CÉRAMIQUE

Constitution des argiles.

Les argiles plastiques ordinaires sont la base essentielle de tous les produits céramiques, autres que la porcelaine dure. Leur importance industrielle est donc considérable, et pourtant on ne savait à peu prés rien sur leur constitution chimique. le me suis proposé de combler cette lacune.

J’ai pu établir que l’argile n’était pas, comme on le supposait, un mélange indéterminé et essentiellement variable de silice, silicates d’alumine et alumine, mais bien un composé parfaitement défini, répondant, comme M. Schlœsing l’avait déjà montré pour le kaolin, à la formule

mêlé à des proportions variables de sable quartzeux. Dans les argiles plastiques, ce silicate d’alumine est cristallisé en minces lamelles agissant énergiquement sur la lumière polarisée quand on les regarde par la tranche; dans les halloysites, qui ont les mêmes propriétés chimiques, le même composé semble amorphe. Cette différence doit provenir de ce que les unes se sont formées en présence d’eau liquide qui a pu servir de véhicule à la cristallisation, tandis que les autres se seraient formées en présence de vapeur d’eau.

L’argile et le kaolin sont deux variétés allotropiques d’un même composé, qui se distinguent entre autres par les températures différentes auxquelles elles perdent leur eau. On sait du reste qu’il existe deux variétés cristallisées de ce composé : la kaolinite et la levériérite qui se séparent nettement par leurs propriétés optiques ; les argiles proprement dites pourraient bien être identiques à la levériérite comme le kaolin l’est à la kaolinite.

Pour caractériser les argiles, j’ai étudié l’action de la chaleur en enregistrant photographiquement les lois de leur échauffement. La fig. 22 est la reproduction des clichés ainsi obtenus.

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Les halloysites et les argiles, par échauffement rapide, perdent leur eau hygrométrique avant 290°; leur eau de combinaison entre 600° et 700° (depuis 5oo° quand réchauffement est lent); enfin elles dégagent à 900° (plus bas si réchauffement est lent) une quantité considérable de chaleur et à partir de ce moment leur alumine est devenue insoluble dans les acides.

J’ai appliqué la même méthode d’examen à d’autres silicates d’alumine moins importants : pyrophyllite, allophane, stéargilite, et aux différents hydrates de l’alumine ; alumine précipitée, bauxite, etc.

J’ai fait des essais, infructueux jusqu’ici, pour reproduire artificiellement l’argile. En décomposant par dialyse une solution de silicoaluminate de soude dans un excès de soude caustique, j’ai obtenu une masse blanche exempte d’alcalis, mais ne présentant, sous l’action de la chaleur, aucune des propriétés caractéristiques des argiles.

Constitution des marnes.

On avait toujours admis, sans preuve directe il est vrai, que les marnes et calcaires marneux étaient constitués par des mélanges d’argile et de calcaire. Mes études sur le ciment m’avaient montré que, dans les marnes, le rapport de la silice à l’alumir» est bien plus élevé L. C. - io

que celui que j’avais trouvé pour les argiles véritables, et, cependant, il n’y a jamais dans ces matières de sable quartzeux dont la présence aurait pu élever la teneur en silice.

Pour élucider cette question, j’ai enlevé le calcaire par l’acide acétique, et reconnu que le résidu obtenu ne présente aucun des caractères de l’argile; il est souvent très bien cristallise, généralement assez homogène et d’une nature très variable suivant la provenance des calcaires marneux. Les analyses que j’ai faites d’un certain nombre de ces silicates viennent se grouper autour de trois types bien différents :

Un silicate d’alumine hydraté assez complexe, mais ne renfermant pas d’alcalis;

Un silicate d’alumine hydraté renfermant de la potasse et se rapprochant par sa composition de la bravaisite ;

Un silicate de magnésie hydraté très pur répondant exactement à la formule

aSiO*, MgO, o,5H*0.

Sur la dilatation des différentes variétés de la silice.

Un des problèmes les plus délicats de la Céramique est la réalisation de l’accord des pâtes et des couvertes. Cet accord, très facile à obtenir avec la porcelaine, est au contraire à peu près impossible à obtenir avec la faïence fine. J'ai pensé que la raison de cette anomalie devait tenir à quelques particularités de la dilatation des éléments des pâtes céramiques. Les deux plus importants de cés éléments sont : d’une part, l’argile ; d’autre part, la silice, qui est employée tantôt à l’état de sable quartzeux, tantôt à l’état de silex broyé.

