Si l’argile est destinée à recevoir le feu sans fondre, le mélange de minéraux susceptibles de former un émail doit, par contre, fondre entièrement. L’émail céramique est une mince épaisseur de verre que l’on rend fusible sur un support argileux. La température de fusion de ce verre est aux environs de 1000°C pour les terres vernissées et les faïences, de 1300°C pour les grès et jusqu’à 1400°C pour les porcelaines. Porté à de tels niveaux de chaleur, l’émail se transforme en un liquide qui se solidifie en refroidissant.
Les formateurs de verre
Véritable squelette de l’émail, le dioxyde de silicium (ou silice) est de loin le plus utilisé. Son haut degré de fusion (1700°C) nécessite l’adjonction d’autres oxydes pour abaisser sa température de vitrification.
Composition des émaux
Les émaux sont constitués de minéraux appelés oxydes que l’on classe en plusieurs catégories :Les formateurs de verre
Véritable squelette de l’émail, le dioxyde de silicium (ou silice) est de loin le plus utilisé. Son haut degré de fusion (1700°C) nécessite l’adjonction d’autres oxydes pour abaisser sa température de vitrification.
Les fondants
Ils abaissent le point de fusion de la silice. Les oxydes de sodium, potassium, lithium sont dits alcalins, les oxydes de calcium, magnésium, baryum sont des alcalino-terreux.
Chauffé, le mélange silice + fondant(s) forme un verre qui se liquéfie très vite dès qu’il atteint son point de fusion. A ces 2 composants il faut donc en ajouter encore un 3ème qui stabilise l’émail avant qu’il ne dégouline.
Ils abaissent le point de fusion de la silice. Les oxydes de sodium, potassium, lithium sont dits alcalins, les oxydes de calcium, magnésium, baryum sont des alcalino-terreux.
Chauffé, le mélange silice + fondant(s) forme un verre qui se liquéfie très vite dès qu’il atteint son point de fusion. A ces 2 composants il faut donc en ajouter encore un 3ème qui stabilise l’émail avant qu’il ne dégouline.
Les modificateurs de verre
Ils sont fournis par les différentes roches qui contiennent de l’oxyde d’aluminium (feldspath, kaolin, argile). L’alumine stabilise la fluidité de la masse vitreuse en fusion, tend à la rendre visqueuse et l’empêche ainsi de couler hors de la surface émaillée.
Par ailleurs, cet oxyde permet à l’émail refroidi d’opposer une forte résistance aux agressions chimiques, mécaniques et à l’usure.
Ils sont fournis par les différentes roches qui contiennent de l’oxyde d’aluminium (feldspath, kaolin, argile). L’alumine stabilise la fluidité de la masse vitreuse en fusion, tend à la rendre visqueuse et l’empêche ainsi de couler hors de la surface émaillée.
Par ailleurs, cet oxyde permet à l’émail refroidi d’opposer une forte résistance aux agressions chimiques, mécaniques et à l’usure.
Tout émail peut théoriquement se formuler ainsi :
Formateur(s) de verre + Fondant(s) + Modificateur(s) de verre
- Les formateurs de verre : créent le verre
- Les fondants : abaissent le point de fusion de la masse vitreuse
- Les modificateurs de verre : augmentent la viscosité et élargissent le palier de fusion de l’émail
Les opacifiants
Avec l’oxyde d’étain, qui, ajouté en petite quantité donne le célèbre émail blanc stannifère de la majolique, on trouve le titane et le zircon. Ces oxydes ont la particularité de cristalliser lors du refroidissement de l’émail et donc de troubler sa transparence.
Avec l’oxyde d’étain, qui, ajouté en petite quantité donne le célèbre émail blanc stannifère de la majolique, on trouve le titane et le zircon. Ces oxydes ont la particularité de cristalliser lors du refroidissement de l’émail et donc de troubler sa transparence.
Les colorants
Il s’agit d’oxydes métalliques que l’on introduit à petite dose dans la préparation aqueuse de l’émail. Le chrome donne une couleur verte, le cobalt du bleu, le cuivre du vert ( ou du rouge ), le fer du jaune, du rouge brique, du brun, du noir, du vert pâle, le manganèse un brun pourpre.
Certains composés métalliques sont utilisés sous forme de carbonate plutôt que d’oxyde. Les carbonates contenant moins de métal que les oxydes ont un plus petit pouvoir colorant.
