ANALYSE ET DATATION DES MÉTAUX
L’analyse des métaux est basée sur une étude multifactorielle. Il s’agit davantage d’un test d’ancienneté que d’une réelle datation, même si certains éléments permettent de fournir des informations chronologiques. En fonction de la nature de l’alliage, bronze, argent, or, on couplera la microscopie électronique à balayage (MEB), le PIXE en faisceau extrait ou l’ICP/AES.
1 Étude > 3 phases
L’analyse d’un objet métallique comporte trois phases : étude de la composition du métal (éléments majeurs, mineurs et traces), détermination du degré de corrosion (profond ou superficiel) et identification de l’origine de la corrosion (naturelle ou artificielle).
Or, Bronze, Laiton, et autres métaux
La datation à proprement parler d’une œuvre d’art en métal n’est pas possible. Cependant, grâce à nos analyses scientifiques, nous pouvons authentifier et fournir un test d’ancienneté des objets métalliques. L’approche analytique est similaire pour le bronze (alliage de cuivre et d’étain), le laiton (alliage de cuivre et de zinc) et l’argent.
L’analyse de l’or et du fer nécessitera une méthodologie différente. Mais grâce à nos chercheurs et à des analyses en laboratoire, nous sommes capables de procéder à l’authentification et à la datation relative de toutes les œuvres d’art en métal.
Des techniques de précision
Microscopie électronique à balayage, test de thermoluminescence, analyse des éléments traces, degré de corrosion, interprétation des résultats, découvrons ensemble les procédés pour analyser des objets en métal.
CIRAM est leader en France et à l’étranger de la datation et de l’analyse des œuvres d’art depuis plus de dix-sept ans.
Composition du métal / éléments majeurs et mineurs
La première étape consiste à déterminer la composition chimique du métal. S’agit-il d’un bronze (alliage de cuivre et d’étain), d’un laiton (alliage de cuivre et de zinc), d’argent, de plomb ?
Pour cela, on va utiliser la microscopie électronique à balayage (MEB-EDX). La microstructure du métal apportera des indices sur les techniques de fabrication. La présence de dendrites, par exemple, est caractéristique d’un objet créé par une technique de fonte. Des inclusions aplaties et alignées seront le témoignage d’un travail de martelage.
Si l’étude des concentrations en cuivre, étain, zinc, plomb, n’est pas suffisante pour déterminer l’ancienneté d’un objet, elle peut s’avérer très utile pour établir sa modernité.
En effet, la présence d’aluminium, de phosphore, de chrome ou de manganèse (à partir de 0,1%) demeure un indice formel de modernité.
Certes, ces éléments sont naturels et ont toujours été disponibles sur la planète, mais leur utilisation raisonnée et volontaire dans la fabrication d’alliages métalliques ne date que de la fin du 19e siècle, voire même du début du 20e siècle pour le phosphore.
Degré de corrosion du métal
La seconde étape de la caractérisation d’un objet métallique est l’analyse de son degré de corrosion. On parle généralement de patine. On s’intéresse au développement des processus de corrosion à l’intérieur de l’alliage.
Un alliage de cuivre ou d’argent vieux de plusieurs centaines d’années aura subi de nombreuses attaques de l’environnement (humidité, variation de température, micro-organismes…).
Ces éléments vont entraîner la dégradation du métal dont l’analyse peut livrer des indices sur l’ancienneté ou la modernité de l’objet. C’est la microscopie électronique à balayage et l’analyse élémentaire (MEB-EDX) qui permettent de se prononcer l’époque d’un objet en métal.
Origine de la corrosion du métal
L’ultime étape de l’analyse des métaux est la détermination de l’origine de la corrosion. C’est une bonne chose que le métal soit corrodé, mais il faut savoir si cette altération est d’origine naturelle ou artificielle. La dégradation préférentielle des zones riches en cuivre – qui sont les plus fragiles –, des produits de corrosion multiples (cuprite, azurite, malachite, atacamite, nantokite, oxyde d’étain, etc.), une association de sédiments, ou encore l’absence de chlore ou de soufre récurrent, seront autant d’indices pour une corrosion naturelle, rencontré sur les objets authentiques anciens.
Par contre, si la corrosion demeure très superficielle et parallèle à la surface de l’objet, si le métal est attaqué de manière homogène, si l’on détecte du chlore dans tous les produits de corrosion, on pourra établir que l’altération est artificielle et moderne. Ce sera une fausse patine.
La métallographie, une approche globale de la "datation" des métaux
Pour pouvoir authentifier un objet en métal, il faut d’abord déterminer la structure et définir sa composition. Cette étape est importante aussi bien pour adapter les analyses et les tests que pour l’étude faite par nos équipes scientifiques. Les métaux utilisés peuvent donner certains indices sur l’époque. Par exemple, la présence d’aluminium sera un indice formel de modernité, car ce métal a été découvert et utilisé en métallurgie qu’à partir de la fin du 19e siècle.
La datation scientifique n’est pas possible pour le métal, nos chercheurs utilisent donc des techniques analytiques alternatives pour trouver des indicateurs objectifs afin d’estimer l’âge d’une œuvre d’art. L’authentification d’un objet en métal se fait avec une approche globale. Dans un premier temps, nous identifierons la nature du métal (bronze, laiton, argent…). Dans un second temps, nous étudierons le degré de corrosion du métal (la « patine ») et enfin, nous identifierons l’origine de la corrosion (naturelle ou artificielle) et la nature des dépôts superficiels. L’ensemble de ces résultats permettra de se prononcer sur l’ancienneté ou la modernité de l’objet en métal.
La microscopie électronique à balayage (MEB-EDX) pour définir la composition du métal et l’analyse de la patine
La microscopie électronique à balayage (MEB) permet de définir la composition chimique du métal, sa nature, ainsi que son degré de corrosion et l’origine de la corrosion grâce à des images à fort grandissement et une microanalyse par dispersion d’énergie (EDX)
L’échantillon prélevé sur l’objet est tout d’abord induré dans une résine, puis la microsection est polie avec des suspensions diamantées (granulométrie de 6 à 1 µm). Après métallisation, la microsection est analysée en microscopie électronique à balayage (MEB-EDX).
À partir de cette analyse, nos docteurs et ingénieurs recueillent un certain nombre de résultats qui permettent de caractériser la nature du métal, le degré de corrosion, la nature et l’origine de la patine. La compilation de ces résultats permettra d’authentifier et d’obtenir une datation relative de l’objet en métal.
> Découvrez les autres domaines d’expertise CIRAM :