L’argile présente une dilatation régulière et assez faible, dont la seule particularité est de croître de moins en moins rapidement à mesure que la température s’élève, tandis que celle des verres cjui constituent les couvertes croît de plus en plus rapidement.

Toutes les variétés de silice, au contraire, sauf la silice amorphe, présentent des anomalies considérables qui n’avaient pas été reconnues jusqu’ici. Mes mesures ont été faites par la méthode photographique, sur des tiges de ioo œm . Les pointés étaient faits au ^ de millimètre.

Les courbes ( fig . 22) doflnent les résultats relat On voit qu’à 570° le quartz éprouve, dans toutes s accroissement brusque qui est la cause des rupti résultant de l’action de la chaleur sur ce corps. Au

dilatation devient négative; le quartz se contracte que la température s’élève.

Les autres variétés de silice cristallisée, calcedoin sentent des anomalies semblables, comme le moi

outre que par la seule action de la chaleur la caler e transformation profonde, qui en modifie complets s, comme le montre la courbe relative à la calcédoin

;és de la silice donnent immédiatement Pexplicatio re de faits observés depuis longtemps dans la fabr ;s céramiques, mais qui semblaient échapper à tout ;cord de la pâte et de la couverte est facile dans 1

porcelaine et impossible dans la faïence, parce que, dans le premier cas, une demi-fusion a fait passer tout le quartz à l’état de silice amorphe, ce qui n’a pas lieu dans le second cas. La manière différente de se Comporter du quartz et du silex dans la pâte de faïence, l’influence de la température de cuisson, ont leur explication dans les mêmes anomalies de la dilatation.

Polarisation rotatoire du quartz.

Après avoir constaté que le quartz, sous l’action de la chaleur, éprouve à 570° une augmentation brusque et réversible dans ses dimensions linéaires, j’ai pensé qu’il serait utile, pour démontrer l’existence d’une véritable transformation allotropique, d’établir que les autres propriétés physiques éprouvent également, à la même température, une variation brusque. Une première série d’expériences ayant porté sur la polarisation rotatoire ont confirmé ces prévisions. A 570° la polarisation rotatoire change brusquement d’une quantité qui est égale à 4,3 pour 100 de sa valeur à 0°.

Cette transformation allotropique du quartz présente cette particularité curieuse, dont on ne connaissait pas encore d’exemples, que les deux états différents du quartz appartiennent au même système cristallisé et possèdent tous deux la polarisation rotatoire; les paramètres du cristal éprouvent seuls un léger changement.

Les mesures de polarisation ont porté sur un intervalle de température de iooo 0 et sur des longueurs d’onde variant de X = 656 à X = 279, c’est-à-dire comprenant toute l’étendue du spectre visible et ultra-violet. Les principaux résultats des expériences relatives aux radiations visibles sont résumés dans les courbes ci-dessus (Jig. 24).

On peut représenter très exactement ces résultats par des formules indépendantes de la longueur .d’onde :

De o° à 570°. pt = po t -t-

A 570°. Ap = o,o 43 p 0

De 5 7 o» à 1000". p, = p, [0,i65 + ((- 5 7 o")]

les angles de rotation sont rapportés à une épaisseur de i mm à o°.

Sauf pour la radiation ultrâ-violette, les écarts entre le calcul et l’observation n’atteignent pas o°, 2.

Variation de la biréfringence du quartz, de la barytine et du disthène. (En commun avec M. Mallard.)

Ces expériences ont été entreprises pour vérifier l’existence d’un changement brusque dans la biréfringence du quartz à la température de 570°, que permettaient de prévoir mes recherches antérieures sur la dilatation et la polarisation rotatoire de ce corps. Les mesures ont été faites par la méthode photographique en utilisant les franges de Fizeau et Foucault. Les pointés sur les clichés étaient faits au ^ de millimètre. L’étendue du spectre utilisé s’étendait de X = 589 à X = 390.

L’ensemble des résultats de nos expériences pour les différentes longueurs d’onde est exactement représente par les formules suivantes qui donnent la différence A des indices principaux :

Dec" à 570".... ïo b A = 878,2 — o,o 9 igf—0,000184 a, 68+ 0,000721)

De 5 7 o°à 1000". 10*A = ^743,2 + 10, 36 [1 h- 0,0000765(1 — 670)].

Nous avons ensuite utilisé les appareils installés pour ces expériences à faire des études semblables sur la biréfringence de la barytirie et du disthène. La variation de la biréfringence de ces corps avec la température suit des lois beaucoup plus simples que dans le cas du