Temps de cuisson des pâtes de métal

Je voudrais rebondir sur ce que Tulipes a évoqué dans un post sur MCE au sujet des temps de cuisson des pâtes de métal. J'ai, comme elle, remarqué que lorsqu'on prolonge le temps de cuisson, on obtient une rétraction plus grande. Tulipes travaille avec des fours Prometheus tandis que j'ai un M40, aussi l'approche de la chose est un peu différente. Avec un four à programmateur on peut prolonger la cuisson tout en conservant une température constante, tandis qu'avec un M40, c'est le temps de cuisson qui détermine la température. Donc, dans ce deuxième cas de figure, on ne peut pas prolonger le temps de cuisson mais, par contre, on peut faire plusieurs cuissons. Et j'ai remarqué, aussi bien avec le bronze UF qu'avec l'argent, qu'après deux cuissons dans le M40, j'obtenais une rétraction maximale (qui ne change plus, d'après mes essais, après deux cuissons à même température) et Tulipes a remarqué de son côté qu'avec une cuisson de deux heures pour l'argent 960, elle avait une rétraction beaucoup plus importante qu'avec une heure...
Ce que je peux comprendre avec une cuisson prolongée dans un four à programmateur (meilleur frittage, logique d'une certaine manière avec une cuisson plus longue), je ne le comprends pas bien avec le M40, dans lequel on coupe l'alimentation dès que la température est atteinte. Donc on ne fait pas cuire la pièce plus longtemps à 830°par exemple, mais deux fois sur une montée de température jusqu'à 830°, sur une très courte durée (si je ne dis pas de bêtises). Pourtant, avec Tulipes, nous obtenons des résultats semblables... Alors d'une part je voudrais bien comprendre le principe de la chose et, d'autre part, je pense qu'il faut considérer qu'une double cuisson est indispensable à une bonne solidité de ses pièces dans le M40.

Il n'est pas vraiment possible de comparer des cuissons entre un M40 et un four programmable. Deux cuissons dans un four programmable sont toujours identiques, tandis qu'un four sans programmateur ne peut pas faire deux cuisson totalement identiques. La deuxième cuisson est très souvent plus chaude que la première à cause de l'assèchement du four lié à la première cuisson. A la déshydratation extrême, on peut aussi avoir une chaleur résiduelle si la 2e cuisson est réalisée dans la même journée. La reprise de l'humidité ambiante se fait graduellement de jours en jours. Pour s'en convaincre, on peut placer un miroir à la sortie du regard du M40. La condensation sera toujours plus forte à la première cuisson. L'humidité est toujours un frein à la montée en température.

Deuxième difficulté pour les comparaisons : l'argent, le cuivre et le bronze ne mettent pas en jeu les mêmes processus de frittage. Le cuivre et l'argent ne sont jamais frittés par fusion mais par diffusion. A l'inverse, le bronze rentre en fusion partielle car c'est un alliage : le frittage se fait par fusion ET diffusion. Le frittage du bronze est donc rapide et facile car il se forme un mélange solide-liquide très favorable au rapprochement des particules de métal.
Heureusement, comme l'argent et le cuivre ne fusionnent pas pendant le frittage, on peut pousser la température sans problème, et accélérer le processus de diffusion (échange d'atomes métalliques par agitation à la chaleur). Une augmentation de température de 10°C ou 20°C donnera un résultat équivalent à une augmentation de la durée de cuisson de 1h.

Enfin, je ne crois pas qu'on puisse dire que la cuisson de 2h (ou une double cuisson au M40) est indispensable à une "bonne solidité". Tout dépend des sollicitations appliquées à l'objet pendant sa vie après cuisson. D'une manière générale, la solidité est bonne (voire très bonne !) sans palier (ou avec une seule cuisson sans régulateur). La solidité sera excellente/optimale avec palier prolongé (ou plusieurs cuissons sans régulateur).

La remarque que j'ai faite concernant les doubles cuissons porte à la fois sur l'argent ACS et le bronze UF. Je fais par ailleurs rarement les doubles cuissons dans la même journée mais plutôt à plusieurs jours d'intervalle donc je pense que l'humidité résiduelle n'entre pas en ligne de compte.
A noter aussi que, pour les recuissons, je ne monte pas forcément à la température maximale. Par exemple, pour un collier en argent que j'avais cuit une première fois 1h et la seconde 55 mn, j'ai obtenu quand même un retrait de 1 mm supplémentaire la seconde fois, ce qui est beaucoup. C'est valable aussi pour le bronze.

Je sais bien qu'un objet peut être solide avec une seule cuisson, mais pourquoi ne pas rechercher la solidité optimale, qui est quand même une garantie de durabilité, quel que soit l'usage de l'objet ? De plus, un objet parfaitement cuit est moins poreux et donc moins sensible à l'oxydation... Et ce n'est pas la mer à boire de cuire deux fois ou de cuire plus longtemps si à l'arrivée c'est mieux
 
En fait, ce que j'aimerais surtout, au delà de la simple constatation - c'est un fait, une double cuisson assure une meilleure solidité - c'est en comprendre le processus. Par exemple, est-ce que si on fait cuire un objet deux fois une heure dans un four à programmateur, on obtient la même chose qu'une fois deux heures ?

