![\"\"](\"http:\/\/www.cookson-clal.com\/le-blog\/wp-content\/uploads\/2014\/12\/tache-de-feu-300x200.jpg\")
Tr\u00e8s souvent, ces op\u00e9rations sont effectu\u00e9es sans pr\u00e9caution particuli\u00e8re, \u00e0 l\u2019air, et le m\u00e9tal se recouvre d\u2019une couche d\u2019oxyde. Dans le cas d\u2019un alliage d\u2019or, cet oxyde peut \u00eatre enlev\u00e9 par d\u00e9capage dans une d\u00e9croche acide<\/a>\u00a0(retrouvez nos produits de d\u00e9roche ici )<\/a> et on constate alors que la couleur est parfois modifi\u00e9e. L\u2019or rose par exemple est devenu jaune. Avec l\u2019argent d\u2019orf\u00e8vrerie 1er<\/sup> titre, on voit appara\u00eetre des taches sombres sur le m\u00e9tal, les taches de feu<\/a>.\nAvec d\u2019autres alliages d\u2019argent, les ph\u00e9nom\u00e8nes peuvent rev\u00eatir d\u2019autres aspects.<\/p>\n
Quelle est la nature profonde de ces ph\u00e9nom\u00e8nes d’oxydation ?\u00a0<\/strong>Comment les \u00e9viter ou corriger leurs effets\u00a0? Avant toute chose, disons quelques mots du ph\u00e9nom\u00e8ne physique qui conf\u00e8re \u00e0 l\u2019oxydation les divers aspects qu\u2019elle peut pr\u00e9senter, le ph\u00e9nom\u00e8ne dit de \u00ab\u00a0diffusion\u00a0\u00bb. La diffusion dans un solide est la propri\u00e9t\u00e9 que poss\u00e8dent les atomes constituant ce solide de se d\u00e9placer. Par exemple, si on argente par \u00e9lectrolyse un objet en or fin et qu\u2019on le chauffe, on observe au bout de peu de temps un changement radical d\u2019aspect. Le m\u00e9tal argent\u00e9 blanc est devenu vert. L\u2019oxydation d\u2019un m\u00e9tal est la transformation de ce m\u00e9tal en oxyde, par r\u00e9action avec l\u2019oxyg\u00e8ne, le plus souvent celui de l\u2019air. Si on chauffe du cuivre \u00e0 l\u2019air, il se recouvre d\u2019une couche d\u2019abord rouge d\u2019oxydule, puis noire d\u2019oxyde. L\u2019or et l\u2019argent fins par contre ne changent pas de teinte. Ils ne r\u00e9agissent pas avec l\u2019oxyg\u00e8ne de l\u2019air pour former un oxyde. Donc, l\u2019or n\u2019est pas oxydable, alors que le cuivre, lui, s\u2019oxyde facilement. Lorsque l’on chauffe \u00e0 l\u2019air un alliage or-cuivre, ce sont d\u2019abord les atomes de cuivre de la surface, en contact direct avec l\u2019oxyg\u00e8ne de l\u2019air, qui se transforment en oxyde. L\u2019oxyde de cuivre n\u2019est pas du cuivre. La surface de l\u2019alliage pr\u00e9sente donc une concentration nulle en cuivre, d\u00e8s le premier temps de l\u2019oxydation. Le ph\u00e9nom\u00e8ne de diffusion entre alors en jeu dans le m\u00e9tal, les atomes de cuivre se d\u00e9pla\u00e7ant de l\u2019int\u00e9rieur, o\u00f9 ils se trouvent \u00e0 la concentration initiale, vers la surface o\u00f9 ils sont aussit\u00f4t consomm\u00e9s, pour former l\u2019oxyde. En somme, si l’on arr\u00eate l\u2019op\u00e9ration et que l\u2019on effectue une coupe de l\u2019alliage Or-Cuivre, on peut observer\u00a0:<\/p>\n Avec un alliage or-argent-cuivre,\u00a0 un or rose \u00e0 18 carats, par exemple, le ph\u00e9nom\u00e8ne pr\u00e9sente la m\u00eame allure\u00a0: le cuivre s\u2019\u00e9limine en surface par formation d\u2019oxyde. Dans l\u2019industrie, on utilise des fours de recuit sp\u00e9cialement con\u00e7us, avec des atmosph\u00e8res protectrices form\u00e9es d\u2019azote et d\u2019hydrog\u00e8ne, ou de gaz carbon\u00e9s. L\u2019argent, avons-nous dit, constitue un cas \u00e0 part puisqu\u2019il peut dissoudre l\u2019oxyg\u00e8ne. Lorsque de l\u2019argent fin est chauff\u00e9 \u00e0 l\u2019air, son aspect ne change pas mais en fait il s\u2019enrichit en oxyg\u00e8ne, qui chemine peu \u00e0 peu de la surface vers l\u2019int\u00e9rieur, par