Au sujet de cuivre

Au sujet du cuivre

welders and artists
copper scultpture
copper art

Dans cette partie on discutera les raisons qui font que le cuivre et ses alliages sont les meilleurs matériaux à utiliser en sculpture, puis on traite les sujets techniques, en particulier celles qui concernent la sélection des alliages, les techniques de coloration chimique, et les finis.

A. Pourquoi utiliser du cuivre et procédés de transformation
B. Principaux procédés utilisés en sculpture
C. Alliages de cuivre
D. Propriétés
E. Coloration
F. Techniques de coloration chimique
G. Finis

A. Pourquoi utiliser du cuivre et techniques d’utilisation

Plusieurs raisons font que le cuivre et ses alliages sont les meilleurs matériaux à utiliser en sculpture. D’abord, parce qu’ils peuvent prendre n’importe quelle forme, ce qui permet ainsi une multitude de créations artistiques. Les pièces en cuivre peuvent être assemblées mécaniquement
à l’aide de boulons ou de soudures, ce qui permet la réalisation d’œuvres de grandes dimensions. Deuxièmement, parce qu’on peut donner au cuivre une grande variété de finis pour obtenir la texture désirée. On peut travailler le cuivre pour mettre en valeur les plus infimes détails apparaissant à la surface. Enfin, le cuivre résiste à la corrosion. Il vieillit superbement bien et ne rouille pas. On sait que les sculptures en cuivre peuvent durer mille ans. Les autres matériaux n’ont pas cette gamme de propriétés du cuivre ni sa flexibilité dans les procédés de l’assemblage,
de la finis et de la coloration, facteurs importants de la fabrication et réalisation d’une sculpture ou d’un autre œuvre artistique.

Le cuivre est un métal malléable brun rougeâtre se trouvant dans la nature sous forme de minerai cuprifère pouvant être raffiné. Le cuivre est difficile à couler sans l’ajout d’autres métaux qui ralentissent son taux d’oxydation et améliorent la coulée du métal fondu. Les alliages de cuivre (matières obtenues à partir d’un mélange de cuivre et d’autres métaux) sont donc utilisés pour la sculpture. Le cuivre mélangé à l’étain forme le bronze, alors que le cuivre mélangé au zinc produit le laiton.

Il est à noter que presque toutes les sculptures en métal fondu sont souvent appelées des bronzes, sans égard aux métaux entrant dans leur composition.


B. Principaux procédés utilisés en sculpture

Il existe plusieurs façons de fabriquer les bronzes. Ces façons incluent les suivants:

1. Assemblage mécanique – Assemblage des éléments en métal par boulonnage, sertissage, matriçage ou rivetage.
2. Soudure – Procédé d’adhésion à haute température par fusion de métaux de base avec ou sans l’ajout d’un métal d’apport.


a welder at work

3. Brasage – Procédé d’assemblage à température de fusion inférieure à celle des pièces à réunir à l’aide d’un métal d’apport non ferreux.
4. Soudure – Procédé d’assemblage à température relativement faible à l’aide d’un métal d’apport à brasure.

artists at work

5. Technique de la cire perdue – Procédé courant de fabriquer les bronzes, mais un qui est composé des procédés qui ont besoin d’une explication.

La coulée à la cire perdue pour la création d’une sculpture est un procédé utilisant un modèle en cire de l’objet à reproduire. Après avoir fondu,
le modèle en cire disparaît pour permettre au métal en fusion de prendre la forme de l’objet. Ce procédé se déroule en plusieurs étapes.

Étape 1: L’artiste façonne la pièce originale de dimension réelle afin qu’elle devienne une sculpture en bronze.

a large-scale sculpture

Étape 2: Un moule en caoutchouc est fait à partir de la pièce originale. Le moule peut aussi être fait en cire ou en mousse de polystyrène. Un composé de caoutchouc liquide est ensuite versé sur la pièce originale afin de saisir les moindres détails sur la surface.

a rubber mould

Étape 3: Une fois le caoutchouc durci, la pièce originale est retirée et la cire fondue est alors versée dans le moule en caoutchouc afin de reproduire l’originale. Ceci est le double en cire qui sera fondu ou « perdu » plus tard.

