La cristallisation Aborder le phénomène de la cristallisation demande quelques notions élémentaires de chimie sur la formation d une glaçure céramique, semblable à celle du verre mais dont la composition est beaucoup plus complexe. Par définition, les glaçures à l instar du verre présentent une structure désordonnée, donc tout le contraire d un cristal ainsi que nous le verrons plus loin. Les glaçures sont des structures fondues dont la vitesse de refroidissement a empêché la mise en ordre des atomes. L augmentation rapide de la viscosité fait qu ils restent figés et en désordre. Les cristallisations, au contraire, se produisent au sein d une phase vitreuse avec une répartition régulière et périodique des atomes.le mécanisme comporte un stade préliminaire de création de germes cristallins ou nuclei suivi d une croissance cristalline. Considérées au départ comme un effet secondaire et non souhaitable, les cristallisations sont devenues, depuis plus d un siècle, une technique de décoration céramique. La manière la plus simple d obtenir des cristallisations est d utiliser une glaçure à très faible viscosité, riche en alcalis et pauvre en alumine, à laquelle on ajoute un surplus d oxyde de zinc. Les cristaux ainsi obtenus et qui peuvent atteindre plusieurs centimètres, sont un silicate de zinc connu dans sa forme naturelle sous le nom de Willémite (2ZnO SiO2). Photo N 1 : cristaux de Willémite- Coloration Cobalt- Cuivre- Manganèse Yves Lambeau La première recette de Charles Lauth est publiée en 1904 dans le journal «American Ceramic Society» avec la composition suivante : Pegmatite 55,60 Silice 16 Kaolin 4,40 1
Oxyde de zinc 18 Suivent les compositions de quelques Frittes utilisées à Sèvres en 1884 : Fritte 1 Fritte 2 Fritte 3 Potasse K2CO3 138 69 138 Oxyde de Zinc 162 202,2 162 Silice 360 350 300 Rutile ---- --- 82 Les mélanges conseillés sont: 85 % de Fritte N 1 ou N 3 avec 15% de Fritte N 2 Ce qui donne la formule Seger suivante : 0,31K2O 0,65ZnO 1,99 SiO2 Formule qui se rapproche de celles utilisées actuellement. De nos jours, les fournisseurs de matières premières pour la céramique proposent des Frittes alcalines élaborées qui facilitent la fabrication de glaçures cristallisées, pour peu qu on y ajoute de la silice, de l oxyde de Zinc et de l oxyde de Titane. Les Frittes les plus souvent citées sont : La Fritte Ferro 3110 Formule de Seger : CaO 0,29 K2O 0,06 Al2O3 0,09 SiO2 3,01 Na2O 0,65 B2O3 0,10 Ainsi que la Fritte 1233 de Mondré & Mainz (commercialisée sous la référence FR4 chez Solargil) Formule de Seger CaO 0,30 K2O 0,30 Al2O3 0,03 SiO2 2,40 Na2O 0,40 Et parfois la Fritte Ferro 90158 Formule de Seger 1 Na2O 2B2O3 3SiO2 Pratiquement toutes les recettes de glaçures cristallisées à l oxyde de Zinc proposent des mélanges entre les valeurs suivantes : Fritte Ferro 3110 ou M&M 1233 45à65% Silice 20à30% Oxyde de Zinc 15à25% Kaolin 0à10% Dioxyde de Titane 0à10% Les Frittes peuvent être remplacées par de la poudre de verre riche en Na2O et très pauvre en alumine. 2
J utilise, le plus souvent, deux recettes avec les valeurs suivantes : N 1 N 2 Carbonate de Chaux 2 - Silice 210 237 Kaolin 40 38 Oxyde de Zinc 233 234 Fritte 90158 43 - Fritte 1233 472 - Fritte 3110-500 Rutile 2 à 6% 2 à 6% Pour le céramiste désireux d expérimenter les glaçures cristallisées, deux recettes sans Fritte peuvent servir de première approche ; l une que j utilise depuis des années donne de bons résultats même avec un refroidissement naturel, l autre est de Denis Caraty (F). Recette Y.Lambeau Recette D.Caraty Feldspath potassique 36 35 Carbonate de chaux 10 12 Kaolin 8,2 3 Silice 22,6 25 Oxyde de Zinc 24,8 22 Carbonate de Strontium 2,6 - Carbonate de Lithium - 3 Ti2O ou Rutile 6 - Glaçure sans fritte avec 6% rutile Yves Lambeau (F) 3
