Brevet FR3088637A1 — publié le 20200522

PROCÉDÉ DE FABRICATION D'UN ARTICLE DE COULEUR ROUGE, ARTICLE DE COULEUR ROUGE, SES UTILISATIONS ET PIÈCE COMPRENANT UN TEL ARTICLE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un article formé par une céramique colorée et, plus particulièrement, à un procédé de fabrication d'un article à base de zircone présentant une couleur rouge particulière. 10 La présente invention se rapporte également un article à base de zircone présentant cette couleur rouge particulière, cet article étant susceptible d'être fabriqué par le procédé mentionné ci-dessus. La présente invention se rapporte encore aux utilisations d'un tel article, notamment dans le domaine de l'automobile ou encore dans l'industrie du luxe, en 15 particulier dans l'horlogerie, la bijouterie et la joaillerie. La présente invention se rapporte enfin à une pièce comprenant, ou étant constituée par, cet article à base de zircone et présentant cette couleur rouge particulière, cette pièce pouvant notamment être une pièce automobile, une montre, un bijou ou une pièce de joaillerie. 20 ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les céramiques font partie des matériaux qui sont de plus en plus utilisés dans le domaine de l'automobile mais également dans l'industrie du luxe, devenant même emblématiques de certaines grandes maisons de cette industrie. Ces matériaux permettent, en particulier, d'obtenir des articles caractérisés, non seulement 25 par des effets de forme et de texture, mais également par une excellente résistance à l'usure et à la rayure, permettant de les utiliser comme alternative aux métaux précieux ou en complément de ceux-ci. 2 La coloration dans la masse des céramiques reste toutefois un enjeu majeur, notamment pour éviter que les rayures liées à l'usage n'apparaissent comme des défauts importants et rédhibitoires, en particulier dans l'industrie du luxe. Si les teintes de base comme le blanc et le noir s'appuient sur les couleurs intrinsèques des céramiques employées, les autres couleurs, par exemple le bleu ou le rose, sont conférées par l'ajout de pigments minéraux ou d'oxydes métalliques pour lesquels le contrôle de la valence du cation métallique est primordial. Parmi les couleurs, la couleur rouge est très convoitée, notamment par l'industrie du luxe. 10 Plusieurs procédés de fabrication d'un article de couleur rouge et à base de zircone ont été décrits. Le document EP 0 947 486 Al, référencée [1] dans la suite de la présente description, se rapporte à un procédé de fabrication d'un article à base de zircone qui présente une couleur orange/rouge. 15 Le procédé du document [1] comprend les étapes successives suivantes : la réalisation d'un premier mélange comprenant : une poudre de zircone, 3 à 20% en poids d'un stabilisant choisi parmi l'ensemble des oxydes 20 comprenant l'oxyde d'yttrium, l'oxyde de magnésium, l'oxyde de cérium et l'oxyde de calcium, 0,1 % à 5 % en poids de poudres destinées à réaliser une phase vitreuse, comprenant de l'oxyde de silicium, de l'oxyde d'aluminium et de l'oxyde d'yttrium, et 25 0,01 % à 8% en poids d'une poudre d'oxyde cuivrique CuO ; la réalisation d'un deuxième mélange comprenant ledit premier mélange et un liant ; la réalisation d'un mélange granulé en opérant une granulation dudit deuxième mélange ; 3 la formation d'une ébauche en conférant à ce deuxième mélange granulé la forme de l'article désiré ; le frittage sous air pendant au moins 30 min à une température comprise entre 1350°C et 1500 °C; le recuit de l'article désiré à une température comprise entre 700°c et 1350 °C pendant une période comprise entre 30 min et 20h dans une atmosphère inerte ou réductrice ayant une pression partielle d'oxygène comprise entre 101-0 et 1 atm ; et le polissage de ladite ébauche frittée. 10 Le procédé décrit dans le document [1] nécessite donc la mise en oeuvre d'un certain nombre d'étapes parmi lesquelles deux traitements thermiques. Le premier traitement thermique est une étape de frittage, qui permet la densification de l'article. À l'issue de ce frittage, l'article présente une couleur verte, qui lui est conférée par le cuivre à l'état d'oxydation (+II) de l'oxyde cuivrique CuO qui s'accumule aux joints de grains. Lors 15 du second traitement thermique, qui correspond à l'étape de recuit, l'oxyde cuivrique est réduit en oxyde cuivreux Cu20, voire en cuivre métallique Cu°. À l'issue de ce recuit, l'article présente une couleur allant du jaune orangé au rouge, voire au rouge bordeaux, en fonction des quantités respectives de cuivre aux états d'oxydation (+II), (+I) et (0) qui sont présentes aux joints de grains. 