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Introduction de l'or pur utilisé dans la fabrication de bijoux
Or pur Caractéristique et ses alliages pour la bijouterie
Introduction :
L'or jaune a une belle couleur, une bonne stabilité chimique, une excellente valeur esthétique et de collection, et joue un rôle dans la préservation et l'augmentation de la valeur. Il présente également une ductilité exceptionnelle et est utilisé depuis l'Antiquité comme matériau décoratif et monnaie d'échange pour la joaillerie, l'artisanat et les pièces commémoratives.
Table des matières
Section Ⅰ Propriétés fondamentales de l'or
1. Propriétés physiques de l'or
Les indicateurs des propriétés physiques de l'or présentent de multiples aspects, comme le montre le tableau 3-1.
Tableau 3-1 Principales propriétés physiques et valeurs d'indice de l'or (partiellement extrait de Ning Yuantao et autres, 2013)
| Propriétés physiques | Valeurs de l'indice | Propriétés physiques | Valeurs de l'indice |
|---|---|---|---|
| Chroma | L* = 84,0, a* = 4,8, b*= 34,3 | Coefficient d'expansion linéaire (0 ~ 100℃) | 14.2 x 10-6/℃ |
| Densité (18℃) | 19,31 g/cm3 | Résistivité (25℃) | 2.125 x 10-6 Ω - cm |
| Point de fusion | 1064℃ | Capacité thermique spécifique (25℃) | 25,33 J/(mol - K) |
| Point d'ébullition | 2860℃ | Chaleur de fusion | 12,5 kJ/mol |
| Pression de vapeur(1064℃) | 0,012 Pa | Chaleur de vaporisation | 365,3 kJ/mol |
| Conductivité thermique (25℃) | 315 W/(m - K) | Température de Debye ϴp | 178 K |
| Diffusion thermique (0℃) | 1.25 m2/s | Susceptibilité magnétique | -0.15x10-6 cm3/g |
Globalement, les propriétés physiques de l'or présentent les caractéristiques suivantes :
(1) L'or a une couleur dorée et est l'un des deux seuls métaux colorés parmi tous les matériaux métalliques (l'autre étant le cuivre).
(2) L'or a une densité élevée et semble lourd. La densité de l'or diminue avec l'augmentation de la température, et lorsque la température atteint son point de fusion (sur le point de commencer à fondre), la densité tombe à 18,2 g/ cm.3; lorsqu'il est complètement fondu en liquide (la température reste constante au point de fusion), la densité tombe à 17,3 g/ cm3.
(3) L'or a un point de fusion modéré et sa température de fusion est relativement inférieure à celle des métaux du groupe du platine, ce qui est avantageux pour les traitements thermiques tels que la fusion, le moulage et le soudage.
(4) L'or a une bonne conductivité électrique et thermique. La conductivité électrique de l'or n'est dépassée que par celle de l'argent et du cuivre, qui se classe troisième. La résistivité augmente avec la température. La conductivité thermique de l'or n'est dépassée que par celle de l'argent, puisqu'elle est égale à 74％ de celle de l'argent.
(5) L'or est très peu volatil. Entre 1000 et 1300℃, la quantité d'or vaporisée est négligeable. Le taux de vaporisation de l'or est lié à l'atmosphère environnante et à la température de chauffage. Par exemple, lors de la fusion de l'or dans des conditions atmosphériques à 1075℃,1125℃, et 1250℃, après 1 heure, la perte d'or est de 0,009％, 0,10％, et 0,26％ ; dans le gaz de charbon, la perte d'or évaporé est six fois celle de l'air ; dans le monoxyde de carbone, la perte est deux fois celle de l'air.
(6) La susceptibilité magnétique de l'or est négative, ce qui indique un diamagnétisme.
2. Les propriétés chimiques de l'or
2.1 L'or présente une grande stabilité chimique.
(1) Propriétés antioxydantes.
L'or possède d'excellentes propriétés antioxydantes et ne subit pas de réactions chimiques, même en présence d'humidité dans l'atmosphère. L'or est le seul métal qui ne réagit pas avec l'oxygène à haute température ; à 1000℃, aucune perte de poids n'a été observée après avoir placé de l'or dans une atmosphère d'oxygène pendant 40 heures.
(2) Résistance à la corrosion.
L'or a un potentiel d'ionisation très élevé et est chimiquement très stable. À température ambiante, les acides inorganiques simples tels que l'acide nitrique, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique, l'acide fluorhydrique et d'autres acides forts ne peuvent pas réagir avec lui. La plupart des acides organiques (tels que l'acide tartrique, l'acide citrique, l'acide acétique, etc.) et les solutions alcalines NaOH ou KOH ne peuvent pas non plus réagir avec lui. Toutefois, certains acides simples, acides mixtes, gaz halogènes et solutions salines peuvent provoquer une corrosion plus ou moins importante de l'or. Par exemple, l'eau régale (un mélange 3:1 d'acide chlorhydrique et d'acide nitrique), l'eau chlorée, l'eau bromée, l'acide bromhydrique (HBr), la solution d'iode dans l'iodure de potassium (KI +I2), solution alcoolique d'iode (C2H5OH + I2), solution de chlorure de fer dans l'acide chlorhydrique (FeCl3 + HCl), solution de cyanure (NaCN, KCN), chlore (à des températures supérieures à 420 K), thiourée (NH2⸳CS⸳NH2), l'acétylène (C2H2Les acides séléniques et telluriques ou l'acide sulfurique peuvent tous interagir avec l'or. Les effets des différents milieux corrosifs sur l'or sont présentés dans le tableau 3-2.
