Brevet FR3078966A1 — publié le 20190920

La présente invention concerne un matériau composite, notamment pour des applications dans lesquelles le matériau composite forme tout ou partie d'un article ornemental. Pour fabriquer des articles ornementaux, il est connu de longue date d'utiliser des métaux précieux ou des alliages de métaux précieux ainsi que des pierres précieuses, par exemple du diamant, du saphir ou de l'émeraude. Plus récemment, des matériaux synthétiques, tels que des céramiques transparentes et/ou colorées à base de zircone, ont été développés qui produisent des effets visuels particuliers. De tels matériaux sont généralement obtenus par frittage de poudres de matériaux précurseurs du matériau synthétique, généralement des oxydes. Il demeure un besoin pour de nouveaux matériaux fournissant des aspects visuels attractifs, et pour des objets ornementaux comportant de tels matériaux. L'invention vise à satisfaire ce besoin, et propose un article ornemental comportant un matériau composite fritté comportant une matrice céramique transparente contenant, en masse, au moins une inclusion visible à travers la matrice céramique, l'inclusion comportant au moins un métal et/ou un composé céramique. Le matériau composite fournit différents effets visuels attractifs. Lorsqu'il observe le matériau composite, un observateur peut avoir l'impression de voir l'inclusion comme suspendue au sein de la matrice céramique, sans que l'observation de l'inclusion ne soit altérée par une diffusion de la lumière au sein de la matrice céramique. Inclusion De préférence, l'inclusion comporte pour plus de 90 %, de préférence pour plus de 95,0 %, de préférence pour plus de 99,0 %, de préférence pour plus de 99,9 % de sa masse le métal et/ou le composé céramique. Selon une variante, l'inclusion est céramique, c'est-à-dire qu'elle comporte pour plus de 90,0 %, de préférence pour plus de 95,0 %, de préférence pour plus de 99,0 %, de préférence pour plus de 99,9 % de sa masse, le composé céramique. Le composé céramique peut être choisi parmi un grenat, un sesquioxyde, un spinelle et leurs mélanges. 2 Selon une autre variante, l'inclusion est métallique, c'est-à-dire qu'elle comporte pour plus de 90,0%, de préférence pour plus de 95,0%, de préférence pour plus de 99,0%, de préférence pour plus de 99,9% de sa masse, le métal. Le métal est de préférence choisi parmi le platine, le palladium, le tantale, le 5 tungstène, le molybdène, le ruthénium, le rhodium, le rhénium, l'hafnium et leurs alliages. Le métal préféré est le platine. Ainsi, l'inclusion comporte de préférence, pour plus de 99,9% de sa masse, du platine. Outre son inertie chimique à température ambiante et à haute température, utile par exemple pour former des creusets de fonderie pour contenir du verre en fusion, ainsi que ses propriétés optiques, bien connues dans le 10 domaine de l'ornementation, le platine présente une température de fusion élevée. De préférence, la teneur massique en platine du matériau composite, exprimée en pourcentage en masse sur la base de la masse du matériau composite, est inférieure à 6,0 %. Elle peut être inférieure à 5,0 %, inférieure à 4,0 %, voire inférieure à 3,0 %. Elle peut être supérieure à 0,1 %, de préférence supérieure à 0,5 %. 15 En ce qui concerne sa structure, l'inclusion peut être creuse ou être pleine. Elle peut être monolithique ou être un agrégat. Elle peut présenter une forme régulière, par exemple ellipsoïdale, sphérique, aciculaire ou polyédrique, ou de bâtonnet ou de plaquette, notamment de pavé, en particulier de pavé droit. 20 La forme de l'inclusion peut être homothétique de la forme de la matrice céramique, afin de créer un effet ornemental supplémentaire, et donner une valeur additionnelle à l'objet de par la difficulté potentielle à orienter l'inclusion d'une façon particulière par rapport à la matrice. L'inclusion peut présenter une ouverture la traversant de part en part. 25 L'ouverture peut être obtenue par usinage par laser, au travers de la matrice céramique. L'inclusion peut être multifacettée. Elle peut être revêtue, en tout ou partie, d'un revêtement, notamment multicouche, ou d'un réseau de diffraction ou d'un réseau lenticulaire, de sorte à lui conférer des propriétés optiques variables avec la direction selon laquelle elle est observée. L'inclusion peut présenter des micromiroirs. 