Métallurgie et traitements thermiques des alliages d’or

La qualité des ouvrages de bijouterie et de joaillerie repose sur un certain nombre de facteurs parmi lesquels l’état métallurgique de l’alliage est très important.

Le processus de solidification, passage de l’état liquide à l’état solide de l’alliage, est prépondérant pour l’état métallurgique. Ce processus dépend pour une grande part du procédé d’élaboration de l’alliage. La problématique n’est pas la même selon que l’on procède par coulée de lingots, par coulée continue de demi-produits (barres, méplats, tubes, profilés de forme, etc …) ou par coulée selon le procédé de fonte à cire perdue.

L’état métallurgique de l’alliage après solidification est modifié lors des différentes étapes de fabrication des ouvrages, particulièrement lors des opérations de mise en forme (par laminage, étirage, tréfilage, emboutissage, etc …) et de brasage. Des opérations de traitements thermiques complémentaires, à différents stades du processus de fabrication, peuvent donc s’avérer nécessaires dans le but de restaurer les propriétés initiales ou de conférer des propriétés particulières au matériau mis en œuvre.

Parmi les différentes étapes de fabrication des ouvrages de bijouterie, les opérations de traitements thermiques de l’alliage sont souvent abordées de manière empirique alors qu’elles sont essentielles pour la qualité métallurgique du matériau et donc de l’ouvrage lui-même.

Les défauts résultant d’une élaboration non maîtrisée de l’alliage, de la mise en œuvre de traitements thermiques inappropriés ou de leur absence sont nombreux. Les défauts les plus couramment rencontrés sont les suivants :

• phénomène de peau d’orange ;
• fragilité de l’ouvrage ;
• difficulté de sertissage ;
• fissuration ;
• déformation de l’ouvrage ;
• criques ;
• porosités ;
• difficultés de polissage ;
• aspect de surface ;
• perte de résistance à la corrosion.

L’objectif de cette note est d’apporter des informations permettant de comprendre l’importance de la qualité métallurgique des alliages d’or employés et le rôle des traitements thermiques aux divers stades de fabrication des ouvrages de bijouterie et de joaillerie.

Elle comporte 4 grands chapitres qui présentent successivement :

• les notions de base sur la structure de la matière, en particulier sur la structure des métaux et des alliages mis en œuvre ;
• l’élaboration des alliages, en particulier le phénomène de solidification qui détermine en grande partie la qualité métallurgique finale des ouvrages ;
• les différents traitements thermiques applicables aux alliages de métaux précieux en s’appuyant sur la compréhension des diagrammes de phases et des phénomènes physiques mis en jeu ;
• le matériel pour le traitement thermique des matériaux : description, performances, coût, fournisseurs, etc …

La première partie, très théorique, est utile pour la compréhension des phénomènes. D’une approche plus ardue que le reste de la note, elle peut être utilisée comme document de référence sans nécessité d’une lecture préliminaire intégrale.

En outre, il pourra être utile de se reporter à la note 03.2010 « Refonte et affinage des métaux précieux » publiée par Francéclat en décembre 2003 et qui traitait du rôle des principaux éléments d’alliage mis en œuvre lors de l’élaboration des alliages de métaux précieux.