Tableau 3-2 Comportement de l'or dans différents milieux corrosifs
| Milieux corrosifs | État moyen | Température | Degré de corrosion de l'or | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Milieux corrosifs | État moyen | Température | Presque pas de corrosion | Légère corrosion | Corrosion modérée | Corrosion sévère |
| Acide sulfurique | 98％ | Température ambiante - 100℃ | Oui | |||
| Acide nitrique | 70％ | Température ambiante - 100℃ | Oui | |||
| Acide nitrique | Smoky > 90％ | Température ambiante | Oui | |||
| Acide chlorhydrique | 36％ | Température ambiante - 100℃ | Oui | |||
| Acide fluorhydrique | 40％ | Température ambiante | Oui | |||
| Aqua regia | 75％HC1 + 25％HNO3 | Température ambiante | Oui | |||
| Acide perchlorique | 70-72％ | Température ambiante -100℃ | Oui | |||
| Acide phosphorique | > 90％ | Température ambiante - 100℃ | Oui | |||
| Chlore | Chlore sec | Température ambiante | Oui | |||
| Chlore | Chlore humide | Température ambiante | Oui | |||
| Acide citrique | Température ambiante ~ 100℃ | Oui | ||||
| Acide sélénique | Température ambiante - 100℃ | Oui | ||||
| Mercure | Température ambiante | Oui | ||||
| Solution de chlorure de fer(III) | Température ambiante | Oui | ||||
| Solution d'hydroxyde de sodium | Température ambiante | Oui | ||||
| Solution d'ammoniaque | Température ambiante | Oui | ||||
| Solution de cyanure de potassium | Température ambiante - 100℃ | Oui | ||||
| Hydroxyde de sodium fondu | 350℃ | Oui | ||||
| Peroxyde de sodium fondu | 350℃ | Oui | ||||
| Solution d'iode dans l'alcool | Température ambiante | Oui | ||||
2.2 L'or peut former divers composés et exister dans ces composés sous les états d'oxydation +1 ou +3.
Les chlorures d'or comprennent le trichlorure d'or (AuCl3) et le monochlorure (AuCl). L'AuCl3 anhydre est rouge, et l'AuCl3⸳2H2O est jaune orangé. En chauffant de la poudre d'or dans du chlore à 140-150℃, on peut produire de l'AuCl3. La dissolution de l'or dans l'eau régale ou dans des solutions aqueuses contenant du chlore génère également du AuCl3. AuCl3qui forme facilement des complexes avec d'autres chlorures, tels que M[AuCl4], H[AuCl4], ce qui permet à l'or d'exister dans un milieu stable AuCl4 forme. C'est la base de la méthode de chloration pour l'extraction de l'or. L'or peut être précipité à partir de solutions de chlorure contenant de l'or en utilisant des sels ferreux, du dioxyde de soufre, de l'acide oxalique, etc.
Les cyanures d'or comprennent le cyanure d'or (AuCN), le dicyanure d'or [Au(CN)2], etc. Chauffer de l'acide chlorhydrique ou de l'acide sulfurique avec du cyanure d'or potassique [KAu(CN) 2peut donner AuCN. Il s'agit d'une poudre cristalline jaune citron qui peut se dissoudre dans l'ammoniac, le polysulfure d'ammonium, les cyanures de métaux alcalins et les thiosulfates. Les cyanures d'or simples réagissent facilement avec les cyanures de métaux alcalins pour former des complexes de cyanure d'or, tels que Na[Au(CN)2], K[Au(CN)2En présence d'oxygène, l'or dans la solution de cyanure peut également former les complexes ci-dessus, de sorte que l'or pour stabiliser le complexe Au(CN) 2Au(CN) existe dans la solution. Ceci est très important pour l'extraction de l'or par cyanuration, Au(CN) 2l'or présent dans la solution est facilement précipité par l'agent réducteur
Les sulfures d'or comprennent le disulfure d'or(II) (Au2S), disulfure d'or(II) (Au2S2), et le trisulfure d'or(II) (Au2S 3) . Au 2S peut se dissoudre dans une solution de KCN et dans les sulfures de métaux alcalins.
Les oxydes d'or comprennent l'oxyde d'or(II) (Au2O) et l'oxyde d'or(III) (Au2O 3). L'or ne réagit pas directement avec l'oxygène,
Les oxydes d'or ne peuvent être obtenus qu'à partir de solutions contenant de l'or. Le traitement du chlorure d'or dilué refroidi avec de la soude caustique permet d'obtenir une poudre d'un violet profond, un hydrate d'oxyde d'or, et le chauffage de cette poudre génère de l'Au 2O. Lorsque Au 2O entre en contact avec l'eau, il se décompose en Au2O 3.
Les hydroxydes d'or sont trivalents [Au(OH) 3] et monovalents (AuOH), les premiers étant plus stables.
2.3 Les composés d'or sont rapidement réduits en or élémentaire.
Les métaux les plus puissants qui peuvent réduire l'or sont le magnésium, le zinc et l'aluminium. Cette propriété est utilisée dans le processus d'extraction de l'or par le cyanure, où la poudre de zinc est utilisée en remplacement. Les substances organiques telles que l'acide formique, l'acide oxalique, l'hydroquinone, l'hydrazine, l'acétylène, etc. peuvent également réduire l'or. Il existe de nombreux agents réducteurs pour les composés de l'or, notamment l'hydrogène sous haute pression, les métaux dont la série de potentiel est antérieure à celle de l'or, ainsi que le peroxyde d'hydrogène, le chlorure stanneux, le sulfate ferreux, le chlorure ferrique, l'oxyde de plomb, le dioxyde de manganèse, les bases fortes et les peroxydes de métaux alcalino-terreux.
3. Propriétés mécaniques de l'or
3.1 Faible dureté
À l'état recuit, la dureté de l'or n'est que de 25-27 HV. À l'état coulé, sa dureté n'est également que d'environ HV30. Lorsque le taux de déformation est de 60％ à l'état déformé à froid, sa dureté est d'environ HV60.
3.2 Faible résistance à l'usure
En raison de sa faible dureté, les rayures des ongles et les morsures des dents peuvent laisser des traces. Les bijoux en or peuvent rapidement présenter des bosses, des rayures et des problèmes d'usure dus aux chocs et aux frottements de l'usure quotidienne.
3.3 Taux d'allongement élevé, bonne ductilité
Le taux d'allongement à l'état moulé atteint 30％, tandis que le taux d'allongement à l'état recuit peut atteindre 45％.
