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Sur cette page : Glacures mates, article technologique de Smart.Conseil
 
glacures mates, glaçures mates, matt glazes 
GLAÇURES MATES

par Smart.Conseil
 
 
 
céramique, oxydes métalliques, four céramique, matériel céramique, mesure température, porcelaine, cristaux céramiques, formation céramique

 
 
 
Glaçures mates : Matt glazes (Eng)
 
Les glaçures mattes, satinées, semi-mates, etc... sont souvent prisées par les céramistes pour leur côté soyeux au toucher et peu réfléchissant aux éclats de la lumière. Cet article traite au sens large de leur technologie et de ce qu'il faut attendre de ces glaçures.
 
 
L'effet Mat :
 
Les éclats atténués des glaçures mates sont dus à la reflexion diffuse de la lumière par une surface irrégulière et non lisse. La lumière de la source est redistribuée dans toutes les directions par de multiples rayons réfléchis, contrairement aux glaçures lisses comme des miroirs qui produisent une reflexion de type spéculaire (La lumière qui atteint un objet est réfléchie dans la direction faisant le même angle avec la normale de sa surface). On utilise le terme de "rugosité" pour caractériser l'aspect irrégulier d'une surface réfléchissante.
 
 
 
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L'effet de la diffusion sera donc lié à la rugosité de la surface. Plus la rugosité sera importante et avec de très fines aspérités plus la glaçure paraîtra mate, à l'inverse, elle tendra vers le brillant en passant par divers stades, selon des termes imprécis comme "rugueuse", "sèche", "satinée", "soyeuse", "douce", "butyreuse", "semi-mate", etc...
 
Glaçure mate : Une glaçure à surface irrégulière dont le niveau de "rugosité" permet une reflexion diffuse de la lumière.
 
La notion commune de matité n'est pas toujours facile à interpréter sans repères comparatifs. Le mat de l'un pouvant être le satiné d'un autre... Les glaçures mates sont souvent sujettes à confusions entre les céramistes.
Seule la mesure de la réflectance permet de caractériser l'apparence visuelle d'une surface, dont sa matité. Mais pour l'instant ce type de caractérisation passe par des modélisations encore très complexes basées sur de l'imagerie et il n'est pas accessible à tous les publics.
 
Les glaçures mates pemettent une meilleure lecture des formes et de leurs détails en comparaison avec les glaçures brillantes qui produisent beaucoup de reflets "ramollissant" les formes et renvoyant des images indésirables si problématiques pour les photographies de pièces céramiques. Le satiné ou le mat sont des finitions beaucoup plus appréciées par les artistes pour la pureté de leurs éclats diffus.
 
 
Les principaux agents de "rugosité" qui jouent un rôle actif sur la matité des glaçures :
 
- Les microcristallisations (effets de microfacettes multiples, c'est le cas des glaçures microcristallines ou cryptocristallines*), procédé le plus courant basé sur la concentration de certains oxydes dans la composition des glaçures.
et :
- Les glaçures partiellement fusionnées (magma non homogène)
- Les glaçures corrodées chimiquement (attaques fortes avec acides ou bases)
- Les glaçures corrodées mécaniquement (effets de sablage, frottement...)
- Les glaçures contenant des matières très réfractaires de finesse moindre (ex : poudre d'alumine ou silice à 150-200 µm)
- Les glaçures appliquées trop minces (perception de la rugosité du tesson)
- Les glaçures qui prennent du retrait au refroidissement (micro-plissement de la surface, effet "peau de lait")
 
 
Les possibilités sont donc très variées pour conduire à la matité d'une glaçure. Elles peuvent aussi être combinées entre elles pour perfectionner la matité.
 
(*) Glaçure cryptocristalline : une glaçure qui développe des cristaux dont la taille est de l'ordre du micron (µm; 1 µm = 1000 nm). Le terme "cryptocristalline" vient de la langue anglaise (cryptocrystalline glaze). On utilise aussi le terme de "glaçure microcristalline", ce terme est le plus fréquent dans la littérature céramique de langue française.
Ce niveau de rugosité micronique nous permet de percevoir une matité due à l'effet diffus de la lumière car la dimension des reliefs de la surface est supérieure à la longueur d'onde de la lumière visible (Les rayons du visible vont du rouge 0.8 µm au violet 0.4 µm).
 
