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Matériaux : le tableau périodique des éléments a 150 ans
 
Le 10-04-2019
de SSC - Société Suisse de Chronométrie

Le tableau périodique des éléments chimiques fête son 150e anniversaire cette année. Coup de projecteur sur ceux qui sont utilisés en horlogerie.

L’horlogerie fête quelques anniversaires importants en 2019, comme les 50 ans de l’El Primero de Zenith, les 50 ans aussi de la Monaco de TAG Heuer et les 125 ans du calibre Omega. Pour sa part, la science célèbre un anniversaire fondamental qui a eu un impact majeur sur la recherche scientifique, a façonné les domaines de la chimie et de la physique et a même influencé horlogerie.

Le tableau périodique des éléments a été mis au point par le scientifique russe Dmitri Mendeleïev en 1869. Mais la liste des éléments avait été établie beaucoup plus tôt par le chimiste français Antoine-Laurent de Lavoisier, qui avait également reconnu et donné leur nom à l'oxygène et à l'hydrogène et, plus important encore pour l’horlogerie, avait prévu l’existence du silicium en 1787 déjà. Mais c’est le tableau de Mendeleïev, avec ses symétries et sa classification ordonnée des éléments chimiques (un élément étant une substance qui ne peut pas être décomposée par des réactions chimiques en d'autres substances), qui a permis d'améliorer notre compréhension de la chimie et de repousser les limites de la recherche.

Certains des éléments du tableau périodique entrent dans la production des boîtiers de montre depuis des siècles. Dans la catégorie des métaux dits de transition du tableau périodique se trouvent des métaux précieux comme l’or (Au) et l’argent (Ag), ainsi que les plus rares platine (Pt) et palladium (Pd), qui forment leur propre petit carré dans le tableau. À gauche du palladium se situent le rhodium (Rh) et le ruthénium (Ru), qui sont aujourd'hui utilisés pour les revêtements électrolytiques des mouvements. Bien que ces revêtements présentent une couleur et une finition d’un bel effet esthétique, leur objectif principal est de protéger la platine du mouvement contre l'oxydation. De fait, le prix au kilo du ruthénium et du rhodium est plus élevé que celui du platine.

Au sommet de la liste des métaux de transition figurent également des éléments tels que le fer (Fe) qui, associé à ses voisins de droite et de gauche, le nickel (Ni) et le chrome (Cr), plus le carbone (C) (dans la partie des non-métaux du tableau périodique), donne l’acier inoxydable utilisé dans la majorité des boîtiers de montres. Entre Fe et Ni, se trouve le cobalt (Co), qui a fait son apparition dans les boîtiers de montres beaucoup plus récemment. Et quelle matière est la plus à même d’enthousiasmer les fans de montres vintage et les amateurs de véritables montres de plongée que ce merveilleux alliage de cuivre (Cu) et d’étain (Sn) et sa patine imprévisible ?

Plus on va à gauche dans la rangée supérieure de la table des métaux de transition, plus les éléments sont légers. Le titane est l'un des plus légers et il fait ses preuves dans de nombreuses montres, en particulier quand le diamètre des boîtiers prend de l’ampleur. Mais ce n’est pas le métal le plus léger. A sa gauche dans le tableau, le scandium a un un poids atomique inférieur. Il y avait plusieurs vélos au début des années 2000 qui possédaient des cadres en aluminium dopé par du scandium. Mais depuis, on n’a pas vu beaucoup de mentions de cet alliage. A se demander pourquoi il ne séduit pas les horlogers ?

En dehors du magnésium dans les alcalino-terreux, peu de métaux alcalins, alcalino-terreux, lanthanides et actinides dans la moitié gauche du tableau intéressent les marques horlogères. Et l'hélium (He), situé tout seul, tout en haut à droite du tableau, en tant qu'élément plus léger que l'air, est un fléau pour les fabricants de montres de plongée professionnelles pour la plongée en saturation. Ces montres nécessitent des vannes spéciales pour laisser sortir de l'intérieur de la montre les molécules de cet élément plus léger que l'air.

Quelques éléments placés à droite des métaux de transition n’ont que récemment attiré l’attention des marques horlogères. L'aluminium, un métalloïde métallique, avait déjà été utilisé pour les boîtiers, mais il est particulièrement impressionnant dans sa forme la plus légère actuellement disponible et adopté dans certains des plus récents modèles.

Le silicium, appartenant aux métalloïdes non métalliques, est beaucoup plus important. Ses propriétés anti-magnétiques le rendent particulièrement intéressant pour les spiraux et les composants des échappements. C’est également l’élimination de l’huile et la précision de la fabrication qui rend ce matériel important. Puisque le silicium est "cultivé" plutôt qu'usiné. De manière générale la construction en silicium est limitée à un design deux dimensionnel où la troisième dimension est des flancs verticaux. On peut pousser à l’extrême cette qualité même en construisant des oscillateurs monobloc. Ce composant, constitué d'un seul morceau de silicium, remplace une trentaine de composants individuels dans un organe réglant classique.

Qui sait quelles autres surprises le tableau périodique pourrait encore réserver à l'industrie horlogère. Le tableau périodique a encore beaucoup à offrir à l'industrie horlogère, et le plus tôt sera le mieux. A découvrir ces 150 prochaines années !

 



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