3.4 Faible résistance, faible module d'élasticité, facile à déformer
La limite d'élasticité de l'or de haute pureté à température ambiante n'est que de 3,43 MPa et le module d'élasticité n'est que de 79 GPa.
4. La performance du processus de l'or
4.1 Bonne performance de coulée
Le point de fusion de l'or est modéré, et la température de coulée du métal fondu ne dépasse généralement pas 1200℃, ce qui le rend approprié pour les processus de coulée de précision utilisant des moules en gypse, qui ne sont pas sujets à des défauts de coulée tels que le retrait et le vide. La volatilité de l'or est extrêmement faible ; lors de la fusion entre 1100℃-1300℃, la perte par volatilisation de l'or n'est que de 0,01％ 0,025％, et la quantité de perte par volatilisation est liée à la teneur en impuretés volatiles de la charge et de l'atmosphère de fusion. La perte par évaporation de l'or dans le gaz est six fois supérieure à celle de l'air, et la perte dans le monoxyde de carbone est deux fois supérieure à celle de l'air.
4.2 Bonne résistance à la déformation à froid
En raison de la faible résistance de l'or, il est facile de le façonner à température ambiante par des procédés tels que le laminage, l'étirage et la forge - des artefacts anciens. Les matériaux contiennent d'innombrables ornements et objets en or fabriqués à l'aide de techniques de travail à froid telles que le filigrane, le tissage, le martelage et la gravure. 1 g d'or pur peut généralement être étiré en un fil de 320 m de long. Grâce aux techniques de traitement modernes, 1 gramme d'or pur peut même être étiré en un fil fin de 3420 m de long. L'or pur peut être martelé en feuilles d'or d'une épaisseur de 0,1 x 10-3 mm, ce qui semble très dense même au microscope. Toutefois, en présence d'impuretés telles que le plomb, le bismuth, le tellure, le cadmium, l'antimoine, l'arsenic et l'étain, l'or peut devenir cassant ; par exemple, une feuille d'or contenant du bismuth à 0,05％ peut être écrasée à la main. L'effet du plomb est encore plus prononcé ; lorsque l'or pur contient 50 x 10-6 de plomb, il affecte la plasticité de l'or, et lorsque la teneur en plomb atteint 0,01％, sa ductilité est totalement perdue.
4.3 Bonne performance de soudage
En raison de la bonne stabilité chimique à haute température de l'or, ses performances de soudage sont excellentes et il ne forme pas de film d'oxyde pendant le soudage, ce qui affecte l'assemblage du métal, et il n'est pas non plus sujet à la formation d'inclusions.
4.4 L'or a une très faible volatilité
Sous 1000℃, l'or a été placé dans une atmosphère d'oxygène pendant 40 heures, et aucune perte de poids n'a été observée. Sous 1075℃, 1125℃, et 1250℃, l'or a été fondu dans l'air, et après 1 heure, la perte d'or n'était que de 0,009％, 0,10％, et 0,26％ ; cette perte est due à la volatilisation plutôt qu'à l'oxydation.
Section II La pureté et les unités de mesure de l'or
1. La pureté de l'or
1.1 Méthodes d'indication de la pureté
La pureté de l'or fait référence à la teneur en or, c'est-à-dire à la qualité minimale de l'or. Traditionnellement, il existe trois méthodes pour indiquer la pureté de l'or : la méthode du pourcentage, la méthode du pour mille et la méthode du nombre K. La méthode du pourcentage exprime la teneur en or en pourcentage (％). La méthode du pourcentage exprime la teneur en or en pourcentage (％) ; la méthode du pour mille exprime la teneur en or en pour mille (‰) ; la méthode du nombre K tire son origine du mot anglais "karat", qui est le symbole d'unité internationalement reconnu pour calculer la pureté ou la qualité de l'or, abrégé en K.
Méthode du nombre K : divise la pureté de l'or en 24 parties, la plus grande pureté, l'or pur, étant 24K, et la plus petite pureté étant 1 K. En théorie, la pureté de l'or pur est de 100％, dérivée de 24K = 100％, ce qui peut être calculé comme K = 4.16666666 ％. Étant donné que la valeur en pourcentage de 1 K est une décimale qui se répète à l'infini, la valeur de 1 K varie légèrement d'un pays à l'autre et d'une région à l'autre.
1.2 Pureté de l'or pour la bijouterie
Selon la pureté de l'or destiné à la bijouterie, il peut être divisé en deux catégories : l'or pur et l'or K.
(1) Catégorie or pur
La teneur en or de la catégorie de l'or pur est d'au moins 99％. L'or pur, l'or total, l'or 999, l'or 9999, l'or rouge et l'or 24K, communément appelés sur le marché, appartiennent à la catégorie de l'or pur.
L'or pur désigne l'or dont la pureté est de mille pour mille. En réalité, il est impossible d'obtenir de l'or pur à mille pour mille. Comme le dit le proverbe, "l'or ne peut être complètement pur, et personne n'est parfait". L'or pur absolu n'existe pas. Selon le niveau technologique actuel le plus avancé au monde,
L'or le plus pur ne peut atteindre que 99,999999％ ; il est spécifiquement utilisé comme "or réactif" pour les réactifs standard. La production d'or de haute pureté de qualité réactif nécessite une grande quantité de matières premières et de combustible, de sorte que son prix est plusieurs fois supérieur à celui de l'or pur sur le marché international des métaux précieux. Même dans certaines industries, l'or de qualité réactif est utilisé avec parcimonie pour éviter d'augmenter les coûts et de provoquer des déchets. En outre, du point de vue de la valeur d'usage des bijoux, il n'a aucune signification pratique.
Actuellement, sur le marché, il existe principalement trois types d'or utilisés pour fabriquer des bijoux en or pur, en fonction de leur teneur en or :
"Four Nine Gold", d'une finesse de 99,99％, ce qui correspond à de l'or 24K ;
"Three Nine Gold", d'une finesse de 99,9％, communément appelé or 999 ;
Le "Two Nine Gold", d'une finesse de 99％, est largement connu sous le nom de "99 Gold" ou "Pure Gold".