Étape 4: Des barres de cire sont ajoutées au double en cire afin de former les tiges de coulée qui consistent en canaux vides permettant la distribution du métal fondu à travers le moule pour former la sculpture.

a large cast-sculpture made out of copper

Étape 5: Le double en cire doté de ses tiges de coulée est ensuite recouvert d’une épaisse couche de barbotine de céramique et de stuc. Ceci forme une coquille protectrice solide autour du double. À ce stade-ci, il peut être difficile de distinguer le véritable objet d’art.

copper art pieces

Étape 6: La coquille en céramique est chauffée à la vapeur jusqu’à ce que le double en cire soit fondu, laissant un moule creux. La coquille est ensuite préparée pour l’étape de la coulée.

Étape 7: Le métal en fusion est alors versé dans la coquille en céramique. Il épouse les formes du moule afin de créer la sculpture. Une fois la coquille refroidie, les tiges de coulée sont retirées et la coquille est détruite afin de dévoiler l’objet d’art. Cette pièce est toujours unique, car le moule ayant servi à sa réalisation doit être détruit dans le procédé.


artists at work

Étape 8: À l’étape finale, il s’agit de restaurer la texture originale de la pièce et de polir sa surface ou encore d’y ajouter une patine, selon le
désir de l’artiste.
an artist


C. Alliages de cuivre

Les alliages de cuivre sont des substances métalliques composées de cuivre et d’un ou de plusieurs métaux. Les alliages de cuivre peuvent contenir du zinc, de l’étain, du nickel et du plomb pour former les bronzes et les laitons. Les alliages de cuivre et d’étain forment les bronzes
alors que les alliages de cuivre et de zinc produisent les laitons. En fait, le terme « bronze » est utilisé pour décrire toute une gamme d’alliages
de cuivre, même s’il ne contient pas d’étain.

a statue

Voici le nom commun des alliages de cuivre ainsi que leur couleur lorsqu’ils sont oxydés :

Groupe A : Cuivre

Si la matière brute est constituée de plus de 99 % de cuivre, elle est considérée pure. L’alliage n° C11000 est composé de cuivre pur
à 99,99 %. D’autres alliages spécialisés dans cette gamme, tels que l’alliage n° C10500 composé de cuivre exempt d’oxygène et d’argent,
sont composés de cuivre à 99,95 % et d’infimes quantités d’argent et d’oxygène. Les alliages de cuivre spécialisés ne sont pas utilisés dans
la création de sculptures ou autres applications courantes, comme l’architecture ou la production de tubes. Ces alliages prennent une patine
brun rougeâtre à vert-de-gris.

cast hands made out of copper

Groupe B : Bronze architectural et laitons courants

Les alliages suivants sont communément appelés bronzes architecturaux même si, techniquement, ils ne sont pas en bronze. Leur couleur
peut varier considérablement, passant du rouge au jaune et de l’argent au blanc, à cause de la quantité de cuivre qu’ils renferment –
de 57 à 90 % – et de leurs éléments associés : zinc ou nickel. Techniquement, on devrait plutôt parler de laitons que de bronzes puisque
plusieurs de ces alliages renferment du zinc comme élément principal supplémentaire. Ceci peut alors porter à confusion.

Bronze commercial

(alliage n° C22000) patine variant du brun au vert-de-gris

Laiton rouge

(alliage n° C23000) patine variant du brun chocolat au vert-de-gris

Laiton d’emboutissage

(alliage n° C26000) jaunâtre, vert-de-gris

Alliage Muntz

(alliage n° C28000) variant du rouge brunâtre au gris-brun

Bronze architectural

(alliage n° C38500) brun-roux à brun foncé


Group C: Bronze statuaire

an artist working outside

Ces alliages sont très spécialisés. Il existe des alliages de bronze utilisés pour le moulage de statues et de sculptures. Le bronze au silicium (alliage n° C87300), renferme 94 % de cuivre, de 3,5 à 4,5 % de plomb et 3 % de zinc, de fer et d’autres alliages. Il s’agit d’un bronze courant
pour la coulée de statues. D’autres bronzes au silicium peuvent également être utilisés pour ce type de coulée. Les deux autres alliages sont utilisés principalement pour les intérieurs architecturaux et les travaux de toitures où la couleur unique et le rendement du cuivre sont exigés.

an artist and a large sculpture

Bronze au silicium

((alliage n° C87300) brun-roux à gris-brun finement marbré

Maillechort

(alliage n° C74500) gris-brun à gris-vert finement marbré

Maillechort au plomb

(alliage n° C79600) gris-brun à gris-vert finement marbré

Les expressions suivantes désignent certains métaux et aux procédés utilisés pour obtenir ces alliages :

Bronze désigne généralement le bronze commercial, le laiton rouge, l’alliage Muntz, le bronze architectural et les bronzes au silicium.

