Technologies : alliages, dorures et usages de l'or

Avant de nous occuper des différentes utilisations, commerciales ou non de l'or, arrêtons-nous quelques instants aux alliages que l'on peut obtenir avec ce métal. Tous ne sont pas utilisés, mais beaucoup de recherches ont été faites à ce sujet et nul doute que l'on en trouvera l'usage...

Thaïlande, statues de Bouddha en or. © Engin_Akyurt Pixabay, DP

Les alliages binaires

• Avec le cobalt : on peut obtenir des solutions solides jusqu'à 42 atomes pour cent de cobalt par trempe d'alliages liquides.
• Avec le mercuremercure : en général 15 atomes de mercure pour cent. Dans un alliage à 18 atomes pour cent, la maille se dilate de 1,29 % et peut casser.
• Avec l'aluminiumaluminium : il existe plusieurs alliages avec la famille de l'aluminium comme Au-Al₂ Au-Ga₂ ou encore Au-In₂. Dans l'alliage avec l'aluminium, la distance internucléaire est de 2,338 angströms, soit une distance nettement plus petite que la somme des rayons atomiques qui est de 2,87 pour une coordinencecoordinence de 12 et de 1 pour une coordinence de 8.
• Avec le plombplomb : l'alliage Au-Pb₂ devient supraconducteursupraconducteur à 4,4 K. Une phase Au-Pb₃ de densité 12,8 g/cm³ résulte d'une réaction péritectique au voisinage de la température eutectiqueeutectique de 215 °C. On emploie un alliage Au10-Pb90 pour le soudage sur germaniumgermanium.
• Avec le bérylliumbéryllium : dans le système Au-Be, il y a sept phases connues mais les solubilités sont très très faibles : 0,2 at de Be pour cent de Au ou, dans le sens inverse, 0,25 atome pour cent de Au dans Be.
• Avec l'étainétain : on peut préparer des alliages par voie électrochimique et le composé AuSn₄ devient supraconducteur à 2,38 K.
• Avec l'antimoineantimoine : on emploie un alliage Au-Sb à 1 atome pour cent de Sb pour le soudage sur germanium.
• Avec le zinczinc : on a pu obtenir des dépôts d'alliages par voie électrochimique à partir de bains aqueuxaqueux mixtes et on peut obtenir la même chose avec le chromechrome.

Ceci peut paraître assez mystérieux et même ésotérique à certains mais il faut savoir que c'est de la recherche fondamentale que quelquefois l'on débouche sur quelque chose de très intéressant... En plus, c'est une recherche passionnante en métallurgie !

Les alliages ternaires

On a quelques diagrammes ternaires avec l'or pour les groupes suivants, par exemple : Au-Ag-Si ou Au-Ag-Zn ou encore Au-Cd-Cu et on a pu obtenir une diffusiondiffusion d'or dans le composé Bi₂Te_3.

Technologies et usages de l'or

L'or est un élément indispensable à toutes les nanotechnologiesnanotechnologies.

Joaillerie, bijouterie, horlogerie, médaille : le métal que l'on utilise pour la joaillerie doit en principe être anticorrosif et dur et malgré tout malléable. Il doit également posséder un bel aspect (une jolie couleurcouleur). L'or qui, en fonction des propriétés requises, entre autres, la duretédureté, est allié avec d'autres métauxmétaux - par exemple le cuivrecuivre et l'argentargent - est très approprié à cet effet.

Montre gousset en or.

On exprime la plupart du temps le pourcentage d'or en caratscarats : 24 carats représente de l'or pur à 100 %. De l'or à 18 carats et à 14 carats, que l'on utilise généralement pour de la joaillerie, comprend respectivement 75 et 58,5 % d'or. L'or jaune fréquemment utilisé contient 75 % d'or, 12,5 % d'argent et 12,5 % de cuivre. On utilise également de l'or blanc, c'est-à-dire de l'or mélangé avec le nickelnickel (15 %) peu coûteux ou avec le palladiumpalladium (12 %) beaucoup plus coûteux.

Pour des bijoux moins coûteux, on applique une mince couche d'or sur un métal non noble (on parle alors d'un « plaqué »). On utilise également de « l'or anglais », un alliage d'or avec 40 % de cuivre et de 12 à 20 % d'argent.

Des alliages uniquement avec du cuivre sont de couleur rose-rouge, avec de l'argent, ils sont de couleur jaune et avec du zinc, ils sont verts.

