Bronze : le premier alliage métallique

Le bronze est le premier matériau artificiel qui a permis de propulser l’homme vers un stade d’évolution supérieur. Issu d’un alliage de cuivre avec addition d’étain, le bronze a joué un grand rôle dans le système économique antique.

Le bronze a vu le jour grâce aux techniques métallurgiques qui datent de 3 millénaires avant notre ère. Très prisé pour sa dureté et sa malléabilité, le bronze a su s’imposer comme étant une culture métallurgique, ainsi qu’une référence en technique d’alliage, d’où la naissance d’un « âge du bronze ».

L’âge du bronze

L’âge du bronze correspond à l’émergence de l’état et d’une civilisation urbaine en Mésopotamie. Ce pic historique s’est déroulé à l’aube d’une dynastie archaïque, aux environs de 3 000 ans avant J.C. Plusieurs techniques métallurgiques ont vu le jour durant cette période, ce qui a conduit à la découverte des alliages qui ont donné naissance au bronze. La Mésopotamie était connue comme étant le pilier de la métallurgie de l’époque ; les techniques de métallurgie se sont répandues depuis la méditerranée orientale jusqu’à la vallée de l’Indus.

L’âge de bronze se caractérise, donc, par la découverte et le développement de la métallurgie, et non par l’utilisation des métaux. Il est possible de définir la métallurgie comme un traitement thermique qui permet l’extraction des métaux du minerai originel. Cependant, cela nécessite une expertise dans le domaine du feu, que l’on acquiert avec la cuisson de la céramique.

Dans plusieurs régions européennes, on a pu découvrir des objets issus de l’alliage entre le cuivre et l’arsenic, parfois désigné « bronze arsénié ». Cependant, le bronze véritable et authentique résulte de l’alliage entre le cuivre et l’étain. Les premières productions de bronze ont été aperçues dans la culture d’Unetice, en Europe, sous la forme de poinçons, d’alênes, de poignards et de hallebardes.

Plus tard, l’exploitation du bronze ainsi que les échanges politiques à longues distances se sont améliorés grâce aux explorations menées vers d’autres régions. La découverte d’importantes mines de cuivre et d’étain a permis une exploitation minière à grande échelle, ainsi qu’une production massive de bronze. Cela a développé la distribution de centaine de milliers de lingots de bronze à travers toute l’Europe.

Ainsi, le bronze a marqué un tournant sur l’évolution de l’homme et de sa culture. En effet, il a permis l’émergence d’un nouveau statut social de type aristocratique, la production de divers objets d’armement ou d’ornement, ainsi que l’apparition de tombes princières. Dans le domaine de la religion, on a constaté l’émergence des tombes individuelles et des sépultures aristocratiques, et l’apparition de lieux de cultes.

Les villages sont équipés d’ateliers métallurgiques et structures des habitats ont été renforcés. Sur le plan économique, on a constaté une division du travail et spécialisation, la transformation du métal en marchandise, l’apparition du système de poids et mesures, la croissance de l’extraction minière, ainsi que l’amélioration du commerce à longue distance. Bref, le bronze a contribué à l’apparition d’une société hiérarchisée qui se déploie sur plusieurs secteurs.

La maîtrise des alliages

BronzeLe bronze est issu de l’évolution des techniques de la métallurgie du cuivre. Effectivement, le bronze antique est un alliage de minerai de cassitérite, d’oxyde d’étain, et d’oxyde de cuivre. L’arsenic a, également, été utilisé dans les alliages en raison de sa nature désoxydante. De plus, l’arsenic améliore la résistance par travail du métal.

Cependant, les forgerons de cette époque parviennent difficilement à maîtriser l’arsenic. Ce matériau est assez volatile et difficile à retenir dans le creuset durant les opérations métallurgiques. Ce petit inconvénient est, souvent, la cause des alliages inhomogènes. L’extraction des minerais contenant l’arsenic est difficile, et l’émission de fumerolles nocives rend la tâche ardente.

Par contre, les forgerons antiques n’ont pas rencontré ces problèmes avec l’étain. Ce qui a conduit à l’emploi de l’étain pour en faire un alliage avec le cuivre. Certains utilisaient l’arsenic et le cuivre, d’autres, l’étain et le cuivre.

Deux techniques de fabrication de bronze ont été constatées depuis cette époque, et ce chevauchement de techniques a duré pendant 5 siècles environs. C’est plus tard que l’alliage entre le cuivre et l’étain a été reconnu comme la technique authentique de fabrication du bronze. Matériau efficace pour la fabrication d’outils et d’armes, le bronze se présente sous la forme d’un moteur de commerce durant l’antiquité.

Le moulage du bronze

Durant l’âge du bronze, on a pu déceler 3 types de techniques de moulage. La plus ancienne consiste à mouler le matériau dans un moule ouvert. Le moule dispose d’une seule valve en pierre ou en terre cuite. Évidemment, le moule prend la forme de l’objet que l’on souhaite fabriquer, et on ajoute le métal en fusion dans un trou disposé à cet effet. Cette méthode de moulage du bronze a été utilisée dès le chalcolithique.

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La deuxième méthode est un peu plus sophistiquée, et utilise des moules fermées. En effet, ces moules sont de nature bivalve, c’est-à-dire qu’ils sont formés par deux moules distinctes. Fabriqué en terre cuite ou en pierre, le moule dispose d’un trou afin de verser le métal en fusion. Dans ce procédé, c’est la partie intérieure du moule qui épouse la forme de l’objet souhaité. De plus, l’objet en bronze obtenu peut être retiré sans avoir à briser le moule, mais en séparant les 2 parties.

