Fonte

La fonte
La fonte des métaux précieux est un processus permettant de transformer les métaux sous forme solide en état liquide pour faciliter le moulage et la création d’alliage ainsi que la formation de pièces complexes et parfois reproductibles.

Fusion
La fonte commence par le chauffage du métal à des températures élevées, dépassant souvent les points de fusion des métaux. À ces températures, les liaisons métalliques entre les atomes se rompent, permettant au métal de passer de l’état solide à l’état liquide. Ce processus de fusion libère de l’énergie thermique qui est absorbée par les atomes, augmentant leur agitation et leur mobilité.

Oxydation
Lorsque les métaux précieux sont chauffés à des températures élevées pendant la fonte, ils entrent en contact avec l’oxygène de l’air, ce qui favorise leur oxydation. Ce processus peut se produire à la surface
du métal fondu, où les atomes de métal réagissent avec les molécules d’oxygène pour former des oxydes métalliques. Les réactions d’oxydation peuvent être accélérées par une augmentation de la température et une exposition prolongée à l’air.
Pour minimiser l’oxydation, il est recommandé d’utiliser des techniques de coulée sous atmosphère contrôlée, telles que la coulée sous vide ou la coulée sous gaz inerte. Ces techniques permettent de créer un environnement sans oxygène autour du métal fondu, réduisant ainsi le risque d’oxydation.
Des agents de protection, tels que le borax, peuvent être ajoutés au métal fondu pour former une couche protectrice à sa surface.
Une flamme réductrice (pauvre en oxygène) permet d’éviter que le métal ne s’oxyde trop pendant la fonte.

Solidification
Une fois que le métal est fondu, il est coulé dans des moules appropriés pour former des lingots ou des pièces coulées. Pendant le refroidissement, le métal liquide perd de la chaleur à son environnement, ce qui diminue l’agitation des atomes et favorise leur réorganisation en une structure cristalline ordonnée. Ce processus de solidification commence par la nucléation, où des noyaux de cristallisation se forment dans le métal liquide, suivis de la croissance des cristaux à partir de ces noyaux.

Microstructure
La vitesse de refroidissement lors de la solidification influence la microstructure du métal. Un refroidissement rapide peut entraîner la formation de cristaux plus petits et plus homogènes, tandis qu’un refroidissement lent favorise la croissance de cristaux plus grands. Une microstructure fine et homogène est généralement préférée car elle confère au métal des propriétés mécaniques supérieures, telles que la résistance et la ductilité. Cette étape de refroidissement rapide est cruciale pour les alliages tels que l’argent, l’or jaune ou l’or rouge. A l’inverse, les alliages d’or gris et de platine auront besoin d’un temps de refroidissement plus lent.

Rétrécissement, affaissement et porosité
Lorsque le métal passe de l’état liquide à l’état solide, ses atomes se réorganisent pour former une structure cristalline ordonnée. Ce processus de solidification entraîne une diminution de l’espace occupé par les atomes, ce qui se traduit par un rétrécissement du métal. On compte un retrait d’environ 2-3%.
Dans le processus de coulée, maintenir un réservoir de métal liquide est crucial pour compenser ce rétrécissement et assurer un flux continu de métal liquide vers la jonction du métal solide/liquide. Pour éviter les porosités, il est important que ce réservoir soit situé à l’extérieur de la pièce à couler, idéalement intégré à la conception de la pièce ou à travers un système de tiges de coulée bien conçu, tel qu’un cadre entourant la pièce à couler et permettant de distribuer le métal en fusion dans la pièce.
Il est également recommandé d’éviter les sections épaisses suivis d’angles brusques, susceptibles de provoquer une contraction inégale du métal lors de la solidification.

Législation
En Suisse, les fabricant·es de boîtes de montres, bijoutier·ères, orfèvres, dentistes, etc. ne peuvent fondre les déchets de métaux précieux provenant de leurs activités que s’ils sont en possession d’une autorisation individuelle de fondeur (OCMP, article 171).

Poinçon individuel de fondeur·euse
(OCMP, article 172 alinéas 1+2)
Les produits de la fonte, destinés à l’essai ou à la vente provenant de titulaires d’une autorisation individuelle de fondeur·euse doivent être munis du poinçon individuel de fondeur·euse.
Le poinçon individuel peut représenter une image, des lettres ou un nom; en général, il sera identique au poinçon de maître. Il n’est pas prescrit de forme spéciale, mais le terme «FONDEUR» ne doit pas y figurer (différence par rapport au poinçon de la patente de fondeur·euse).
L’image du poinçon insculpé sur les lingots de récupération doit mesurer au moins 5 mm dans sa plus petite dimension.
La durée de validité du poinçon individuel de fondeur·euse est de 20 ans; pour les titulaires d’un poinçon de maître, elle est limitée à la durée de validité dudit poinçon. Elles sont renouvelables.
L’autorisation individuelle de fondeur·euse est octroyée, sur demande, par le Bureau central.
Pour l’enregistrement du poinçon individuel de fondeur·euse, les dispositions concernant le dépôt d’un poinçon de maître sont applicables par analogie (OCMP, chapitre 4).
Dans l’exercice de son activité commerciale, le titulaire de l’autorisation individuelle de fondeur·euse doit se conformer strictement aux dispositions de la loi et des prescriptions d’exécution, ainsi qu’aux instructions spéciales du Bureau central, et éviter tout ce qui pourrait inciter des tiers à commettre une infraction.
Le titulaire de l’autorisation individuelle de fondeur·euse n’est pas autorisé à fondre pour des tiers. Seul·es les titulaires de la patente de fondeur·euse peuvent effectuer cette opération.

Réalisation d’alliages
La fonte des métaux précieux offre la possibilité de créer des alliages en mélangeant différents métaux pour obtenir les propriétés désirées.
La pureté d’un alliage est exprimée en pourcentage en poids du métal précieux pur dans l’alliage. Par exemple, l’argent 925 signifie que l’alliage contient 92,5% d’argent pur et 7,5% d’autres métaux, en l’occurrence du cuivre.
Le métal pur est généralement acheté sous forme de grenaille et fondu dans un creuset. Lors de la fonte, le métal le plus léger se retrouve au fond tandis que le métal le plus lourd se positionne au-dessus. Cette disposition facilite le mélange des métaux, permettant ainsi au métal le plus lourd de fondre et de traverser le métal plus léger grâce à la gravité.