30 L'inclusion peut être réfléchissante. 3 Elle peut être polie. Notamment, dans une variante préférée, au moins la surface de l'inclusion est métallique et l'inclusion présente un effet de réflexion spéculaire pour au moins une direction d'observation. L'inclusion peut comporter un motif, en particulier formé sur une face par une 5 micro-gravure, par exemple définissant un portrait, un ou plusieurs caractères alphanumériques, un buste, un animal, un paysage. Le motif porté par l'inclusion peut être repris sur l'article décoratif Le motif repris sur l'article décoratif peut être homothétique du motif porté par l'inclusion. Il peut s'agir d'un agrandissement du motif porté par l'inclusion. 10 L'inclusion peut être de taille et d'épaisseur variées. Par « taille » d'une inclusion, on considère le diamètre de la plus petite sphère circonscrite à l'inclusion. Par « épaisseur » d'une particule, on considère le diamètre de la plus grande sphère inscrite dans le volume défini par l'inclusion. De préférence, l'inclusion présente une épaisseur supérieure à 50 ùm. Elle peut 15 présenter une épaisseur supérieure à 75 ùm, supérieure à 100 ùm, supérieure à 200 ùm, voire supérieure à 500 ùm. De préférence, l'inclusion présente une taille inférieure à 5,0 mm, de préférence inférieure à 4,0 mm. Elle peut présenter une taille inférieure à 3,0 mm, voire inférieure à 2,0 mm. 20 L'inclusion peut être un pavé droit présentant une section carrée de côté inférieur à 3,0 mm, par exemple égal à 2,0 mm, et de préférence supérieur à 100 ùm. L'épaisseur de l'inclusion est de préférence inférieure à 200 ùm, par exemple égale à 50 ùm, et de préférence supérieure à 10 ùm. Dans une variante où l'article ornemental comporte une pluralité d'inclusions, 25 la taille moyenne des inclusions peut être comprise entre 1 jam et 10 mm. La « taille moyenne » correspond à la moyenne arithmétique des tailles. Le matériau composite peut comporter une unique inclusion ou une pluralité d'inclusions. De préférence, le matériau composite présente une fraction volumique 30 d'inclusions, définie comme le rapport du volume total d'inclusion(s) sur le volume du matériau composite, inférieure à 0,1%. 4 Selon un premier exemple de réalisation, le matériau composite comporte moins de dix, de préférence moins de cinq inclusions. De préférence, il comporte une unique inclusion. L'inclusion et la matrice céramique peuvent être symétriques par rapport à au 5 moins un même plan de symétrie. Notamment les barycentres de l'inclusion et de la matrice céramique peuvent être confondus. La matrice céramique peut s'étendre selon au moins une direction d'extension et l'inclusion peut être orientée selon la direction d'extension. Selon un deuxième exemple de réalisation, le matériau composite comporte 10 plus de dix, de préférence plus de cent et, de préférence, moins de mille inclusions. Le nombre d'inclusions contenues en masse peut notamment être choisi en fonction de la taille des inclusions. Les inclusions peuvent être réparties de manière homogène dans la matrice céramique. En variante, elles peuvent être disposées de manière à former un motif, par exemple définissant un portrait, un ou plusieurs caractères alphanumériques, un buste, 15 un animal, un paysage, une figure stylisée. Le motif peut être une forme géométrique telle qu'un polyèdre. Matrice céramique De préférence, la matrice céramique comporte pour plus de 80,0%, de 20 préférence pour plus de 90,0 %, de préférence pour plus de 99,0 %, de préférence pour plus de 99,9% de sa masse, un matériau céramique. De préférence, le matériau céramique est choisi parmi : - un grenat de structure cristalline cubique et de formule (1'X&)3 (A/1SCzGay)5012, 25 A étant choisi parmi Lu, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb et leurs mélanges, x > 0, y > 0, z > 0 et y+z 0, x > 0, y > 0, z > 0 et y+z 0, y > 0, z > 0 et y+z REVENDICATIONS1. Article ornemental comportant un matériau composite fritté comportant une matrice céramique transparente contenant, en masse, au moins une inclusion visible à travers la matrice céramique, l'inclusion comportant au moins un métal et/ou un composé céramique. 