La troisième méthode, encore utilisée actuellement, se base sur la technique de la cire perdue. Le principe est de créer un modèle avec de la cire recouvrant un support provisoire. Ce dernier est, ensuite, enlevé, et des conduits de cire fine sont disposés entre les différents éléments du moule.

Cela permet de répandre correctement le métal à l’état liquide, tout en évacuant l’air. Après, le moule est recouvert de couches d’argile et placé dans un four afin que la cire puisse s’échapper. Maintenant que ces préparatifs sont achevés, le moule cuit est prêt à accueillir le métal en fusion. Pour récupérer le bronze produit, il suffit de briser le moule.

Les caractéristiques du bronze

A vrai dire, le bronze n’est pas un métal pur. Proprement dit, il s’agit en fait d’un métal non-ferreux issu de l’alliage du cuivre et de l’étain qu’on désigne parfois par le terme “airain”. D’aspect brillant, il est doté d’une bonne conductivité électrique et thermique. Sa malléabilité lui permet de se plier à des formes diverses. Très solide face aux chocs et à l’usure, ce métal résiste également à la corrosion.

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Le bronze possède une propriété chimique étonnante, surtout dans le partage qui s’effectue par le refroidissement dans la masse de cet alliage. Un petit segment de cuivre et d’étain forme, d’abord, un alliage qui se solidifie. Ensuite, une autre portion de ces deux matériaux compose un second alliage, qui demeure à l’état liquide.

Une fois que le processus de refroidissement est entamé, l’alliage liquide commence à se cristalliser autour de l’alliage solidifié précédemment. Le partage des éléments se présente de telle sorte qu’au centre de la masse, on trouve un alliage plus riche en cuivre, tandis que les parties périphériques sont plus riches en étain. On a attribué le nom de « liquation » à ce phénomène.

La proportion d’étain dans la composition du bronze est variable tandis que le cuivre atteint souvent les 60%. En effet, à part quelques exceptions, les divers matériaux en bronze que l’on rencontrent aux quotidien peuvent contenir entre 3 et 20 % d’étain.

Cependant, il est bon à savoir que la dureté du bronze augmente en proportion de sa teneur en étain. Les autres matériaux qui entre également dans la composition de cet alliage sont nombreux, comme l’aluminium, le plomb, le béryllium, le manganèse, le tungstène, ainsi que le silicium ou encore le phosphore.

Le bronze possède une bonne résistance à l’usure ainsi qu’une bonne conductivité électrique. Malheureusement, sa résistance à la corrosion est plutôt moyenne. Cet alliage de métaux a également une couleur légèrement rosée.

L’utilisation du bronze

1 dollar en bronze

Le bronze est un métal très employé dans plusieurs domaines. En effet, ses propriétés sont idéales pour la réalisation de plusieurs projets architecturaux. Associé à d’autres métaux comme l’acier, le bronze est utilisé dans la fabrication d’œuvres d’art d’intérieur et d’extérieur.

On rencontre souvent des objets en bronze les portails, les boites aux lettres, les lampes, cependant, il est très facile de les confondre avec d’autres métaux à l’aspect . Il est notamment utilisé dans la fabrication des cloches. Le bronze a aussi été utilisé pour fabriquer d’autres instruments de musique comme des cymbales.

Les architectes emploient également le bronze afin de produire des œuvres d’art plastique, des sculptures et des bustes. Le bronze destiné à la fabrication de statues doivent être assez fluides lors de sa fonte afin de pénétrer aisément dans les moules. Il doit avoir une couleur présentable, ainsi qu’une bonne malléabilité pour être docile face au travail de la lime et du ciseau.

Cependant, l’alliage cuivre/étain rend le métal très dur et moins fluide à la fonte. Cependant, si on remplace l’étain par le zinc, on obtient un résultat beaucoup plus fluide, mais avec une faible ténacité et moins de résistance à l’oxydation. Pour y remédier, il est nécessaire de former un alliage intermédiaire composé de cuivre, d’étain, et de zinc afin d’obtenir une bonne fluidité.

Les bronzes d’art sont destinés à figurés comme étant des bronzes proprement dits, ou bien à être dorés. Dans le premier cas, il s’agit de patinage du bronze grâce à des compositions diverses qu’on applique au pinceau sur la surface du métal préalablement chauffé. Pour une couleur dorée, il suffit de faire une composition quaternaire de cuivre, d’étain, de zinc, et de plomb. C’est la meilleure composition pour une couleur dorée présentable.

Le prix du bronze sur le marché

bronzeCe sont surtout les aciéries et les sociétés de sidérurgiques de pointe qui emploient le bronze, même si ce métal est considéré comme impur, en raison de sa composition cuivre/étain. Il est à noter que le marché du bronze est volatile, et les hausses sont assez rares.

De plus, le bronze résulte de l’alliage entre le cuivre et l’étain, donc son cours dépend également de ces 2 métaux. Le prix du cuivre est de 8 250 dollars la tonne et celui de l’étain est de 22 000 dollars. Le prix du bronze est actuellement estimé à 6 909,50 euros la tonne, soit 7 euros le kilo.

Sur le marché, les particuliers peuvent acheter du bronze en lingots ou en pièces. Mais il est aussi possible de trouver le bronze chez le ferrailleur. Chaque ferrailleur a son prix, donc, il faut faire une comparaison avant de se lancer dans une transaction. Vendre quelques kilos de bronze n’est pas très avantageux. Le mieux est de stocker suffisamment de bronze pour négocier auprès d’une fonderie. Cela augmenterait le prix si le métal est de bonne qualité.