Il s’agit d’oxydes métalliques que l’on introduit à petite dose dans la préparation aqueuse de l’émail. Le chrome donne une couleur verte, le cobalt du bleu, le cuivre du vert ( ou du rouge ), le fer du jaune, du rouge brique, du brun, du noir, du vert pâle, le manganèse un brun pourpre.
Certains composés métalliques sont utilisés sous forme de carbonate plutôt que d’oxyde. Les carbonates contenant moins de métal que les oxydes ont un plus petit pouvoir colorant.
Origine des minéraux à usage des céramistes
Puisqu’il n’existe pas à l’état naturel de minéraux « purs » les céramistes puisent dans la diversité des roches issues de carrières les différents composants dont ils ont besoin. Ainsi, par exemple, l’albite est un feldspath dont la formule Na2O, Al2O3, 6 SiO2 apporte au potier tout à la fois de la soude, de l’alumine et de la silice.Néanmoins, si certaines roches renferment les oxydes recherchés, elles peuvent également contenir des éléments indésirables qui auront une incidence sur la fusion de l’émail , voire sur son rendu final.
En conclusion, il convient de faire un choix judicieux des matières premières à utiliser. Cela nécessite de mettre en œuvre certaines connaissances en chimie minérale, celle-ci se préoccupant de la transformation des substances.
Pour qui débute, il peut être utile ou préférable de se procurer des émaux « prêts à l’ emploi ».
Sachez encore que selon les ateliers ou les lieux d’approvisionnement, les produits portent des appellations diverses pour une même formule chimique. A titre d’exemple, le dioxyde de silicium SiO2 sera référencé sous le nom de silice, quartz ou silex, l’oxyde de calcium CaO s’intitulera craie, calcaire ou chaux. L’émail lui même s’appellera tantôt vernis, glaçure, couverte etc…
L’eutexie
Tous les minéraux énumérés plus avant ont la particularité de fondre à des températures bien trop élevées pour un four de potier. Voici quelques points de fusion :- Oxyde de silicium SiO2 ou silice : 1710°C
- Oxyde d’aluminium Al2O3 ou alumine : 2020°C
- Oxyde de magnésium MgO ou magnésie : 2800°C
- Oxyde de calcium CaO ou craie : 2570°C
- Oxyde ferrique Fe2O3 ou fer rouge : 1565°C
Exemple : une préparation dont la formule moléculaire est : CaO, 0,35 Al2O3, 2,48 SiO2 contient de la craie, du kaolin et de la silice. Il fond à 1165°C. Cet « émail » est un eutectique. Le point de fusion d’un mélange eutectique est un phénomène relationnel entre minéraux.
Le frittage
Certains constituants introduits dans les émaux peuvent présenter des problèmes de toxicité ( ex : le plomb) ou de solubilité dans l’eau (ex : la soude) servant à la réalisation d’un bain d’émail. Ils pénètrent alors le tesson argileux. Pour éviter ces inconvénients, l’opération de frittage a été inventée.En effet, les oxydes contenus dans les frittes sont rendus insolubles et stabilisés sous des formes non toxiques.
Les frittes sont produites par fusion, dans un creuset, des matières premières mélangées à sec. Ce mélange forme un verre lorsque la température s’élève et devient un liquide visqueux. Lorsque le verre est homogène, il est vidé dans de l’eau froide. Ce refroidissement brutal provoque l’éclatement du verre solidifié. La fritte ainsi obtenue est broyée après séchage.
Il existe des frittes transparentes, opaques et/ou colorées. Elles servent de base à la réalisation de nombreux émaux.
Qualités et défauts d’un émail
La mise au point d’un émail, au delà de la nécessité de former un verre, doit répondre à quelques exigences de qualité. L’adhérence au tesson est primordiale, lors de la pose, puis durant la cuisson. Au final l’émail refroidi, ne doit pas non plus s’écailler. Prenez toutes dispositions pour que les opérations d’émaillage s’effectuent avec grand soin.Les préparations trop épaisses surtout posent problèmes. Elles affectent la fusibilité optimum de l’émail et l’effet de tréssaillage qui en résulte ne donne pas à la poterie une protection et une étanchéité parfaite.
Les émaux se rétractent fortement lors de la phase de refroidissement. Posés de façon irrégulière dans leur épaisseur sur une poterie aux parois minces ou fragiles, ils peuvent fêler les objets.
Les émaux épais ont tendance à couler à la cuisson. Si l’on se sert parfois de surépaisseurs pour obtenir des effets décoratifs, il reste que les coulures qui atterrissent sur les plaques d’enfournement et fixent les objets au four, ne sont pas souhaitées.