Les bains d'électrolyse

Les bains d'électrolyseélectrolyse thermostatés et agités utilisent le cyanure d'or en solution - KAu(CN)2 à 68,2 % - pour des dépôts d'une épaisseur dépassant le micromètremicromètre. La dilution du bain et le courant électriquecourant électrique continu appliqué entre l'anodeanode et la cathodecathode permettent de contrôler le dépôt. Les procédés développés ont des vitessesvitesses de dépôt de l'ordre de 10 µm/h. Procédés utilisés pour les contacts et pour la réalisation de circuits.

Contacts électriques

Des contacts électriques dans des appareils de mesure de précision, dans des relais, etc. doivent posséder une résistancerésistance élevée à la corrosioncorrosion et une bonne électroconductibilité. Pour cette raison, on utilise des métaux dorés ou des alliages contenant environ 40 % d'argent.

Contacteur en or. 

L'odontologie et l'or

Lors de la rénovationrénovation du Conservatoire national des arts et métiers, à Paris, une fouille a été ouverte dans l'église Saint-Martin-des-Champs. Mme Catherine Brut de la Commission du Vieux de Paris et son équipe ont découvert un cercueil en plomb qui renfermait un squelette. Une plaque gravée donne l'état civil du défunt : un Abbé de Saint- Martin-des-Champs, décédé le 23 juillet 1781, à l'âge de 68 ans 7 mois 15 jours. La présence d'un fil d'or, reliant entre elles trois dents mandibulaires, a été remarquée d'emblée, évoquant de nombreuses questions sur les habitudes et l'hygiène des Parisiens du XVIII^e siècle.

Ligature de fil d'or sur l'abbé.

La matièrematière d'une couronne doit répondre à des exigences élevées. Elle doit être dure, elle ne peut subir de corrosion, elle ne peut être à l'origine d'aucune toxicitétoxicité, elle ne peut ni se dilater ni rétrécir lors de la consommation d'aliments ou de boissons chauds ou froids. Elle doit aussi être raisonnablement esthétique.

Pour des couronnes dentaires, on utilise un alliage constitué par de l'or (de 65 à 85 %), de l'argent (de 10 à 15 %), du platineplatine (de 1 à 10 %), du cuivre (de 0 à 10 %), du palladium (de 1 à 4 %). Parfois, on ajoute une petite quantité de zinc. Une variante moins coûteuse concerne un alliage constitué par de l'or (de 40 à 60 %), de l'argent (de 23 à 35 %), du cuivre (de 10 à 12 %), de l'étain (de 0 à 5 %), du palladium (de 3 à 10 %) et du platine (de 0 à 2 %).

L'or dans le domaine thérapeutique

Pour le traitement des rhumatismes, on utilise des médicaments qui stimulent la formation d'anticorpsanticorps. On utilise pour cela de l'or métallique dans une solution colloïdale et des composés d'or à titre d'aurothioglucose (C₆H₁₁O₅SAu) et d'auronofine. L'or colloïdal est utilisé en antiseptiqueantiseptique (par injection) lors d'infections aiguës, ulcères par exemple, mais peut avoir des effets irritants sur les articulationsarticulations. En tous les cas, l'or n'a pas les vertus curatives magiques qu'on lui attribuait ni d'ailleurs la toxicité qu'on lui attribua par la suite !

Autres applications (pur ou alliage)

L'or en feuille, par exemple pour la dorure de livres (dosdos ou tranche) : un kilogrammekilogramme d'or peut être aminci par laminagelaminage à un point tel que l'on obtient une surface correspondant à deux terrains de tennis (500 m²).

Dorure à la roulette ou au fer, reliure. 

Il existe trois types de feuilles d'or : l'or libre, l'or collé et l'or en rouleau

• L'or libre : un livret est monté en plaçant chaque feuille d'or entre deux feuilles minces de papier rouge. Le doreur peut utiliser une palette à dorer afin de retirer les feuilles une à une du livret. On peut utiliser ce type d'or pour la méthode de dorure à l'huile ainsi que dorure à l'eau.

Feuilles d'or pour dorure. 

• L'or collé : la feuille d'or collée se maintient sur le papier de soie par un processus de pressionpression. La feuille demeure sur le papier de soie jusqu'à ce qu'elle soit pressée sur la surface prévue. Cette forme de feuille d'or est utilisée pour les travaux extérieurs.
• L'or en rouleau : il est utilisé pour la technique de pose à la mixtion sur des surfaces planes. Sensible à l'humidité, il doit être entreposé avec soin dans une pièce à température moyenne avec une humidité de 80 % et protégée d'une pellicule plastiqueplastique.

Aigles, Moyen Âge. Miniature à l'or. 