2. Article ornemental selon la revendication 1, dans lequel l'inclusion comporte pour plus de 90,0%, de préférence pour plus de 95,0%, de préférence pour plus de 99,0%, de préférence pour plus de 99,9% de sa masse, au moins un métal, de préférence choisi parmi le platine, le palladium, le tantale, le tungstène, le molybdène, le ruthénium, le rhodium, le rhénium, l'hafnium et leurs alliages. 3. Article ornemental selon la revendication précédente, dans lequel le métal est le platine. 4. Article ornemental selon la revendication précédente, dans lequel la teneur massique en platine du matériau composite, exprimée en pourcentage en masse sur la base de la masse du matériau composite, est inférieure à 6,0 %. 5. Article ornemental selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'inclusion présente une forme régulière, par exemple ellipsoïdale ou sphérique ou aciculaire ou polyédrique, ou de bâtonnet ou de plaquette, notamment un pavé, en particulier un pavé droit. 6. Article ornemental selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'inclusion est revêtue d'un revêtement, notamment multicouche, ou d'un réseau de diffraction, de sorte à lui conférer des propriétés optiques variables avec la direction selon laquelle elle est observée. 7. Article ornemental selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'inclusion présente une taille supérieure à 50 lm. 8. Article ornemental selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une unique inclusion ou une pluralité d'inclusions. 9. Article ornemental selon la revendication précédente, dans lequel les inclusions sont réparties de manière homogène dans la matrice céramique. 10. Article ornemental selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matrice céramique comporte un matériau céramique choisi parmi 17 - un grenat de structure cristalline cubique et de formule (1'X&)3 (A/1SCzGay)5012, A étant choisi parmi Lu, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb et leurs mélanges, x > 0, y > 0, z > 0 et y+z 11. Article ornemental selon la revendication précédente, dans lequel le 15 matériau céramique est un grenat avec x inférieur ou égal à 0,1, de préférence inférieur ou égal à 0,01, mieux égal à 0 et y inférieur ou égal à 0,1, de préférence inférieur ou égal à 0,01, mieux égal à 0. 12. Article ornemental selon l'une quelconque des revendications précédentes, présentant une forme multifacettée, de préférence une forme polyédrique, par exemple 20 choisie parmi une pyramide, un pavé, de préférence droit, par exemple un cube, un tétraèdre, un octaèdre, un dodécaèdre, un icosaèdre. 13. Article ornemental selon l'une quelconque des revendications précédentes, étant choisi parmi un bijou, un téléphone, un stylo, un produit de maroquinerie, une paire de lunettes, un produit d'horlogerie, un élément d'habillement, une coque de protection, un 25 ustensile ménager, un élément d'un véhicule automobile ou d'un bateau ou d'un avion ou d'une motocyclette ou d'une bicyclette, un meuble, une arme à feu, une pièce de vaisselle, un carreau de mosaïque, un instrument de musique, une dent synthétique, un équipement sportif, une pièce d'un jeu et une pièce d'un ordinateur, un trophée, un skateboard, un patin à roulettes, un ski, un snowboard, une planche de surf, un gyropode, notamment 30 comportant un guidon, un équipement d'équitation, un objet d'art, un trophée, une médaille. 