Bronze blanc désigne généralement les maillechorts.

Bronze jaune est une expression couvrant les autres alliages.

Bronze statuaire décrit les surfaces variant du brun au noir oxydées naturellement ou chimiquement.

a public work of art

Bronze vert désigne les patines naturelles ou artificielles.


D. Propriétés

Les trois principales propriétés qui rendent les bronzes au silicium et les autres alliages de cuivre particulièrement attrayants pour la sculpture
et l’art sont la maniabilité, la force et la résistance à la corrosion.

1. La coulabilité et la maniabilité

Les bronzes au silicium sont faciles à faire fondre et à travailler. Ils retiennent bien la chaleur permettant ainsi au métal en fusion de remplir
toutes les fissures, crevasses et autres petits détails, tels que les motifs en surface et les reliefs. Les détails peuvent être aussi infimes que
des empreintes digitales. Ces bronzes peuvent reproduire tous les détails que les artistes intègrent à leurs œuvres. De plus, une fois formés,
ils sont faciles à manier et à travailler dans quelque état que ce soit, même à une température fraîche. Ces alliages sont faciles à assembler
soit mécaniquement ou par des procédés comme la soudure, assurant ainsi des joints très solides. Ceci permet la réalisation d’œuvres d’art de grande taille.

a public sculpture of a woman on a bench

2. Robustesse

Une fois formés, les alliages sont très robustes. Ils permettent alors de réaliser des œuvres durables. Il existe des sculptures en bronze âgées
de plusieurs milliers d’années dont le bronze n’a subi que peu de détérioration. Comparativement à d’autres matériaux, le poids relativement léger du bronze est un avantage marqué pour les alliages de cuivre en termes de coûts et de temps nécessaire à la production. La force du bronze signifie également que les œuvres sont moins susceptibles au vandalisme ou d’être endommagées par moyen mécanique, à moins que les dommages ne soient causés délibérément.


3. Résistance à la corrosion

La résistance à la corrosion est la clé de la durabilité d’une pièce en cuivre et alliages. Tous les cuivres se recouvrent d’une patine durable
une fois exposés aux conditions atmosphériques. Les sculptures érigées à l’extérieur dans les villes et qui sont devenues très brunes ou
noires démontrent ainsi la façon dont les alliages se protègent contre les attaques de la pollution et d’autres contaminants en suspension dans
l’air.

La patine du cuivre est très tenace, durable et efficace. Si cette dernière est formée correctement, elle protégera l’alliage sous-jacent tant
qu’elle sera intacte. La patine ne s’efface pas et ne peut être enlevée facilement. La couleur qu’elle acquiert avec le temps fait partie de sa
beauté. La patine poursuivra lentement sa maturation pendant toute la durée de vie de la statue.


E. La coloration

Comme il est mentionné précédemment, le cuivre et ses alliages sont des métaux relativement actifs qui ont tendance à s’oxyder lorsqu’ils ne
sont pas protégés. Après plusieurs années, et dans la majorité des cas, l’exposition aux conditions atmosphériques entraîne la formation d’une patine protectrice naturelle de couleur vert-de-gris. Comme le cuivre et ses alliages peuvent prendre une vaste gamme de couleurs, on peut activer leur vieillissement climatique naturel en utilisant des produits chimiques ou encore on peut préserver leurs couleurs vives naturelles en
leur appliquant plusieurs couches d’un agent protecteur transparent. Il est à noter, toutefois, que ces traitements ne peuvent protéger l’œuvre pendant toute la durée de sa vie. Dans la plupart des cas, il est nécessaire de faire un entretien régulier des œuvres, ce qui peut être difficile
pour celles dont la longévité peut s’étendre sur des centaines d’années.

eroded copper

Le vieillissement naturel est le résultat du mélange de composés sulfurés en suspension dans l’air avec la vapeur d’eau, formant des
acides qui réagissent à la surface du cuivre. Dans les régions côtières et industrielles, la patine naturelle prend habituellement entre cinq et
sept ans à se former. Dans les régions arides où l’air est plus sec, il peut ne jamais se former de patine naturelle. Éventuellement, le
vieillissement naturel donne une apparence uniforme. Ces patines naturelles sont alors connues comme finis pour le moulage de statues ou encore, finis oxydés.