Tu as raison, une deuxième cuisson, c'est vite fait et le bénéfice est réel. Je trouvais juste que le terme "indispensable" pour la double cuisson était un peu fort...j'aurais préféré "bénéfique" ou quelque chose dans ce genre.

Mais comme tu dis, la problématique la plus intéressante, c'est de connaître l'effet des doubles cuissons.

Il ne faut pas compter uniquement le temps de palier. Le frittage intervient dès le début de la cuisson. Le processus est lent au début mais il est réel et ne fait que s'accélérer. Donc 2x1h de palier = meilleur frittage que 1x2h, car le temps de cuisson total est supérieur. Idem pour le M40, deux fois zéro minutes de palier = augmentation du retrait grâce aux phases de montée (et de descente !!!).

C'est peut-être aussi une erreur de penser que la solidité n'augmente plus si le retrait atteint son maximum. Il y a un phénomène annexe qui s'appelle "croissance de grain". La structure cristalline du métal va normalement continuer à se modifier sans gagner en densité pour autant.
Et je crois que + les grains sont grands, mieux c'est pour la solidité (à vérifier).

Pour finir, voici un tableau représentant le frittage d'un alliage CuNiZn (alliage cuivre, nickel et zinc). Les particules sont nanométriques, donc plus fines que dans nos pâtes, mais c'est très intéressant tout de même :


Dans leur procédé de frittage, il est inutile de cuire plus longtemps que 15 minutes ! On voit également que 10 min à 650°C donne le même retrait que 750°C sans palier (mais attention, je rappelle que c'est nanométrique...nos pâtes sont de l'ordre micrométrique). Avec nos pâtes, on aurait un tableau similaire mais avec des échelles temps/températures plus dilatées). Pour nous, c'est plutôt 100 min à 650°C qui donne le même retrait que 750°C sans palier...soit un rapport de 1 à 10.
Note : le tableau parle de densité, mais on peut le comparer au retrait car c'est directement lié : le retrait augmente proportionnellement avec l'augmentation de densité.

Bon, je retire "indispensable" ! Il y a d'ailleurs des tas de pièces que je n'ai fait cuire qu'une seule fois et, tu as raison, elles sont très solides quand même.

Merci pour tes explications, je crois que je comprends mieux - même si, soyons honnête, une grande partie m'échappe quand même ! Je n'ai pas l'esprit très technique ...

Merci Armelle d'avoir aussi abordé cette problématique dans ce forum! Je n'ai pas eu le temps de revenir plus tôt, mais j'avais lu ton post ce matin encore...

Alors pour moi, la question ne (doit) pas se poser pour ce qui est de la solidité des bagues ou des bracelets. Je veux le retrait max, et la densité max. Je veux toujours pouvoir me regarder dans le miroir quand je vend une bague et que je dis qu'elle est solide! C'est une bague en argent, pas une bague en verre ou en chewing gum!

En ce qui concerne un pendentif ou des BO, j'admets tout à fait que la question peut se poser de l'utilité d'une cuisson supplémentaire, ou d'un palier plus long.

Dans la problématique que je soulevais, c'était avec du 960, qui est recommandé d'être cuit à 815C pendant 1h. J'ai fait un bracelet genre "bangle" dans cet alliage récemment (photos sur FB) et j'ai dû le remettre une ou deux fois au four (déformation en premier lieu, puis une feuille qui s'était décollée). Au final, il était bien plus petit qu'après la première cuisson! C'est en me basant sur cette expérience que je me suis dit qu'une bague, j'allais la mettre directement 2h. Et pof, 5 tailles US de réduction!!!

Bon OK, je suis un peu têtue... mais je pense que l'image de marque de la "métallurgie des poudres" doit être absolument sérieuse et rigoureuse. Je n'ai de loin pas les connaissances (ni les facultés de compréhension!) des explications de Jérémie (et ne saurais vraiment les reproduire). Par contre, je pense qu'elles sont hyper importantes pour les gens qui auront la capacité de les comprendre! Pour les autres, c'est la question de la solidité qui permettra de se faire une bonne image de cette nouvelle bijouterie!

Ce que j'ai noté en tout cas, c'est qu'il vaut mieux cuire 2x 1h qu'1x2h....

Tu as tout à fait raison, Tulipes. Pour tous les bijoux soumis à des contraintes importantes comme les bagues ou les bracelets, il faut obtenir une solidité maximum et donc en passer à la fois par une température maximale et une double cuisson. L'essentiel est de le savoir. Ça ne remet en cause ni le matériel ni les pâtes, quelles qu'elles soient. Bien au contraire, le but est d'optimiser le résultat que l'on peut obtenir.