CHAPITRE 5 – LES COMPOSITIONS CHIMIQUES DES VERRES
183
vingtième siècle. Il semble que la première mention d’une céramisation
maîtrisée date de 1954. À cette époque, S.D. Stookey produisait des images
photographiques latentes dans des verres contenant de petites quantités
d’argent, d’or ou de cuivre, ainsi que de l’oxyde de cérium. Il fit une découverte inattendue ; il se rendit compte que si le verre contenait du lithium,
un traitement thermique vers 600 °C provoquait une précipitation de
micros cristaux de métasilicate de lithium, chaque cristal étant nucléé à
partir d’un colloïde métallique. Les images photographiques étaient ainsi
« opalisées ». En outre, la phase opale s’est révélée beaucoup plus soluble
que le verre clair dans l’acide fluorhydrique. On pouvait ainsi enlever avec
une grande précision toute la partie préalablement exposée à l’éclairage
UV. Ce produit appelé « Fotoform » était donc « photo-usinable ». Stookey
raconte qu’un jour le contrôleur de température de son four se dérègla si
bien que le traitement thermique eut lieu à 800 °C, température à laquelle
le verre de silicate de lithium est normalement ramolli. Stookey eut l’heureuse surprise de constater, en ouvrant le four, que l’échantillon qui s’y
trouvait n’était pas déformé. En voulant extraire cette plaquette du four,
celle-ci s’échappa des mors de la pince et tomba sur le carrelage. Elle rendit
un son métallique sans se briser. Elle était totalement cristallisée [188].
D’une manière générale une vitrocéramique est obtenue par le traitement thermique d’un verre qu’on appelle « verre précurseur ». Ce verre est
ainsi transformé en un corps microcristallin. La nature des cristaux
dépend de la nature du verre précurseur. Pour que la cristallisation homogène ait lieu il faut la présence d’une forte densité de points de nucléation
microscopiques, provenant d’une solution d’un constituant en faible
concentration introduite dans le liquide verrogène.
Une première famille de nucléants est constituée par certains constituants qui, comme les métaux nobles, sont solubles à haute température
dans le liquide verrogène mais précipitent lors du refroidissement sous
forme d’agrégats de quelques nanomètres : or, cuivre, argent, sulfure de
sélénium, sulfure de cadmium, sels fluorés… Les concentrations de ces
nucléants sont habituellement de l’ordre de quelques 10
-4 en masse.
Une seconde famille de nucléants est obtenue lorsque le verre contient
certains oxydes qui, comme TiO 2 , ZrO 2 , P 2 O 5 ou comme Cr 2 O 3 , V 2 O 5 , NiO,
favorisent la séparation de phases. Les interfaces constituent alors des
zones privilégiées de nucléation des cristaux.
La maîtrise de la cristallisation nécessite que les deux domaines de température où se produisent la nucléation et la croissance des cristaux soient
bien séparés l’un de l’autre.
La cristallisation contrôlée permet de conférer à des objets élaborés et
mis en forme par les techniques verrières des propriétés entièrement nouvelles. La première application des vitrocéramiques, appelée Pyroceram,
183
vingtième siècle. Il semble que la première mention d’une céramisation
maîtrisée date de 1954. À cette époque, S.D. Stookey produisait des images
photographiques latentes dans des verres contenant de petites quantités
d’argent, d’or ou de cuivre, ainsi que de l’oxyde de cérium. Il fit une découverte inattendue ; il se rendit compte que si le verre contenait du lithium,
un traitement thermique vers 600 °C provoquait une précipitation de
micros cristaux de métasilicate de lithium, chaque cristal étant nucléé à
partir d’un colloïde métallique. Les images photographiques étaient ainsi
« opalisées ». En outre, la phase opale s’est révélée beaucoup plus soluble
que le verre clair dans l’acide fluorhydrique. On pouvait ainsi enlever avec
une grande précision toute la partie préalablement exposée à l’éclairage
UV. Ce produit appelé « Fotoform » était donc « photo-usinable ». Stookey
raconte qu’un jour le contrôleur de température de son four se dérègla si
bien que le traitement thermique eut lieu à 800 °C, température à laquelle
le verre de silicate de lithium est normalement ramolli. Stookey eut l’heureuse surprise de constater, en ouvrant le four, que l’échantillon qui s’y
trouvait n’était pas déformé. En voulant extraire cette plaquette du four,
celle-ci s’échappa des mors de la pince et tomba sur le carrelage. Elle rendit
un son métallique sans se briser. Elle était totalement cristallisée [188].
D’une manière générale une vitrocéramique est obtenue par le traitement thermique d’un verre qu’on appelle « verre précurseur ». Ce verre est
ainsi transformé en un corps microcristallin. La nature des cristaux
dépend de la nature du verre précurseur. Pour que la cristallisation homogène ait lieu il faut la présence d’une forte densité de points de nucléation
microscopiques, provenant d’une solution d’un constituant en faible
concentration introduite dans le liquide verrogène.
Une première famille de nucléants est constituée par certains constituants qui, comme les métaux nobles, sont solubles à haute température
dans le liquide verrogène mais précipitent lors du refroidissement sous
forme d’agrégats de quelques nanomètres : or, cuivre, argent, sulfure de
sélénium, sulfure de cadmium, sels fluorés… Les concentrations de ces
nucléants sont habituellement de l’ordre de quelques 10
-4 en masse.
Une seconde famille de nucléants est obtenue lorsque le verre contient
certains oxydes qui, comme TiO 2 , ZrO 2 , P 2 O 5 ou comme Cr 2 O 3 , V 2 O 5 , NiO,
favorisent la séparation de phases. Les interfaces constituent alors des
zones privilégiées de nucléation des cristaux.
La maîtrise de la cristallisation nécessite que les deux domaines de température où se produisent la nucléation et la croissance des cristaux soient
bien séparés l’un de l’autre.
La cristallisation contrôlée permet de conférer à des objets élaborés et
mis en forme par les techniques verrières des propriétés entièrement nouvelles. La première application des vitrocéramiques, appelée Pyroceram,