Les enduits de recouvrement peuvent être soit transparents ou opaques. Les enduits transparents préservent les couleurs distinctes
des alliages de cuivre alors que les enduits opaques donnent une couleur particulière, autre que les couleurs naturelles existantes.

Dans plusieurs cas, ces couleurs et traitements peuvent rendre l’objet d’art spectaculaire. Ces traitements sont utilisés pour des œuvres qui seront exposées à l’intérieur où les effets climatiques ne nuiront pas aux traitements qui seront alors plus efficaces et durables.


F. Techniques de coloration chimique

an artist working on a large-scale sculpture

Les bronzes reçoivent souvent une coloration finale par application d’agents chimiques. Le temps, la température, la préparation de la surface
et l’humidité sont des facteurs qui peuvent avoir un effet sur la coloration chimique. On utilise des agents chimiques pour accélérer le
vieillissement naturel du métal lorsqu’il est exposé aux intempéries.

a large sculpture

Par coloration chimique, le métal en surface est transformé en pellicule protectrice, généralement un oxyde ou un sulfure du métal. On peut
aussi préparer un composé chimique. Ces traitements de conversion produisent les patines et les finis servant à la fabrication de statues.

Ces patines, aussi connues sous le nom de « vert antique », sont réalisées à l’aide de traitements au chlorure d’acide ou au sulfate d’acide.
Les patines appliquées chimiquement peuvent, toutefois, manquer d’adhésion, tacher les matériaux adjacents ou manquer d’uniformité de
couleur sur de grandes surfaces.

Les traitements suivants sont utilisés pour obtenir les couleurs souhaitées.

Chlorure d’ammonium - Une solution saturée de sel d’ammoniac commercial est appliquée soit au pinceau ou au pistolet. Plusieurs couches peuvent être nécessaires.

Acide chlorhydrique au chlorure de cuivre - Ce traitement est appliqué au fusil, au pinceau ou par grenelage.

Sulfate d’ammonium - Cette technique exige de six à huit couches appliquées au pistolet.

Les finis statuaires (oxydés) ont aussi des couleurs pâles, moyennes ou foncées selon la concentration des solutions chimiques de coloration
et le nombre de couches appliquées. Des solutions aqueuses renfermant de deux à dix pour cent de sulfure d’ammonium, de sulfure de
potassium ou de sulfure de sodium sont appliquées au tampon ou au pinceau sur les surfaces à traiter, produisant un fini statuaire (oxydé)
variant du pâle au foncé. Un prétraitement à l’oxyde peut améliorer l’adhérence de l’agent chimique. La patine finale est obtenue par estompage
et polissage à la main.

2 artists working on a large-scale sculpture


G. Finis et textures de surface

Bien que la coloration et le patinage de la surface soient les caractéristiques les plus visibles d’une sculpture de bronze, la texture même du matériau est un élément clé de l’œuvre.

a copper animal sculpture
another view of a copper sculpture of an animal

Il existe plusieurs façons de travailler la surface d’une sculpture. Une texture telle qu’un dessin, une surface maroquinée, une spirale ou
encore un motif peut être intégrée à la pièce originale qui deviendra le modèle du moule. Ces espaces vides seront remplis de métal en fusion
au moment de la coulée et, une fois terminée, la sculpture aura intégré les formes désirées à la surface.

On peut également travailler la surface à l’aide d’outils ou de dispositifs. Cette technique n’est toutefois pas souvent utilisée, car il y a risque d’endommager la surface de la pièce coulée et il est plus difficile de réaliser le motif désiré avec un outil.

La technique qui permet le mieux d’obtenir une belle patine est le polissage. Ce dernier peut être très efficace pour lisser et polir la surface
afin d’obtenir la texture désirée, même si cette technique est généralement plus facile à réaliser sur les pièces plus petites et moins détaillées.

a copper sculpture