diffusion. Ext\u00e9rieurement, l\u2019argent a pris une teinte sombre, il s\u2019est cr\u00e9e une \u00ab\u00a0tache de feu\u00a0\u00bb. Nous avons rassembl\u00e9 les r\u00e9sultats de nos propres observations au sein du laboratoire Cookson-CLAL, Contre les taches de feu de l\u2019argent 1er<\/sup> titre, il y a un rem\u00e8de et deux palliatifs :<\/p>\n Les taches de feu arrivent aussi \u00e0 se former dans les alliages d\u2019argent qui s\u2019oxydent par formation d\u2019une couche d\u2019oxyde. Aussi, apr\u00e8s d\u00e9capage, ce n’est pas la belle surface de l\u2019alliage initial qui risque de se pr\u00e9senter, mais une surface terne. La figure 4, montre la profondeur de p\u00e9n\u00e9tration de l\u2019oxyg\u00e8ne dans l\u2019argent deuxi\u00e8me titre recuit \u00e0 l\u2019air, en fonction de la temp\u00e9rature et de la dur\u00e9e de recuit. On voit que la vitesse de croissance des taches de feu dans cet alliage est quand m\u00eame plus faible que dans l\u2019argent 1er<\/sup> titre.<\/p>\n Mentionnons ici un autre aspect du ph\u00e9nom\u00e8ne pr\u00e9c\u00e9dent. Soit un alliage deuxi\u00e8me titre qui a \u00e9t\u00e9 oxyd\u00e9 et d\u00e9cap\u00e9. Il est donc recouvert d\u2019une couche d\u2019argent fin o\u00f9 sont occlus des grains d\u2019oxyde de cuivre. Cette couche se comporte vis-\u00e0-vis de l\u2019oxyg\u00e8ne comme une couche d\u2019argent fin o\u00f9 l\u2019oxyg\u00e8ne peut se diffuser tr\u00e8s vite.
\nTelles sont les questions auxquelles nous voudrions tenter de r\u00e9pondre dans cet article !<\/strong><\/p>\n<\/h3>\n
La diffusion dans les solides<\/h3>\n
\nOn l\u2019observe particuli\u00e8rement bien dans le cas des alliages. S\u2019il existe des r\u00e9gions de titres diff\u00e9rents, les atomes se d\u00e9placent des r\u00e9gions o\u00f9 leur concentration est la plus \u00e9lev\u00e9e, vers les r\u00e9gions o\u00f9 leur concentration est moindre.<\/p>\n
\nIl s\u2019est form\u00e9 en surface un alliage or-argent\u00a0: des atomes d\u2019argent ont p\u00e9n\u00e9tr\u00e9 dans l\u2019or et ils ont \u00e9t\u00e9 remplac\u00e9s par des atomes d’or qui progressaient dans la direction oppos\u00e9e. Le m\u00eame ph\u00e9nom\u00e8ne se serait produit si deux alliages de titre diff\u00e9rents avaient \u00e9t\u00e9 plaqu\u00e9s l\u2019un sur l\u2019autre.
\nLa diffusion tend \u00e0 homog\u00e9n\u00e9iser les alliages.<\/p>\nL’oxydation<\/h3>\n
\nLe cas de l\u2019argent est cependant particulier, car il peut dissoudre l\u2019oxyg\u00e8ne, qui diffuse peu \u00e0 peu de la surface expos\u00e9e \u00e0 l\u2019air vers l\u2019int\u00e9rieur. Nous y reviendrons tout \u00e0 l\u2019heure.<\/p>\n
\nIl y a un v\u00e9ritable \u00ab\u00a0pompage\u00a0\u00bb de cuivre de l\u2019int\u00e9rieur vers la surface, les atomes les plus vite pomp\u00e9s \u00e9tant les plus proches de la surface.<\/p>\n\n
Avec un alliage Or-Argent-Cuivre :<\/h4>\n
\nSi l’on d\u00e9cape, l\u2019aspect est celui d\u2019un alliage d\u00e9cuivr\u00e9,\u00a0c’est-\u00e0-dire jaune. Si on polit, on enl\u00e8ve par abrasion la couche superficielle appauvrie en cuivre et on retrouve l\u2019alliage initial (figure 1).
\nPour \u00e9viter le changement de teinte, il faut \u00e9viter de \u00ab\u00a0sortir\u00a0\u00bb le cuivre des couches superficielles par oxydation, il faut donc op\u00e9rer dans une atmosph\u00e8re priv\u00e9e d\u2019oxyg\u00e8ne.<\/p>\n![\"oxydation](\"http:\/\/www.cookson-clal.com\/le-blog\/wp-content\/uploads\/2014\/12\/oxydation-dun-alliage-or-cuivre.jpg\")
<\/a><\/p>\n
\nPlus simplement, on peut enfermer les pi\u00e8ces dans des coffrets en fer contenant des copeaux de fonte, qui fixent l\u2019oxyg\u00e8ne pr\u00e9sent avant le cuivre.