(2) Types d'or K
La résistance et la dureté de l'or pur étant trop faibles, un alliage est créé en ajoutant une certaine proportion d'éléments d'alliage à l'or pur, formant ainsi de l'or K d'une finesse correspondante, qui peut augmenter la résistance et la dureté de l'or, devenant ainsi l'or internationalement connu pour la bijouterie.
En raison des différences entre les cultures orientale et occidentale, la teneur en or utilisée pour la fabrication de bijoux et d'objets décoratifs varie d'un pays à l'autre et d'une région à l'autre. Toutefois, en ce qui concerne l'or de qualité joaillerie, les normes adoptées par les pays du monde entier restent inférieures à 8K et doivent garantir la teneur minimale en or pour chaque qualité, comme le montre le tableau 3-3.
Tableau 3-3 Qualités d'or courantes pour la bijouterie dans différents pays et régions
| Pays ou région | Teneur en or ordinaire | Teneur en or correspondante |
|---|---|---|
| Chine | Or pur, 18K | 99.9％ , 75％ |
| Inde | 22K | 91.6％ |
| Pays arabes | 21 K | 87.5％ |
| Royaume-Uni | Principalement 9K, avec une petite quantité de 22K et 18K | 37.5％, 91.6％, 75.0％ |
| Allemagne | 8K , 14K | 33.3％ , 58.5％ |
| États-Unis | 14K , 18K | 58.5％ , 75.0％ |
| Italie, France | 18K | 75.0％ |
| Russie | 18K - 9K | 75.0％ ~ 37.5％ |
| États-Unis | 10K - 18K | 41.6％ ~ 75.0％ |
L'Organisation internationale de normalisation (ISO) fixe des exigences en matière de pureté de l'or utilisé en bijouterie, ce qui est conforme à la pureté recommandée par l'Organisation mondiale de la santé (OMS) :
Or 22K,
dont la dureté est légèrement supérieure à celle de l'or pur, peut être utilisé pour sertir des pierres précieuses individuelles de plus grande taille. Toutefois, en raison de la faible résistance du matériau, les modèles de bijoux doivent être simples, et il n'est pas largement utilisé dans l'industrie de la bijouterie.
Or 18K,
avec une dureté modérée et une ductilité idéale, convient au sertissage de diverses pierres précieuses, et le produit fini ne se déforme pas facilement, ce qui en fait le matériau d'or K le plus utilisé dans l'industrie de la bijouterie.
Or 14K,
avec une texture plus dure, une grande ténacité et une forte élasticité, peut sertir diverses pierres précieuses, a de bonnes propriétés décoratives et est d'un prix modéré.
Or 9K,
d'une grande dureté et d'une faible ductilité, ne convient que pour la fabrication de bijoux de forme simple sertis de pierres précieuses uniques. Il est peu coûteux et souvent utilisé pour créer des bijoux, des médailles et des plaques à la mode.
1.3 Marques et labels de pureté des bijoux
Pour les bijoux en or, la pureté est exprimée en parties par mille (nombre K) et une combinaison d'or, Au ou G. Par exemple, pour l'or d'une pureté de 18K, la marque peut être l'une des suivantes : Or 750 18K, Au750 (figure 3-1), Au18K, G750, G18K.
Pour éviter d'exagérer la pureté du produit et d'induire les consommateurs en erreur, les étiquettes des bijoux en or 24 carats doivent porter la mention "or 24 carats", "or 999" ou "or 9999". Supposons qu'il faille indiquer la teneur nominale en or. Dans ce cas, elle peut être clairement indiquée à d'autres endroits de l'étiquette (pas avant ou après le nom du produit) sur la base des normes de l'entreprise enregistrée.
Figure 3-1 Tampon de couleur sur l'anneau
2. Unités de mesure de l'or
2.1 Unités de mesure du poids de l'or
Les unités de mesure de l'or internationalement reconnues sont le gramme, le kg, l'once, la livre troy, le pennyweight, etc. Les unités de mesure de l'or couramment utilisées sont énumérées dans le tableau 3-4.
Tableau 3-4 Tableau de conversion des unités de mesure de l'or (avec les symboles d'abréviation reconnus au niveau international)
| Qualité | Balance d'or (gr.) | poids en centimes (dwt.) | Once de Troie (t. oz.) | Once d'avoirdupois (oz. av.) | Livre avoirdupois (livre moyenne) | gramme(g) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 once d'or | 1 | 0.041666 | 0.0020833 | 0.00228571 | 0.000142857 | 0.0648 |
| Poids de 1 penny | 24 | 1 | 0.05 | 0.0548571 | 0.00342857 | 1.5552 |
| 1 once troy | 480 | 20 | 1 | 1.0971428 | 0.0685714 | 31. 1035 |
| 1 livre troy | 5760 | 240 | 12 | 13.165714 | 0.822857 | 373.248 |
| 1 once d'avoirdupois | 437.5 | 18.2292 | 0.911458 | 1 | 0.0625 | 28.35 |
| 1 livre d'avoirdupois | 7000 | 291.666 | 14.58333 | 16 | 1 | 453.6 |
| 1 mg | 0.015432 | 0.000643 | 0.00003215 | 0.000035274 | 0.0000022046 | 0.001 |
| 1 g | 15.432 | 0.643 | 0.03215 | 0.035274 | 0.0022046 | 1 |
| 1 kg | 15432 | 643 | 32.15 | 35.274 | 2. 2046 | 1000 |
2.2 Unités de mesure du prix international de l'or
Avant 1933, le prix de l'or était fixé dans différentes monnaies, dont le dollar américain, la livre sterling, le franc français, etc. En 1944, les pays ont adopté le système de Bretton Woods, qui lie directement le dollar à l'or. Le dollar est progressivement devenu la monnaie mondiale, avec un taux de change fixe de 1 once troy d'or égal à 35 dollars, permettant aux pays d'échanger leurs dollars contre de l'or. Jusque dans les années 1970, la politique monétaire laxiste des États-Unis a finalement conduit à l'effondrement du système de Bretton Woods, et le prix de l'or n'était plus fixé à 35 dollars par once troy, ce qui permettait aux banques centrales d'imprimer de la monnaie sans restrictions. Cependant, à mesure que les États-Unis devenaient la première puissance économique et militaire du monde, le dollar est devenu la monnaie de référence pour le prix de l'or. À ce jour, l'unité de mesure internationale du prix de l'or est le dollar par once.