20 Outre le fait qu'il comprend beaucoup d'étapes dont deux traitements thermiques, qui sont des étapes particulièrement consommatrices d'énergie, le procédé décrit dans le document [1] ne permet pas de garantir une reproductibilité de la couleur finale de l'article, tant en surface que dans l'épaisseur de l'article. Le document WO 2011/001368 A1, référencée [2], propose un procédé 25 de fabrication d'un article à base de zircone qui présente un large spectre de couleurs parmi lesquelles la couleur rouge, cette couleur rouge se caractérisant par les coordonnées colorimétriques suivantes, mesurées selon la norme NF 150 7724 : 30 5, de préférence a* > 10, et/ou 30 I h* I 20, et 10 20, et - 10 20, et 10 REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un article de couleur rouge à base de zircone, la couleur rouge étant définie par les coordonnées calorimétriques suivantes, telles que mesurées selon le modèle colorimétrique CIE Va*b* 1976 : - 20 20, et - 10 b* 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la poudre P2 comprend, en outre, au moins un deuxième oxyde choisi parmi 13203, Ge02 et P205. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la poudre P3 comprend, en outre, Fe203. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la composition C de poudres comprend, en outre, une poudre P5 d'au moins un troisième oxyde choisi parmi CaO, MgO, Na20 et K20. 10 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'étape (1) est réalisée : - par simple mélange, par exemple au moyen d'un mélangeur, ou - par broyage, par voie sèche ou humide, des poudres Pl, P4 et de 15 la composition C, par exemple au moyen d'un broyeur à billes ou d'un attriteur. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel, lorsque le broyage est réalisé par voie humide, l'étape (1) comprend les sous-étapes successives suivantes : 20 (1a) la mise en suspension, dans un milieu liquide, des poudres Pl, P4 et des poudres de la composition C, (lb) le broyage des poudres mises en suspension à l'étape (la), et (1c) le séchage des poudres broyées obtenues à l'étape (lb), ce séchage pouvant être réalisé à l'air, dans une étuve, au moyen 25 d'un évaporateur rotatif ou par atomisation. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'étape (1) comprend les sous-étapes successives suivantes : (11.) la mise en suspension, dans un milieu liquide, des poudres Pl, P4 30 et des poudres de la composition C, 23 (12) le mélange des poudres mises en suspension, ce mélange pouvant être réalisé par dispersion de ces poudres au moyen d'ultrasons, et (13) le séchage du mélange obtenu à l'étape (12), ce séchage pouvant être réalisé à l'air, dans une étuve, au moyen d'un évaporateur rotatif ou par atomisation. 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le milieu liquide mis en oeuvre dans les sous-étapes (12) et (11) est choisi parmi l'eau et un alcool, de 10 préférence l'éthanol. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le matériau du moule est un graphite ou un alliage de molybdène. 15 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel un intercalaire en céramique est placé entre le moule et le mélange, de manière à éviter le contact direct du mélange avec le matériau du moule. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans 20 lequel le frittage flash de l'étape (3) est réalisé sous une atmosphère réductrice, sous vide ou sous argon. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le frittage flash de l'étape (3) constitue l'unique étape de traitement thermique du 25 procédé. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, qui comprend, après l'étape (4), une étape (5) de rectification de tout ou partie de la surface de l'article. 30 24 14. Article de couleur rouge à base de zircone, la couleur rouge étant définie par les coordonnées colorimétriques suivantes, telles que mesurées selon le modèle colorimétrique CIE Va*b* 1976 : 20 20, et 10 15. Utilisation de l'article selon la revendication 14 dans le domaine de l'automobile ou dans l'industrie du luxe, notamment dans l'horlogerie, la bijouterie et/ou la joaillerie. 16. Pièce comprenant un article selon la revendication 14, cette pièce 15 pouvant être une pièce automobile, une montre, un bijou ou une pièce de joaillerie.