TP Sciences des Matériaux : la céramique 5843

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Sommaire :

I. Définition :

La céramique (du grec Keramikos, « argile cuite ») est le premier matériau que l’homme ait fabriqué par transformation de matière première. C’est l’art dont les procédé ont le moins changé : on façonne une pâte que l’on cuit dans un four pour effectuer la transmutation de matière qui aboutira à un objet de céramique. Les céramiques doivent leurs qualités distinctives tant à la composition de la pâte qu’aux modalités de cuisson. Les nuances de couleurs, les variétés d’aspect dépendent de composants de la pâte : les métalloïdes qu’ils contiennent provoquent des réactions colores différents suivant que l’on opère la cuisson en atmosphère oxydante ou réductrice. Les premières céramiques employées étaient les silicates.

Elles étaient utilisées pour les poteries émaillées. Elles ont connu ensuite une utilisation plus étendue allant de la porcelaine aux appareils sanitaires ; les oxydes purs,les carbures,les borures, les nitrures, les siliciures, les sulfures ont été successivement inclus dans la catégorie des céramiques.

On peut classer les matériaux céramiques selon : la nature minéralogique des matières premières, la proportion de ces matières, la température et nombre de cuisson, ainsi que les caractéristiques finales du tesson (couleur, porosité, résistance mécanique...)

Il faut, tout de même, distinguer deux types de matériaux :

• les céramiques traditionnelles (silico- alumineux), qui sont issu de matières premières naturelles (argile, feldspath, kaolin, quartz) et généralement mises en ?uvre par coulée (barbotine). On les classe généralement, par ordre de qualité croissante, de la façon suivante :

1. Terres cuites : faites d'argile illitique, marneuse, schisteuse que l'on mélange avec du sable. Elles sont généralement monocuisson (900- 1050°C) et elles sont utilisées dans la fabrication des pots à fleurs, les briques creuses ou pleines, et les tuiles...

2. Réfractaires : ce sont des matériaux céramiques utilisés dans la construction des matières d’enfournement ou d'autres appareils de traitement à haute température. Ils sont à base de l’argile kaolinitique exempts de minéraux fondants. Ils sont caractérisés par une résistance pyroscopique minimum de l’ordre de 1500°C

3. Faïences : elles sont à base d'argile grésante ou siliceuse selon le type. Elles sont généralement engobées, émaillées ou vernissées. Les décors éventuels sont peints sur l'engobe cru. On la cuit soit une seule fois soit deux fois, la température de cuisson est comprise entre 900°C et 1250°C. C'est un matériau poreux dans sa masse, étanchéifié par l'engobe, qui lui donne un aspect de surface brillant. On en fait de la vaisselle, de la poterie décorative (majolique) ou des carreaux de revêtements muraux (azulejos). Les faïenciers de Delft renforçaient le décor, après cuisson, par un second revêtement transparent, qui exigeait une seconde cuisson.

4. Grès : fait d'argile à grès ou argile plastique contenant naturellement des composés vitrifiables auxquelles on ajoute du feldspath et du quartz. Il est mono ou bicuisson (1200°C- 1300°C). Le tesson est peu poreux et fortement vitrifié et opaque. Il est revêtu à chaud, immédiatement après cuisson, d'un revêtement émaillé, le plus souvent par projection. On en fait des appareils sanitaires, des carreaux, des isolateurs électriques pour lignes aériennes, etc.

5. Vitréous : ils sont généralement monocuisson (1200- 1350°C), ils ont une bonne performance mécanique. Ils sont à base d’argile grésante ou argile très plastique auquel on ajoute du feldspath et la silice.

6. Porcelaines dures : faite de kaolin, On y ajoute du quartz et du feldspath et on la cuit entre 1350°C et 1450 °C. C'est un matériau dur, blanc, totalement imperméable dans sa masse, partiellement vitrifié. La porcelaine dure, qui est la plus noble des céramiques traditionnelles et qui a été le support des créations artistiques les plus prestigieuses, constitua pendant plus d'un millénaire un monopole des Chinois, qui étaient les seuls à avoir identifié des gisements de kaolin (ce nom étant directement dérivé du nom chinois du lieu où se trouve le principal d'entre eux).

7. Porcelaines tendres : elles sont aussi à base de Kaolin auquel on ajoute le fritte ou le phosphate de calcium comme éléments fondants ; elles sont cuites entre 1100°C et 1250°C