Lorsque les cristaux sont du même ordre de grandeur que la longueur d'onde de la lumière visible, c'est à dire de l'ordre de 0.5 µm (500 nm) l'émail peut apparaître irisé tel de la nacre sous certaines conditions d'application (épaisseur, translucidité). C'est la conséquence de la décomposition de la lumière qui est diffractée par les cristaux supers fins de la glaçure.
 

 

 
 

Longueurs d'ondes des couleurs visible en nanomètres (selon Wikipédia) :

 
Rouge 800 à 620 nm
Orange 620 à 590 nm
Jaune 590 à 575 nm
Chartreuse 575 à 560 nm
Vert 560 à 530 nm
Vert printemps 530 à 492 nm
Cyan 492 à 487 nm
Azur 487 à 482 nm
Bleu 482 à 465 nm
Indigo 465 à 435 nm
Violet 435 à 400 nm
 
 
 
Mat Opaque, et Mat translucide ...
 
 

On peut constater régulièrement dans certains forums des discussions discordantes sur ce sujet. Pourtant ces propriétés qui ne sont pas liées peuvent parfaitement être réunies au sein d'une même glaçure. Comme il a été précisé plus haut dans ce chapître, la matité est liées à l'état de surface de la glaçure (rugueux à lisse), mais rien n'empêche cette surface d'être translucide ou opaque, c'est à dire de laisser ou de ne pas laisser passer la lumière. Exemple : certaines glaçures mates au calcium pour faïence sont quasi transparentes, elles laissent très bien voir le décor posé sur biscuit qu'elles recouvrent.

 
Un matériau qui laisse passer la lumière peut être transparent ou translucide. S'il est transparent, il transmet une image précise de ce qu'il recouvre, mais s'il est translucide il ne transmet qu'une image imprécise et diffuse. Exemple : une vitre de fenêtre est transparente, une feuille de papier calque est translucide.
 
Un matériau opaque peut être brillant ou mat, il masque totalement ce qu'il recouvre. Exemple : un émail noir mat ou brillant posé sur un biscuit blanc cache totalement la blancheur de celui-ci car le pigment noir qu'il contient le rend totalement opaque.
 
Une glaçure est souvent opaque selon une certaine épaisseur. Exemple : une glaçure blanche opacifiée à l'étain posée sur un biscuit coloré apparaît blanche sur les surfaces lisses et laisse apercevoir la coloration du biscuit par translucidité sur les reliefs et les arètes car moins épaisse à ces endroits. Une glaçure opaque insuffisament épaisse devient donc translucide.
 
La transparence, la translucidité et l'opacité des glaçures sont des propriétés fortement liées à l'épaisseur du matériau.
 
Test : Une couverte parfaitement transparente sur un tesson devient translucide ou opaque en forte épaisseur. Remplissez une tasse à ras bord avec cette couverte en poudre bien tassée et faites-la cuire. Vous verrez qu'après la cuisson le bloc formé dans la tasse n'a pas l'apparence que vous ètes habitué à voir sur vos pièces émaillées. La translucidité ou l'opacité en forte épaisseur sont dues aux propriétés de la couvertes et aussi aux micro-bulles d'air dispersées dans la masse fondue. Les micro-bulles d'air sont un bon opacifiant pour les glaçures.
 
Incolore ou transparent ?
 
Incolore signifie non coloré (l'eau et le verre sont incolores), mais pour être dit incolore un matériau doit être transparent... Ce sont deux propriétés différentes mais elles doivent coexister pour qu'un matériau soit incolore.
 
 
  
GLAÇURES MATES MICROCRISTALLINES :
 
 
 
Les glaçures microcristallines, dites aussi cryptocristallines, sont des glaçures qui développent des phases cristallines super fines lors du refroidissement (les cristaux sont invisibles à l'oeil nu). Pour cela elles doivent être riches en éléments cristallisants aptes à donner naissance à des microcristaux. Les conditions du refroidissement de la glaçure sont très importantes pour permettre au microcristaux de se former en grand nombre et avoir un développement suffisant. Un refroidissement trop rapide pouvant conduire à une glaçure brillante... Il faut donc bien adapter la composition glaçure et son mode de cuisson pour parvenir à des résultats réguliers.
Les microcristallisations peuvent apparaître dans toutes l'épaisseur de la glaçure (du tesson à la surface de la glaçure) ou seulement sur sa surface, selon le type de cristallisation. Tout comme dans les glaçures à grands cristaux (macrocristallines), les microcristaux formés baignent dans un flux vitreux apauvri des éléments nécessaires à leur formation. La glaçure obtenue est un ensemble solide hétérogène où cohabitent le vitreux et le cristallisé. Cette hétérogénéité de phases confère au matériau des propriétés optiques plus ou moins diffuses qui tendent plus vers la translucidité ou l'opacité que vers la transparence.
 