Section III Materials and Modifications for Decorative pure gold
1. Position sur le marché et problèmes courants des bijoux en or massif
Selon les conceptions transmises pendant des milliers d'années en Chine, les bijoux en or et en argent représentent la richesse et l'incarnation de la noblesse. Dans le même temps, les anciens empereurs considéraient le jaune comme la couleur représentant le statut, et les récompenses du palais étaient souvent remplacées par divers bijoux en or et en argent. C'est pourquoi les bijoux en or continuent d'incarner la noblesse et la richesse, d'autant plus qu'ils ont la belle connotation d'un mariage harmonieux. Dans les coutumes traditionnelles du mariage, les ornements en or sont presque indispensables. Par conséquent, les bijoux en or massif ont été appréciés par les masses dans divers pays depuis l'Antiquité et occupent encore aujourd'hui une part importante du marché de la bijouterie.
Cependant, les bijoux traditionnels en or pur présentent également des problèmes de production, de traitement et de port, les problèmes les plus courants étant les suivants.
1.1 Garantie de pureté
La catégorie de l'or pur dans l'industrie de la bijouterie est relativement vague ; l'or 24K, l'or 999 et l'or pur sont tous classés comme de l'or pur. La teneur en or de l'or 24K n'est pas inférieure à 99,99％, et l'"or pur 9999" revendiqué sur le marché ces dernières années appartient à l'or 24K ; la teneur en or de l'or pur n'est pas inférieure à 99％ ; la teneur en or du millier d'or pur n'est pas inférieure à 99,9％.
Les bijouteries achètent généralement des lingots d'or pur comme matière première pour la fabrication de bijoux en or pur. Les lingots d'or pur commerciaux légitimes doivent porter des marques à la surface indiquant le fabricant, la qualité, la pureté, le numéro de série, etc. (figure 3-3).
Figure 3-3 Lingot d'or pur
L'Organisation internationale de normalisation (ISO) limite les éléments d'impureté dans les pépites d'or pur, comme le montre le tableau 3-5.
Tableau 3-5 Exigences en matière de teneur en impuretés pour les lingots d'or pur.
| Grade | Teneur en or ％ | Teneur en impuretés / X 10-6 | Teneur totale en impuretés X 10-6 | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Grade | Teneur en or ％ | Ag | Cu | Fe | Pb | Bi | Sb | Pd | Mg | Sn | Cr | Ni | Mn | Teneur totale en impuretés X 10-6 |
| IC - Au99. 995 | ≥99.995 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤3 | ≤3 | ≤3 | < 50 |
| IC - Au99. 99 | ≥99.99 | ≤50 | ≤20 | ≤20 | ≤10 | ≤20 | ≤10 | ≤30 | ≤30 | - | ≤3 | ≤3 | ≤3 | ≤100 |
| IC - Au99. 95 | ≥99.95 | ≤200 | ≤150 | ≤30 | ≤30 | ≤20 | ≤20 | ≤200 | - | - | - | - | - | 500 |
| IC - Au99. 50 | ≥99.50 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 5000 |
Au cours du processus de production, des impuretés peuvent être mélangées lors de la fusion, du moulage, du soudage, du traitement à froid, etc. L'utilisation d'une soudure dont le point de fusion est plus bas pendant le soudage affectera la qualité de l'or. Si l'on prend l'exemple des bijoux en or pur (Au999), qui détiennent la plus grande part du marché, pour garantir leur qualité, outre le renforcement du processus de production et du contrôle, il est généralement recommandé que les matières premières en or achetées soient de type IC - Au99.99.
1.2 Problèmes liés aux taches de rouille
L'Au999 présente une excellente résistance à la corrosion, mais il n'est pas rare que des problèmes de rouille soient signalés à la surface des bijoux en or. La figure 3-4 montre les "taches de rouille" à la surface des bijoux en or Au999 (figure 3-4). Plusieurs zones de "taches de rouille" importantes sont apparues à la surface des bijoux en or. La répartition des "taches de rouille" est inégale, de taille variable, la plupart des taches étant visibles à l'œil nu ou au microscope à faible grossissement. La couleur des "taches de rouille" varie d'une zone à l'autre.
Le rouge, le brun, le brun foncé et le noir contrastent avec le fond or pur Au999. La plupart des taches ont un anneau de couleur brun rougeâtre et les taches les plus fortement décolorées sont reliées entre elles, formant des taches de rouille qui ont tendance à s'étendre vers l'extérieur.
Figure 3-4 Les "taches de rouille" à la surface des bijoux en or Au999
Au microscope électronique à balayage, le nombre de micro-trous dans la zone centrale de la "tache de rouille" varie. Dans les zones plus étendues de la "tache de rouille", les micro-trous sont plus nombreux ou plus grands, comme le montre la figure 3-5.
Figure 3-5 Micro-trous au centre de la zone de la "tache de rouille".