Glaçure sans fritte Coloration Nickel-Fer Denis Caraty (F) Ceci n est qu une base de travail et de nombreux oxydes peuvent favoriser la cristallisation comme ceux de Lithium, de Molybdène, de Vanadium, de Tungstène ou de Béryllium. Les recettes, comme nous le voyons, n ont guère évolué depuis leur découverte à Sèvres. Si l on sait que la température de formation des germes cristallins se situe plus bas que celle de la croissance des cristaux, cela veut dire qu il faudra, lors du refroidissement, trouver une courbe de température idéale se situant entre ces deux valeurs. Cela nous amène à la cuisson de ces glaçures qui est un paramètre des plus Importants. Celle-ci se fait généralement entre 1280 et 1300 le plus souvent en atmosphère neutre dans un four électrique, où oxydante dans un four à gaz ce qui aura l avantage de permettre une réduction de surface au refroidissement, comme nous le verrons plus loin. L apparition, depuis quelques dizaines d années, de régulations électroniques programmables très sophistiquées permet de reproduire assez facilement des courbes de cuisson souvent complexes. Une cuisson type consiste à monter le plus vite possible à 1290,le four étant très peu rempli (quelques céramistes ne cuisent qu une à cinq pièces à la fois avec peu où pas de matériel d enfournement), puis à descendre le plus vite possible à 1060-1080 pour ensuite remonter à 1120 en 90mn,observer un palier de 90mn à cette température puis laisser enfin s effectuer un refroidissement naturel. Le palier détermine la croissance et la forme des cristaux ; si ce palier se fait à une température la plus haute, les cristaux prendront la forme de bâtonnets entrecroisés ; à une température plus basse il prendront la forme d ailes de papillons et encore plus basse ils seront complètement ronds. De beaux effets peuvent être obtenus en interrompant le palier de croissance des cristaux à1120, puis en descendant 80 plus bas et en remontant aussitôt à 1120. En répétant ce procédé plusieurs fois et à intervalles réguliers, on crée ainsi des anneaux de croissance comme ceux d un tronc d arbre lors des cycles annuels. Denis Caraty (F), un spécialiste de cette technique, nous donne sa courbe de cuisson, ainsi qu un bel exemple sur l un de ses objets. (Photos N 2 et 3) 4
Photo n 2 : Courbe de cuisson à 1285 C avec altérations pour créer des halos D. Caraty (F) Photo n 3 : Halos sur glaçure cristalline D. Caraty (F) Dans ce cas de figure, le palier de croissance des cristaux à 1120 est de plusieurs heures. 5
Plusieurs techniques permettent aussi de réduire les glaçures cristallisées ou de changer leur texture en la matifiant. L utilisation d un four à gaz permet de réduire au refroidissement. Alain Fichot (F) pratique deux fortes réductions après la formation des cristaux : - 15mn à 1040 pour réduire le fer et changer la couleur des cristaux du brun au noir Ou - 15mn à 7OO pour réduire le cuivre et changer la couleur des cristaux du vert au rouge. Quelques céramistes préfèrent réduire en post-cuisson après une première cuisson de formation des cristaux en four électrique : Matthieu Liévois (F) recuit ses glaçures cristallisées, colorées à l oxyde de cuivre dans un petit four à gaz en fibres en montant la température à 720 puis en réduisant fortement tout en descendant à 650. William Melstrom (USA) nous indique, quant à lui, qu il réduit ses glaçures colorées à l oxyde de cuivre non pas en descendant mais en remontant en température de 725 à 850, toujours dans un petit four à gaz, avec de très beaux résultats. (photo N 4) Vase W. Melstrom (USA) - post réduction. Pour modifier la surface d une glaçure cristallisée et lui donner un aspect mat on peut, soit recuire en four électrique à 1100 ou bien, dans un four à gaz, réduire fortement, au refroidissement, de 1050 à 1000. Un autre type de glaçures cristallisées mates s obtient avec l introduction de carbonate de Baryum. Le carbonate de Baryum étant très toxique il est recommandé d utiliser une Fritte telle que la fritte ferro 90420 dont la formule est : 0,1 K2O-Na2O 0,45 BaO 0,1 Al2O3 1,3SiO2 6