\nDans les op\u00e9rations de soudage ou de brasage, on peut utiliser des flux<\/a>, tels que le borax ou l\u2019acide borique<\/a>\u00a0ou, encore mieux, des chalumeaux aliment\u00e9s par des gaz charg\u00e9s de compos\u00e9s gazeux de l\u2019acide borique<\/a>.
\nIl se forme ainsi sur la pi\u00e8ce, partout o\u00f9 elle entre en contact avec la flamme, une mince couche protectrice d\u2019acide borique fondu.<\/p>\nAvec l’argent :<\/h4>\n
\nD\u00e8s lors, dans le cas des alliages d’argent chauff\u00e9s \u00e0 l’air, des alliages argent-cuivre, par exemple, deux diffusions, dans des directions oppos\u00e9es sont possibles\u00a0: diffusion du cuivre de la surface vers l\u2019int\u00e9rieur, diffusion de l\u2019oxyg\u00e8ne de la surface vers l\u2019int\u00e9rieur.
\nSi la vitesse du cuivre est plus grande que celle de l’oxyg\u00e8ne, il se forme une couche superficielle d\u2019oxyde. Si la vitesse de l’oxyg\u00e8ne est plus grande, il p\u00e9n\u00e8tre dans l’alliage o\u00f9 il oxyde le cuivre. C’est le ph\u00e9nom\u00e8ne \u00ab\u00a0d’oxydation interne\u00a0\u00bb. Si on observe au microscope une coupe de ce m\u00e9tal oxyd\u00e9, on voit nettement les grains d’oxyde form\u00e9s (fig. 2)<\/p>\n![\"taches](\"http:\/\/www.cookson-clal.com\/le-blog\/wp-content\/uploads\/2014\/12\/taches-de-feu-sur-argent.jpg\")
<\/a><\/p>\n
\nLa vitesse de diffusion du cuivre est d\u2019autant plus grande que sa concentration est elle-m\u00eame plus grande. C\u2019est donc sur les alliages riches en cuivre, comme par exemple l\u2019argent \u00e0 835 \u2030, que l\u2019on observe la formation de couches noires d\u2019oxyde de cuivre.
\nPar contre, les taches de feu, par oxydation interne, apparaissent sur les alliages plus dilu\u00e9s, comme l\u2019argent premier titre.<\/p>\n
\nsous forme de courbes (figure 3) qui donnent les profondeurs de p\u00e9n\u00e9tration de l\u2019oxyg\u00e8ne, donc les profondeurs des taches de feu, en fonction du temps et de la temp\u00e9rature.![\"\"](\"http:\/\/www.cookson-clal.com\/le-blog\/wp-content\/uploads\/2014\/12\/figure-3.jpg\")
On voit par exemple que le chauffage de l\u2019argent 1er<\/sup> titre \u00e0 l\u2019air, \u00e0 750\u00b0C pendant 10 minutes, provoque la formation d\u2019une tache de 42 microns, soit 0.042 mm d\u2019\u00e9paisseur.<\/p>\nQue faire contre les taches de feu de l’argent ?<\/h2>\n
\n
\nEn effet on observe le m\u00eame ph\u00e9nom\u00e8ne que dans les alliages d\u2019or, c\u2019est-\u00e0-dire un appauvrissement du m\u00e9tal en constituant oxydable sous la surface.
\nPar exemple, l\u2019argent deuxi\u00e8me titre se recouvre par oxydation d\u2019une couche d\u2019oxyde de cuivre, mais les r\u00e9gions sous-jacentes voisines du m\u00e9tal s\u2019appauvrissent en cuivre et, d\u00e8s lors, il est possible \u00e0 l\u2019oxyg\u00e8ne d\u2019y p\u00e9n\u00e9trer et de donner lieu au ph\u00e9nom\u00e8ne d\u2019oxydation interne.<\/p>\n![\"\"](\"http:\/\/www.cookson-clal.com\/le-blog\/wp-content\/uploads\/2014\/12\/figure-4.jpg\")
<\/p>\n
\nSi on proc\u00e8de \u00e0 un nouveau recuit de ce m\u00e9tal d\u00e9cap\u00e9, qu\u2019une couche d\u2019oxyde n\u2019isole pas du contact direct avec l\u2019oxyg\u00e8ne de l\u2019air, celui-ci commence par diffuser tr\u00e8s vite dans la couche superficielle jusqu\u2019\u00e0 ce qu\u2019il parvienne \u00e0 l\u2019alliage riche, situ\u00e9 juste en dessous, o\u00f9 l\u2019oxyg\u00e8ne ne peut diffuser.
\nIl se forme alors une couche d\u2019oxyg\u00e8ne, en sandwich entre l\u2019alliage peu ou pas d\u00e9cuivr\u00e9 et la couche superficielle d\u00e9cuivr\u00e9e.
\nLe m\u00e9tal, apparemment, reste blanc, mais il suffit de tr\u00e8s peu de chose pour que la couche d\u2019argent fin se d\u00e9colle, p\u00e8le et d\u00e9couvre la couche noire qu\u2019elle masquait.<\/p>\n