Une analyse chimique du bijou en or montre que sa teneur globale en or est conforme à la norme Au999. En utilisant la spectroscopie photoélectronique XPS pour détecter la zone de la tache de rouille, il a été constaté qu'en plus de l'Au, il y avait aussi de l'Ag2S et NaCl, et des traces de SiO2 des contaminants sont apparus sur les parois internes des micro-trous. Par conséquent, le problème des taches de rouille à la surface des bijoux en or est en grande partie dû à une gestion inadéquate du site de production. Par exemple, l'agencement du site n'est pas assez raisonnable et il n'y a pas de distinction suffisante entre les zones de production et les processus pour les produits en or et en argent ; les processus de fusion et de traitement à l'acide ne sont pas isolés et des outils de meulage rotatifs à grande vitesse sont même utilisés pour réparer les moules dans la zone de pression de l'huile finie ; l'hygiène du site n'est pas assez propre et les travailleurs de la production ne respectent pas strictement les exigences du processus de nettoyage des barres d'or et des surfaces des moules pendant l'opération. Étant donné que le processus de production des bijoux en or implique de multiples processus tels que la fusion, le laminage, la découpe, la pression d'huile et le broyage, et que des produits en argent pur sont parfois également fabriqués dans la même installation de production, il est inévitable que des débris ou des particules d'argent soient pressés sur la surface des produits en or pur, ce qui entraîne une décoloration. Au cours d'une longue période de production, la poussière et la saleté s'accumulent inévitablement dans la zone de production. Pendant les processus de laminage et d'estampage, si la zone de travail n'est pas correctement nettoyée, en particulier lorsque des opérations de meulage sont effectuées à proximité, la poussière ou la saleté peut facilement être remuée et pressée sur la surface de la barre d'or, formant des taches hétérogènes. Lorsque le bijou en or est traité à l'acide, l'acide corrode les taches hétérogènes en microtrous. Si les produits de lavage à l'acide ne peuvent pas être complètement éliminés lors du nettoyage de la pièce, ou s'il reste de l'acide dans les micro-trous, l'érosion des taches hétérogènes se poursuivra. Les impuretés métalliques non éliminées par le lavage à l'acide peuvent facilement former des micro-piles avec le substrat d'or dans certaines conditions, entraînant une corrosion électrochimique car elles agissent comme des anodes. Pendant le stockage des bijoux en or, les produits de corrosion migrent lentement vers l'extérieur, provoquant finalement des "taches de rouille" et une décoloration.
1.3 Questions relatives à la déformation
La résistance de l'or pur est très faible. Les bijoux fabriqués en or pur selon les techniques conventionnelles sont susceptibles de se déformer lors de la production et de l'usure et ne conviennent pas au sertissage de pierres précieuses. Pour améliorer la capacité anti-déformation du bijou, il est souvent nécessaire d'augmenter l'épaisseur de sa paroi, ce qui augmente le poids de l'or et rend chaque pièce plus chère.
1.4 Problèmes d'usure
La dureté de l'or pur est très faible. Les bijoux fabriqués en or pur à l'aide de techniques conventionnelles se heurtent et se rayent facilement au cours du port, ce qui entraîne des bosses et des rayures à la surface et fait progressivement perdre son éclat au bijou.
1.5 Questions de style
En raison de la faible résistance et de la dureté de l'or pur, il n'est pas facile de créer des bijoux aux formes complexes, aux motifs compliqués, à la précision de traitement élevée et au sertissage de pierres précieuses. Les bijoux traditionnels en or pur se trouvent donc dans une position inconfortable, car ils sont grossiers et manquent de valeur artistique, ce qui impose certaines limites au développement et à l'expansion de la bijouterie et restreint sa valeur artistique en tant que produit de consommation haut de gamme.
2. Matériaux et procédés de production de l'or pur modifié
2.1 Bijoux en or pur électroformé
Dans le contexte des fonctions de plus en plus importantes des bijoux décoratifs et de la hausse continue des prix internationaux de l'or, les bijoux creux en or pur à parois minces sont très compétitifs sur le marché en raison de leur grande forme, de leur légèreté et de leur faible prix à la pièce. Les procédés conventionnels de formage des bijoux, tels que le moulage et l'estampage, doivent être utilisés pour répondre à cette demande. C'est pourquoi l'électroformage est devenu le principal procédé de formage des bijoux en or creux. Toutefois, les bijoux en or pur fabriqués à l'aide des procédés traditionnels d'électroformage sont très susceptibles de se déformer et de s'effondrer, ce qui en fait des objets d'exposition plutôt que des bijoux portables. Il y a plus d'une décennie, l'industrie a commencé à adopter le procédé d'or pur dur électroformé, qui utilise le principe de l'électrodéposition. En ajustant la formulation de la solution d'électroformage et en améliorant les conditions du processus d'électroformage, les ions d'or migrent vers le moule cathodique conducteur sous l'influence d'un champ électrique. Après avoir enlevé le noyau, on obtient des pièces d'or pures, dures et creuses à parois minces, comme le montre la figure 3-6.
Figure 3-6 Bijoux en or dur électroformés typiques
2.1.1 Caractéristiques des bijoux en or pur dur électroformé
Par rapport aux bijoux en or pur traditionnels, les bijoux en or pur dur électroformé présentent les caractéristiques suivantes :
(1) Haute pureté.
La teneur en or dépasse 99,9％, ce qui est généralement conforme aux normes internationales applicables à la pureté de l'or, tout en répondant à la demande du marché pour une pureté de l'or atteignant Au999. Trois échantillons de bijoux en or dur électroformés ont été choisis au hasard pour être soumis à des tests de composition chimique, et les résultats sont présentés dans le tableau 3-6.
Tableau 3-6 Composition chimique de l'or dur électroformé (2012)
| Éléments chimiques | Contenu /％ | Élément chimique | Contenu /％ |
|---|---|---|---|
| Ag | 0.001 ~ 0.0036 | Pd | < 0.0003 |
| Cu | 0.0025 ~ 0.0046 | Mg | < 0.0003 |
| Fe | 0.0003 ~ 0.0012 | En tant que | < 0.0003 |
| Pb | 0.0003 ~ 0.0004 | Sn | < 0.0003 |
| Bi | < 0.0005 | Cr | < 0.0003 |
| Sb | < 0.0003 | Ni | < 0.0003 |
| Si | < 0.0020 | Mn | < 0.0003 |
(2) Dureté élevée.