0,45ZnO Ces glaçures souvent combinées à des liaisons au titane et au magnésium présentent des cristaux ronds et plus petits. Le diamètre de ces cristaux dépasse rarement un centimètre, leur vitesse de croissance étant freinée par une plus grande pyroviscosité. La phase cristalline de ces glaçures, assez complexe, est formée de cristaux mixtes de BaO.2SiO2, BaO.TiO2.SiO2 et (BaO.2SiO2)x(2ZnO.SiO2). La surface de ces glaçures, très douce au toucher, leur ajoute une note de sensualité. (Photo N 5 Pomme de Yves Lambeau (F) - glaçure au Zinc-Baryum) - Coloration Titane- Chrome Hein Severijns (NL) nous indique, pour ces glaçures, des valeurs comprises entre : KNaO 0,15-0,20 ZnO 0,35-0,50 0,15-0,20 Al2O3 BaO 0,20-0,40 CaO 0,05-0,15 1,5-2,2 SiO2 MgO 0,05-0,10 Sa recette de base la plus employée étant : Feldspath potassique 33% Feldspath sodique 12% Oxyde de Zinc 15% Carbonate de Baryum 18% Fritte(silicate de Plomb) 3% Kaolin 5% Talc 5% 7
Silice 5% Craie 4% 100% En pulvérisant une première couche de glaçure de base +5% de dioxyde de Titane+5% de dioxyde d étain puis en pulvérisant plusieurs couches de sa glaçure avec différents oxydes colorants selon l effet désiré. Pour mes recettes, je n utilise pas de carbonate de calcium que je remplace par les carbonates de Strontium (qui a le même pouvoir de fondant que CaO et qui améliore la surface de la glaçure en éliminant les picots) et de lithium avec des valeurs comprises entre SrO 0,05-0,1 LiO2 0,02-0,05 Je pulvérise aussi plusieurs couches avec parfois une couche intermédiaire en y ajoutant 0,01% d oxyde de Chrome ou 5% d oxyde d étain. La cuisson de ces glaçures est extrêmement délicate ; le carbonate de Baryum ne se dissociant que très lentement pour libérer l acide carbonique, cela peut donner de petits cratères à la surface de l émail, défaut qu il n est plus possible de corriger par une deuxième cuisson. Un trop long refroidissement avec de nombreux paliers n est pas nécessaire, car il ne change pas la taille des cristaux. Nous avons, ici, deux courbes de cuisson types : 8
Photo N 6 Les glaçures cristallisées qui n ont qu une faible viscosité coulent la plupart du temps et nécessitent l emploi, pour chaque pièce, d un support en forme de socle entouré d une cuvette qui recueille l excès de glaçure en fusion. Cela demande, après cuisson, de séparer ce socle à l aide d une petite meuleuse et de repolir le pied à l aide d un disque diamanté. De nombreux autres paramètres sont à prendre en compte pour la réussite de ces glaçures dont la granulométrie des produits utilisés, l enfournement ainsi que le matériel d enfournement, l épaisseur de la couche de glaçure et la durée de la cuisson. Elles sont aussi peu résistantes à la rayure et aux acides et déconseillées pour la vaisselle utilitaire, sauf à des fins décoratives. Ces glaçures sont difficiles à obtenir mais leur réussite reste toujours un émerveillement et conduit quelques céramistes à y consacrer leur vie. Références : Macro-crystalline glazes - Peter Ilsley (GB) Emaux cristallisés 2000 - Hein Severijns (NL) Grands cristaux sur Porcelaine - Denis Caraty (F) http://ceramique-cristaux.site.voila.fr) Yves Lambeau Quartier Seignaurias 84400 Villars Tél-Fax : 0490755034 Courriel : lambeauceramique@aol.com dernières corrections. Texte à me retourner avant impression pour 9