14. Article ornemental selon la revendication précédente, dans lequel 18 - le bijou est choisi parmi une bague, un collier, un piercing, notamment une boucle d'oreille, un pendentif, un diadème, une broche, une barrette à cheveux, une couronne, une épingle, une chaîne, une gourmette, un jonc, un bouton, par exemple un bouton de manchette ; 5 - le produit de maroquinerie est choisi parmi un sac à main, un sac à dos, un portefeuille, un porte-monnaie, une ceinture, une boucle de ceinture ; - le produit d'horlogerie est choisi parmi une montre, un bracelet de montre, une horloge ; - L'arme à feu comporte une crosse qui comporte le matériau composite ; 10 - la coque de protection est conformée pour revêtir et protéger un ordinateur portable, un smartphone ou une tablette ; - l'élément du véhicule automobile est choisi parmi une pièce de carrosserie, notamment une pièce d'ornement de capot, par exemple définissant le sigle distinctif de la marque du véhicule, une roue du véhicule automobile, ou pièce de l'habitacle du véhicule, par 15 exemple une boiserie du tableau de bord, un élément d'un levier de vitesse ou d'un volant ; - l'ustensile de cuisine est choisi parmi un couteau et une paire de ciseaux, comportant un manche contentant le matériau composite ; - le meuble est choisi parmi une table, une armoire, une porte, un cadre pour encadrer 20 un tableau; - l'élément de meuble est une poignée; - la pièce d'un jeu est choisie parmi une pièce d'un jeu d'échecs, une pièce d'un jeu de cartes, un dé et un domino ; - la pièce d'un ordinateur est choisie parmi une touche de clavier, une molette de souris 25 et un bouton ; - l'équipement d'équitation est choisi parmi une selle, un licol, une bombe et un étrier, - l'outil de bureau est une règle ou un rapporteur. 15. Matériau composite fritté, notamment pour un article décoratif selon l'une quelconque des revendications précédentes, le matériau composite comportant une matrice 30 céramique transparente contenant, en masse, au moins une inclusion métallique comportant un métal choisi parmi le platine, le palladium, le tantale, le tungstène, le molybdène, le ruthénium, le rhodium, le rhénium, l'hafnium et leurs alliages, 19 la matrice céramique comportant un matériau céramique choisi parmi - un grenat de structure cristalline cubique et de formule (1'X&)3 (A/1SCzGay)5012, A étant choisi parmi Lu, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb et leurs 5 mélanges, x > 0, y > 0, z > 0 et y+z 16. Procédé de fabrication d'un matériau composite comportant les étapes successives suivantes: a) mélange de matières premières pour former une charge de départ, b) mise en forme de la charge de départ pour former une préforme, c) optionnellement, déliantage de la préforme, 20 d) frittage de la préforme, les matières premières à l'étape a) étant choisies de sorte que le matériau composite formé en fin d'étape d) soit conforme à la revendication précédente. 17. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel à l'étape a), les matières premières sont mélangées par voie sèche pour préparer la charge de départ. 25 18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 et 17, dans lequel à l'étape a), les matières premières comportent un agent d'aide au frittage, par exemple choisi parmi la silice, la magnésie, et l'orthosilicate de tétraéthyle, de préférence étant la silice. 19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 18, dans lequel à 30 l'étape d), on fritte la préforme à une température de frittage inférieure d'au moins 5 °C, de préférence d'au moins 10 °C à la température de fusion du métal. 20 20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 19, dans lequel à l'étape d), on fritte la préforme sous vide ou sous une atmosphère inerte, de préférence comportant de l'argon, de préférence sans application d'une pression sur la préforme, et à une température 5 de frittage comprise entre 1500 °C et 1850 °C, de préférence inférieure ou égale à 1750 °C, ou on fritte la préforme en appliquant une pression uniaxiale ou une pression isostatique pendant plus de 95% de la durée de l'étape de frittage, et à une température de frittage comprise entre 1300 °C et 1700 °C.