Les principales phases microcristallines identifiées dans les glaçures microcristallines sont pour la plupart feldspathiques :
 
- L'Anortite (CaO.Al2O3.2SiO2 : est la phase cristalline la plus commune des glaçures riches en calcium et en alumine)
- La Mullite (3Al2O3.2SiO2 : dans les glaçures riches en alumine)
- Le Celsian (BaO.Al2O3.2SiO2 : dans les glaçures riches en baryum)
- Le Feldspath de strontium synthétique (SrO.Al2O3.2SiO2, structure identique au celsian obtenue en substituant le baryum par du strontium avec du carbonate de strontium, cette structure commence à se former entre 1150 et 1200°C)
- Le Spodumène (Li2O.Al2O3.4SiO2 : dans les glaçures riches en lithium)
avec une exception pour :
- La Wollastonite (CaO.SiO2 : dans les glaçures riches en calcium et pauvres en alumine)  
 
Autres phases :
 
- Le Diopside (Cao.MgO.2SiO2 : dans les glaçures à base de dolomie, talc et craie...)
- Le Corindon (a Al2O3)
- La Gahnite (ZnO.Al2O3)
- Orthose (K2O.Al2O3.6SiO2)
- La Leucite (K2O.Al2O3.4SiO2 : La leucite est la première phase à cristalliser à partir d'un liquide riche en potassium)
- La Pseudo-Wollastonite
- La Néphéline (Na3K(SiAlO4)4)
- La Cordiérite (2MgO.2Al2O3.5SiO2)
- La Kermanite (2CaO, Al2O3, 2SiO2)
- La Gélénite (2CaO.Al2O3.SiO2)
- La Tridymite (SiO2 : dans les glaçures riches en silice et pauvres en alumine. Risques de tréssaillage)
- L'Hématite (Fe2O3)
- Les titanates (de fer, baryum, calcium, magnésium... la liste est longue)
 
Tous ces types de cristaux existent dans la nature, dans les roches magmatiques (c'est le cas des feldspaths...) et métamorphiques (Wollastonite, Cordiérite)... Le céramiste crée des conditions favorables à leur formation dans ses glaçures par une composition chimique réalisée avec des matières premières sélectionnées et par des conditions de cuisson adaptées. Il recrée dans son four en accéléré ce que la nature fait sur une échelle de temps beaucoup plus longue...
 
 
Si l'Anortite est l'agent de mattage le plus commun des glaçures riches en calcium, la Mullite est probablement la phase la plus apte à se développer dans les glaçures peu ou pas calciques. On sollicite souvent sa formation en enrichissant une glaçure brillante en alumine ou en kaolin.
(Mais attention, les autres propriétés de la glaçure initiale peuvent aussi fortement varier... Lorsque vous faites ce type de modification, ne perdez pas de vue l'évolution possible des autres propriétés de votre glaçure. Attention aussi, si vous utiliser pour cela un logiciel de calcul de glaçures ce ne sera pas forcément le la bonne démarche, car les calculs effectués par les algorithmes de ces outils sont basés sur les propriétés de verres parfaits et non de mélanges vitro-cristallins... les résultats escomptés pourront être totalement à côté du réel...).
 
L'exces d'alumine nécessaire pour amorcer la microcristallisation de la Mullite dépend du ratio de la silice et des bases de la glaçure.
 
Pierre Munier a abordé ce sujet dans son ouvrage "Technologie des Faïences" en 1957, en présentant le calcul de l'acidité "A" d'une glaçure comme l'outil permettant d'anticiper l'aspect de celle-ci après cuisson (Voir la page sur ce calcul). Ce modèle fonctionne assez bien pour les glaçures de basses et de haute température.
 
