Après avoir étiré un fil d’or on le recuit pour éviter la casse
Trempe
Principe: Chauffage à haute température puis refroidissement brutal. Effet sur acier: augmente considérablement la dureté et la tenacité. Effet sur les métaux précieux: peu ou pas d’effet Exemple: Un bijoutier ne trempe pas de l’or pour le durcir
Revenu
Principe: Chauffage modéré après une trempe. Effet sur l’acier: réduit les tensions internes, améliore la résilience ajuste la dureté pour éviter un effet cassant. Effet sur les métaux précieux: trés limité, pas de transformation cristalline notable.
Température de recuit
| Métal | Température de recuit (°C) | Refroidissement |
|---|---|---|
| Acier | ≈ 900 | Refroidissement lent (huiles) |
| Cuivre | ≈ 800 | Eau froide |
| Laiton | ≈ 650 | Air jusqu’à 100°C ou Eau pour faible teneur en zinc |
| Maillechort | ≈ 750 | Air jusqu’à 100°C ou Eau pour faible teneur en zinc |
| Or | ≈ 750 | Alcool à bruler ou Eau |
| Argent | ≈ 650 | Eau |
| Platine | ≈ 1000 | Eau |
Tableau des acides utilisés en bijoutierie
| Métal | Acide chlorhydrique (HCl) | Acide nitrique (HNO3) | Acide sulfurique (H2SO4) | Eau régale (3 HCl + HNO3) |
|---|---|---|---|---|
| Or (Au) | Inerte | Inerte (passivation) | Inerte | Dissolution complète |
| Argent (Ag) | Pas attaqué | Attaque | Faible (chaud, concentré) | Dissolution partielle |
| Palladium (Pd) | Peu attaqué | Dissout lentement | Faiblement | Dissout (plus lent que l’or) |
| Titane (Ti) | Passivation, très résistant | Passivation | Passivation | Peu attaqué |
| Cuivre (Cu) | Pas attaqué à froid | Attaque -> Cu(NO3)2 | Chaud concentré -> CuSO4 | Dissout |
| Mercure (Hg) | Pas attaqué | Attaque -> Hg(NO3)2 | Attaque -> HgSO4 | Dissout |
| Etain (Sn) | Attaque lente -> SnCl2 | Attaque -> sels nitrés | Attaque -> sels sulfates | Dissout |
| Plomb (Pb) | Attaque -> PbCl2 insoluble | Passivation -> PbO2 | Attaque lente -> PbSO4 insoluble | Dissout difficilement |
| Zinc (Zn) | Attaque vive (H2) | Attaque | Attaque | Dissout |
| Nickel (Ni) | Lent, passivation possible | Attaque -> sels nitrate | Attaque lente | Dissout |
| Cadmium (Cd) | Attaque rapide -> CdCl2 | Attaque | Attaque | Dissout |
| Platine (Pt) | Inerte | Inerte | Inerte | Dissout lentement |