En fonction de la composition de la solution d'électroformage, du processus d'électroformage et de l'épaisseur du revêtement, la dureté à l'état coulé peut généralement atteindre plus de HV80, certaines atteignant même HV140-160, ce qui équivaut à la dureté de l'or 18K, soit plus de quatre fois celle de l'or pur traditionnel.
(3) Portables.
La dureté augmentant considérablement, la résistance à la déformation du bijou s'améliore, ce qui permet de le porter en tant qu'accessoire et de résoudre le problème des bijoux en or creux traditionnels qui ne peuvent servir que d'ornements.
(4) Résistance à l'usure.
Il dépasse les limites de la douceur des bijoux traditionnels en or pur, avec une résistance à l'usure bien supérieure à celle des articles traditionnels en or pur.
(5) Légèreté.
Grâce à un procédé d'électroformage en creux, l'épaisseur de la paroi est généralement inférieure à 220μm, ce qui réduit considérablement le poids par rapport aux bijoux traditionnels en or pur de même apparence et de même volume.
Cependant, bien que l'or dur électroformé ait une dureté relativement élevée, il est de nature relativement fragile. Comme il est creux, il faut veiller à éviter les collisions avec des objets tranchants lorsqu'on le porte. En outre, il existe encore certaines limitations concernant le style et la structure du produit pour l'or dur électroformé.
2.1.2 Mécanisme de renforcement du matériau de l'or dur électroformé
Le processus d'électroformage de l'or dur utilise de l'or pur IC - Au9,99 comme matière première et le prépare dans une solution d'électroformage contenant des ions d'alliage complexes. En améliorant les additifs dans la solution d'électroformage et les conditions du processus d'électroformage, la méthode de cristallisation de la couche d'or est renforcée, ce qui permet d'obtenir une structure moulée avec des grains fins et une structure dense. La structure cristalline de l'or dur électroformé diffère également de celle de l'or ordinaire (figure 3-7). Cette structure fine et dense est la raison fondamentale de la grande dureté de l'or dur électroformé.
Figure 3-7 Comparaison de la diffraction des rayons X entre l'or dur 24K électroformé et l'or 24K ordinaire
2.2 Or 24K micro-allié à haute résistance
En raison de la faible résistance et de la dureté des matériaux en or 24 carats, il n'est pas facile de créer des bijoux avec des formes complexes, des motifs compliqués, une grande précision de traitement et des pierres précieuses enchâssées. En outre, les bijoux ont tendance à se déformer lorsqu'ils sont portés et peuvent facilement s'user et perdre leur éclat. Avec l'amélioration du niveau de vie matériel et culturel, les consommateurs ont des attentes plus élevées qu'auparavant en matière de bijoux en or 24 carats, exigeant une grande pureté et des attentes plus élevées en ce qui concerne la structure, le style et les performances du bijou. C'est pourquoi la recherche et le développement de matériaux et de processus de production en or 24 carats micro-alliés et très résistants sont devenus un sujet brûlant dans l'industrie.
2.2.1 Méthodes de renforcement de l'or 24K micro-allié
Comme indiqué précédemment, les méthodes de renforcement des matériaux en métaux précieux comprennent le renforcement par solution solide, le renforcement par grain fin, le renforcement par déformation, le renforcement par précipitation, le renforcement par dispersion et le renforcement par transformation de phase. Dans le développement de l'or micro-allié, il est également nécessaire de sélectionner des méthodes appropriées parmi les méthodes de renforcement ci-dessus, et en raison de la très faible quantité d'éléments d'alliage ajoutés, un effet global de plusieurs voies de renforcement est nécessaire pour obtenir de bons résultats de renforcement.
Du point de vue des principes métallurgiques, les éléments de micro-alliage sont assez larges. À l'exception des métaux alcalins, de certains métaux réfractaires et des métaux à bas point de fusion, les métaux simples, les métaux de transition, les métaux légers et les métalloïdes peuvent tous servir d'éléments de micro-alliage pour Au, et même les éléments considérés comme nocifs à des concentrations conventionnelles peuvent également servir d'éléments de micro-alliage majeurs. Lors de la sélection des éléments d'alliage, les facteurs suivants sont généralement pris en compte.
(1) L'effet du renforcement de la solution solide.
L'effet de renforcement de la solution solide des éléments d'alliage dans l'or pur est lié à des facteurs tels que la différence de taille atomique, la différence d'électronégativité, les différences de structure cristalline entre eux et la teneur en éléments d'alliage. L'effet de renforcement de la solution solide des éléments d'alliage sur l'or peut être mesuré à l'aide de paramètres de renforcement de la solution solide ; plus la valeur du paramètre est élevée, plus l'effet de renforcement de la solution solide est important. D'une manière générale, les éléments métalliques légers de faible poids atomique, tels que Li, Be, Na, K, Mg, Ca et Sr, ainsi que les éléments de terres rares de taille atomique plus importante, ont des valeurs de paramètres de renforcement de la solution solide plus élevées.
(2) Effet de renforcement du grain fin.
L'affinage du grain de l'or pur comprend à la fois l'affinage primaire du grain pendant le processus de cristallisation par solidification du métal fondu et la suppression de la recristallisation et de la croissance du grain pendant le processus de traitement thermique. Certains éléments d'alliage, tels que les terres rares et certains éléments d'alliage à point de fusion élevé, peuvent agir comme des affineurs ou des modificateurs de grain efficaces pendant la cristallisation par solidification. Les éléments des terres rares, qui ont une forte affinité avec l'oxygène, peuvent purifier le métal fondu et servir d'affineurs de grain efficaces pendant la cristallisation par solidification ; le cobalt peut augmenter la température de recristallisation des alliages d'or et supprimer l'apparition de la recristallisation.
(3) Ces effets renforcent le vieillissement.
Si la solubilité des éléments d'alliage dans l'or diminue avec la baisse de la température, le traitement de vieillissement en solution solide peut entraîner la précipitation de secondes phases métastables ou stables, ce qui a pour effet de renforcer l'alliage par précipitation. De nombreux éléments peuvent produire une précipitation efficace dans l'or, tels que de petites quantités de Ti, de REE, de Co, de Sb, de Ca, etc. qui peuvent tous conduire à des effets de précipitation et de renforcement de l'or au cours du vieillissement.