La dorure, un art délicat

Voici un résumé des techniques employées :

• La technique employée au Moyen Âge pour dorer l'argent ou le cuivre est celle de la dorure à l'amalgameamalgame : l'or est mélangé à une faible quantité de mercure pour former l'amalgame, posé à la brosse sur la surface à dorer. Le passage au feufeu permet l'évaporation du mercure et l'adhésion de la dorure, qui est ensuite polie.

Dorure, restauration.

• La dorure à la détrempe traditionnelle sur boisbois. Elle donne les résultats les plus fins : 17 opérations successives sur un bois dégraissé. L'encollageencollage est suivi de deux couches de préparation et de traitement du bois. Vient ensuite l'apprêtapprêt de blanc. Puis le rebouchage, le ponçage et l'adoucissage. Les gorges et les sculptures sont dégagées d'un excès d'apprêt, suivent le dégraissage et le nettoyage du support avec une éponge douce puis l'essuyage. Le prélage, opération de lissage, anciennement réalisé avec une prèle, maintenant avec du papier abrasif très fin. Vient ensuite le coucher du jaune. Cette teinte, légère, sert de fond. L'égrainage : on ponceponce le jaune pour enlever toutes aspérités. Puis le coucher de l'assiette : une pâte de couleur jaune, rouge ou noire pour l'argent et l'or blanc, suivi du frottage à l'aide d'une brosse dure appelée « chienchien d'assiette ». Cette opération lustre l'assiette sur les parties devant rester mates.
• La dorure proprement dite : les feuilles sont disposées dans un carnet de huit centimètres de coté ; elles sont très fragiles (épaisseur 0.1 et 0.8 microns). Les couleurs diffèrent selon la teneur en or pur. Blanc : 12 carats, vert : 16 carats, jaune : 22 carats. On prélève la quantité de feuilles pour le travail. Puis on mouille la surface à dorer avec un pinceau. La feuille d'or est coupée aux dimensions voulues. Elle est posée sur le bord de la partie mouillée et en soufflant très légèrement, elle s'étend seule sur le support ; on lui fait épouser les formes en tapotant légèrement à sec. Les feuilles ne doivent pas présenter de plis et sont placées bord à bord, le dessus ne doit jamais être mouillé, l'eau la tachant irrémédiablement. Puis se succèdent différentes opérations : le brunissage, le matagematage, le ramendage, le vermillonnage et le repassage.
• Quant à la dorure à l'huile, elle demande aussi une préparation minutieuse du support mais elle n'a pas la finesse d'une dorure à la détrempe ; par contre, elle est plus résistante et peut être employée à l'extérieur.

Broderie au fuseau fil d'or et cordonnet. 

Mais aussi...

• CatalyseurCatalyseur pour la préparation d'acideacide nitrique à partir de NH3 (allié avec Pt).
• FenêtresFenêtres : feuille appliquée sur le côté interne ; elle réfléchit le rayonnement infrarougeinfrarouge non désiré et la chaleurchaleur en été, et économise l'énergieénergie en hiverhiver. On l'utilise également dans l'astronautiqueastronautique.
• Filière dans l'industrie du textile, avec 30 ou 50 % de Rh ou de Pt).

Brocart XVIII^e en soie et fil d'or.

Mandala indien cousu en fil d'or.

• FusiblesFusibles pour fours (avec Pd).
• PigmentPigment pour cosmétiques.
• Plume de stylo (59 % de Au, 23 % de Cu, 14 % de Ag, 4 % de Zn).
• Points de contact « bonding », dans un (micro)commutateurcommutateur intégré.

Bonding, contact d'un fil d'or sur un circuit imprimé MEB. 

• Réflecteur infrarouge, dans des satellites.
• Résistance normale (pour des unités d'enregistrement, avec Cr).
• SoudureSoudure pour appareils à vide poussé (avec 20 % de Cu).
• Teinture du verre (rouge, avec de l'or colloïdal).
• Thermo-élément (avec 35 ou 46 % de Pd).
• ThermomètreThermomètre de résistance (avec Mn).
• Verre solaire (couche superficielle).

Autres applications (composé)

• CéramiqueCéramique (peinture sur céramique ou porcelaine), sulforésinate de Au.

Filet d'or d'une assiette de Limoges. 

• Dorure (l'applicationapplication par voie galvanique d'une mince couche d'or sur des métaux) HAuCl_4.
• Médicament mordant utilisé lors d'une augmentation maligne de la teneur en eau de la cavité thoraciquecavité thoracique et de la cavité péritonéale et en présence d'eau dans des articulations enflammées HAuCl₄.
• Sensibilisateur en photographiephotographie bis (thiosulfato)aurate(I) de sodiumsodium.
• Teinture du verre Au₂(SeO₄)_3.
• Toner en photographie HAuCl_4.

Technologie spatiale, l'or cordon ombilical de l'espace.