 
Tableau de P. Munier :
 
Acidité "A"
Aspect de la glaçure
0.70 à 0.80
Farineux
0.80 à 1.45
Mat
1.45 à 1.90
Brillant possible
1.90 à 2.00
Brillant
2.00 à 2.30
Brillant sûr
2.30 à 2.50
Brillant
2.50 à 2.90
Brillant possible
Au delà de 2.90
Dévitrification
 

 

Exemple de glaçure cristalline mate au baryum haute température avec une acidité calculée "A" = 1.31 (Pour cuisson en oxydation sur porcelaine) :
 
 
Cette glaçure développe simultanément une phase microcristalline de celsian (BaO.Al2O3.2SiO2) qui rend sa surface mate et une phase macrocristalline de willémite (2ZnO.SiO2) qui produit les gros cristaux sphérolitiques gris argentés. Les deux oxydes cristallisants qui sont présents en forte quantité dans la composition sont l'oxyde de baryum et l'oxyde de zinc (entre 15 et 20% en poids pour chacun).
 
Bien évidemment pour ces glaçures de hautes température il y a aussi la contribution du tesson à prendre en compte dans l'aspect final. L'activité corrosive de ce type de glaçure fondue joue un rôle important sur son enrichissement en silice et en alumine provenant du tesson de porcelaine. Cette glaçure calculée avec une acidité initiale de 1.31 a probablement au final une acidité encore plus basse.
 
Il faut donc tenir compte des ratios Alumine, Silice et bases et de l'interaction avec le tesson. Néanmoins il ne faut pas non plus négliger sous quelle forme les oxydes sont introduits (matières brutes, frittées, oxydes purs...), leur finesse, les conditions d'application de la glaçure (trempée, pulvérisée. Voir article), leur épaisseur, l'inertie thermique du four (brique ou fibre), la densité de la charge enfournée, vitesse de chauffe et refroidisssement, etc... autant de facteurs qui agissent sur le mécanisme de la microcristallisation.
 
Agents mattants qui favorisent la microcristallisation :
 
- Le carbonate de calcium (ou craie, fournit l'oxyde de calcium CaO)
- l'oxyde de zinc (ZnO)
- l'oxyde de baryum (carbonate de baryum ou frittes au baryum, apport d'oxyde de baryum BaO)
- Le carbonate de strontium (ou strontianite, fournit l'oxyde strontium SrO)
- le dioxyde de titane (rutile, anatase = TiO2)
- la dolomie (apporte MgO et CaO)
- le talc (apporte MgO et SiO2)
- l'alumine (alumine hydratée, kaolin, feldspath... pour l'apport de Al2O3)
- L'oxyde ferrique (oxyde de fer rouge = Fe2O3)
- Le zircon (Apporte ZrO2 et SiO2)
 
 

 

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Faiblesses des glaçures mates :
 
Les glaçures mates doivent être considérées avec la plus grande prudence et comme incertaines dans plusieurs domaines tant sanitaires qu'utilitaires. Leur formulation par excès d'éléments cristallisants en fait la plupart du temps des glaçures déséquilibrées peu résistantes aux agressions chimiques et mécaniques.
 
Risques de toxicité : La fine ruguosité de ces glaçures augmente leur surface de contact et favorive les réactions avec les acides alimentaires (vinaigre, citron, jus de tomate, tannin du thé noir...). Il peut en résulter un relarguage de métaux lourds par lixiviation si la glaçure en contient (ex: glaçure mate plombeuse, glaçure au baryum...).
 
Rappel : il n'existe pas de "truc" ni de recette type ou conditions de cuisson spéciales pour garantir qu'une glaçure au plomb ne relargue pas de plomb. Seule une analyse chimique en labo permet d'établir si la glaçure convient ou ne conveint pas pour usage alimentaire.
 
Nettoyage difficile : les cavités microscopiques présentes en surface peuvent héberger des hôtes indésirables pour l'hygiène alimentaire et très difficiles à déloger par simple lavage (taches alimentaires, bactéries...).
 
Rayures métalliques avec les couverts : les traces métalliques laissées par les couverts s'incrustent dans les cavités de la glaçure et sont très visibles comparativement aux glaçures brillantes.
Truc pour ôter les rayures métalliques sur les glaçures (mais attention Danger !! ne pas inhaler... et mettre des gants) : Passer un coton-tige ou un petit pinceau à poils synthétiques imbibé d'acide chlorhydrique sur la trace métallique (Celui que l'on trouve en grandes surfaces de bricolage). Dès que la trace disparait rincer immédiatement à l'eau claire, puis laver avec une lessive vaisselle.
 