(4) Le rôle de l'écrouissage.
C'est un moyen nécessaire pour que l'or micro-allié obtienne des effets de renforcement significatifs. Les taux de durcissement par traitement des différents éléments d'alliage dans l'or varient, essentiellement en raison des différences dans l'entrave au glissement des dislocations, qui dépend des interactions entre les joints de grains et les dislocations, les atomes solutés et les dislocations, les particules de seconde phase et les dislocations, et les dislocations les unes avec les autres.
2.2.2 La qualité de l'or micro-allié à haute résistance
La qualité de l'or Au999 est maintenue au-dessus de 99,9％, répondant ainsi à l'acceptation du marché en matière de qualité de l'or. L'ajout de traces d'éléments d'alliage et leur combinaison avec un traitement de déformation à froid permettent d'obtenir une résistance et une dureté nettement supérieures à celles de l'or 24K traditionnel. L'"or dur 5G" du marché appartient à l'or 24K micro-allié. La figure 3-8 montre un bracelet creux en or dur 24K "5G" dont l'épaisseur de la paroi n'est que de 0,2 mm, formé par étirage, cintrage et soudage, et qui se caractérise par sa légèreté, sa grande dureté et sa bonne élasticité.
Figure 3-8 Bracelet creux en or dur 24K "5G
En raison de l'introduction insuffisante d'éléments d'alliage 0,1％, en fonction des éléments d'alliage ajoutés, la dureté à l'état brut est généralement comprise entre HV40 et HV60. Après un traitement de déformation à froid tel que le laminage et l'étirage, la dureté est généralement comprise entre HV80 et HV120. Dans certains cas, la dureté de certains alliages est encore meilleure. Les pays étrangers ont également développé et commercialisé de l'Au999 micro-allié, qui améliore considérablement la dureté et la résistance par rapport à l'Au999 ordinaire, comme le montre le tableau 3-7.
Tableau 3-7 Propriétés de l'Au999 micro-allié à haute résistance (partiellement extrait de Christopher W. Corti, 1999)
| Matériaux | Fabricant | La pureté | Dureté de la fonte HV/(N/mm)2) | Recuit Dureté HV/(N/mm)2) | Traitement Dureté HV/(N/mm)2) | Résistance à la traction / MPa | Artisanat adapté |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Or dur 5G | Chine | 99.9％ | 40 ~ 60 | - | 80 ~ 110 | - | Castable |
| Or pur à haute intensité | Japon Mitsubishi | 99.9％ | - | 55 | 123 | 500 | Castable |
| TH Gold | Japon Tokuriki Honten | 99.9％ | - | 35 ~ 40 | 90 ~ 100 | - | Castable |
| Or pur ordinaire | - | 99.9％ | - | 30 | 50 | 190 ~ 380 |
2.2.3 Au995 micro-allié à haute résistance
La teneur en éléments d'alliage de l'Au995 étant légèrement supérieure à celle de l'Au999, il y a plus d'éléments d'alliage à choisir. L'utilisation d'une combinaison de plusieurs mécanismes de renforcement permet d'obtenir un effet de renforcement significatif. Le tableau 3-8 énumère certaines propriétés de l'Au995 micro-allié, et la dureté de certains alliages après un traitement complet peut atteindre l'or 22 carats ou même l'or 18 carats.
Tableau 3-8 Performance du microalliage Au995 (d'après Christopher W. Corti, 1999)
| Matériaux | Fabricant | La pureté | Dureté de la fonte HV/(N/mm)2) | Recuit Dureté HV/(N/mm)2) | Traitement Dureté HV/(N/mm)2) | État de vieillissement Dureté HV/(N/mm)2) | Artisanat adapté |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Or dur 24K | Afrique Mintek | 99.5％ | - | 32 | 100 | 131 ~ 142 | Peut être vieilli |
| Or pur | Japon Three O Co. | 99.7％ | - | 63 | 106 | 145 ~ 176 | Can be aged & Castable |
| Uno-A- Erre 24K Gold | Uno-A- Erre Italie | 99.6％ | - | 33 | 87 | - | Traitement à froid |
| Uno-A- Erre Or 24K | Uno-A- Erre Italie | 99.8％ | - | 62 | 118 | - | Traitement à froid |
| DiAurum 24 | Titan britannique | 99.7％ | 60 | - | 95 | - | Castable |
2.2.4 99％Au - 1％ Ti Hard Gold
Dans les années 1980, le World Gold Council a financé des recherches sur l'or dur, développant avec succès l'or dur Au990, qui utilise 1％ Ti comme élément d'alliage, tirant parti de l'effet de renforcement du grain fin du Ti, ainsi que de l'effet de renforcement de la précipitation de vieillissement du Ti diffusant à partir de la solution solide sursaturée un Au pour former la seconde phase, améliorant de manière significative la résistance et la dureté de l'alliage, comme le montre le tableau 3-9.
Tableau 3-9 Performance de l'or dur à 99％Au - 1％Ti selon Christopher W. Corti, 1999
| Performance | État de solution solide (800℃, 1 h, trempe) | Travail à froid (taux de transformation 23％) | État de vieillissement (500℃, 1h, trempe) |
|---|---|---|---|
| Dureté HV/N/mm2 | 70 | 120 | 170- ~ 40 |
| Limite d'élasticité /MPa | 90 | 300 | 360 ~ 660 |
| Résistance à la traction /MPa | 280 | 340 | 500 ~ 700 |
| Taux d'élongation /％ | 40 | 2 ~ 8 | 2 ~ 20 |
99％Au - 1％ Ti est un matériau d'or micro-allié à haute résistance prometteur. Cependant, en raison de la présence de Ti, ce système d'alliage doit être fondu sous vide, ce qui rend le processus plus difficile, et la couleur diffère légèrement de l'or traditionnel, ce qui limite ses applications.