 
 
Quelques recettes de glaçures mates microcristallines :
 

 

01 - Glaçure de base mate au Calcium Magnésium

Substitution d'une recette de David Leach (1911-2005)

http://glazesharing.wordpress.com/
Images non disponibles
Cuisson : cône orton 8 - 10 (1260-1300°C) - Oxydation ou réduction
Les matières Nord Américaines ont été substituées par de matières Européennes

Néphéline Syénite

23.90

Feldspath SPS (Sodique)

21.15

Dolomie

17.45

Kaolin calciné (Molochite)

11.50

Kaolin

10.00

Talc

9.62

Cendre d'os

2.85

Feldspath Norflux (potassique)

1.69

Craie

0.53

Glaçure mate. Pour un bleu mat clair : ajouter 1% Carbonate de cobalt, 0.5% oxyde de chrome vert et 5% de dioxyde d'étain. Acidité A < 1
 

 
02 - Glaçure mate au strontium effet Bronze

Substitution d'une recette de Chris Clarke (Clayart)

http://www.flickr.com/photos/patspottery/
Voir les photos en ligne
Cuisson : cône orton 6 (1220-1230°C) - Oxydation
Les matières Nord Américaines ont été substituées par de matières Européennes

Néphéline Syénite

58.88

Silice

11.38

Carbonate de Strontium

20.12

Kaolin

8.64

carbonate de lithium

0.98

Carbonate de cuivre

5.00

Dioxyde de titane

5.00

Glaçure mate avec des tons verts changeants selon l'épaisseur, ressemblant à la patine d'un bronze ancien. Les effets obtenus sur un grès naturel sont intéressants. Acidité A < 1.25
  
 
03 - Glaçure de base mate Alumineuse au Calcium-Magnésium

Substitution d'une recette de E. Martens

Images non disponibles
Cuisson : cône orton 7 (1230°C) - Oxydation

Wollastonite

26.63

Feldspath Norflux (potassique)

21.89

Kaolin calciné (Molochite)

21.63

Silice

9.89

Kaolin

8.76

Craie

7.01

Talc

4.55

Glaçure mate. Acidité A < 1.1
 
04 - Glaçure de base mate au Calcium

Substitution d'une recette anonyme

Images non disponibles
Cuisson : cône orton 06-08 (1020-1060°C) - Oxydation

Fritte FR4 (1233 Mondre & Manz)

54.84

Cendre de bois dur (Chêne)

14.62

Wollastonite

10.97

Kaolin

10.79

Craie

8.78

Glaçure mate jaunâtre craquelée. Acidité A < 1.2. Les conditions de refroidissement assez lent sont importantes pour réussir cette glaçure.
 
05 - Glaçure de base mate au Calcium-Titane

Substitution d'une recette anonyme
Images non disponibles
Cuisson : cône orton 06 (1020-1040°C) - Oxydation

Fritte FR4 (1233 Mondre & Manz)

58.17

Wollastonite

25.85

Dioxyde de titane

9.05

Kaolin

6.46

Craie

0.46

Glaçure crême à jaunâtre mate. Acidité A < 1.8. Les conditions de refroidissement assez lent sont importantes pour réussir cette glaçure.
 
06 - Glaçure de base soyeuse au Calcium

Substitution d'une recette anonyme

Images non disponibles
Cuisson : cône orton 7 à 9 (1230-1280°C) - Oxydation ou réduction

Wollastonite

25.77

Néphéline syénite

18.56

Kaolin

10.31

Fritte FR4 (1233 M & M)

10.31

Feldspath SPS

10.31

Craie

8.76

Carbonate de Baryum

6.70

Dolomie

5.67

Feldspath Norflux (potassique)

3.61

Glaçure soyeuse à mate selon le refroidissement. Acidité A < 1
 
07 - Glaçure cristalline au Baryum Zinc

Formule de Denis Caraty

http://www.cristallisations.fr
Cuisson : cône orton 9 (1280°C) - Oxydation
A base de frittes au baryum-zinc et feldspaths.

CaO

1.24 %

ZnO

18.85 %

BaO

17.43 %

Na2O

0.40 %

K2O

4.30 %

Al2O3

7.37 %

SiO2

46.20 %

ZrO2

1.51 %

B2O3

2.70 %

Glaçure mate microcristalline au baryum (cristaux de celsian) couverte de petits cristaux satinés de willémite (Ø 3 à 4 mm). Pour un bleu satiné turquoise : ajouter 0.5 % d'oxyde de nickel vert, 2% pentoxyde de vanadium. Acidité A < 1,30
 
 
 
 
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