Méthodes d’étude et mécanismes
Patinage et patines

Le mot « patine », en langage courant, recouvre un grand nombre de phénomènes le plus souvent liés à des modifications de la surface des objets par l’action du temps, de l’environnement ou de traitements de surface.

Leur point commun sémantique est la modification de l’aspect des objets, en particulier de leur couleur.

Leur point commun scientifique peut être considéré comme l’existence, à la surface des objets, d’une couche ou d’un dépôt de couleur (ou de texture) différents de ceux du matériau « nu ».

On parle de pierre patinée, de plâtre patiné, voire de patines de peintures et, bien sûr, de patine des métaux. L’origine de ces modifications de surface peut être involontaire ou volontaire. La première classe découle généralement de l’action de l’environnement sur des périodes plus ou moins longues, la seconde appartient à la classe des traitements de surface.

Pour ce qui concerne les objets métalliques, seuls pris en compte ici, les patines sont définies comme la formation en surface de composés issus de réactions chimiques entre le matériau et le milieu extérieur, soit que ces réactions soient une conséquence de l’action d’un environnement naturel, on parlera alors de patines de corrosion ou de patines naturelles, soit qu’elles aient été intentionnellement appliquées au cours d’un traitement de surface et l’on parlera alors de patines intentionnelles.

Pour ce qui concerne les patines naturelles, une distinction supplémentaire est quelquefois introduite entre les patines dites « nobles », dont la présence préserve la forme initiale de l’objet, et les patines dites « viles » qui sont en fait une accumulation, plus ou moins régulière, de produits de corrosion en cours d’évolution. Il paraît plus rigoureux de parler de patines protectrices et de corrosion non protectrice.

Prisée des amateurs d’art, la patine, dont le terme n’apparaît qu’au XVII^e siècle et ne s’appliquera au métal qu’au siècle suivant, est aussi souvent estimée comme un gage d’une probable authenticité. Il ne faut donc pas s’étonner si, très tôt, des patines artificielles ont cherché à imiter la patine naturelle.

Les deux effets peuvent se combiner, volontairement ou involontairement : certaines patines intentionnelles sont obtenues par une action combinée d’un traitement chimique de surface et d’une exposition à un environnement naturel ; à l’inverse, l’existence d’une patine intentionnelle sur certains objets archéologiques, par exemple, peut être masquée par une dégradation ultérieure.

Par ailleurs, certaines patines de corrosion sont volontairement obtenues par un choix du matériau qui conduit, par l’action de l’environnement naturel, à une modification souhaitée de son aspect et de sa couleur (voir plus loin l’exemple des aciers patinables).

Les patines, en particulier les patines intentionnelles, ne sont qu’une classe parmi d’autres des modifications de surface des matériaux.

Sont exclus du sujet du présent dossier tous les traitements ou interventions qui, bien que conduisant ou destinés à modifier l’aspect extérieur, ne mettent pas en jeu des réactions chimiques spécifiques touchant au métal du substrat, comme les traitements mécaniques de surface (polissage, brillantage, etc.), les revêtements de toutes sortes (peintures, revêtements métalliques, organiques ou minéraux, etc.), la plupart des traitements thermiques de surface (ceux destinés à modifier les propriétés mécaniques de surface sans intention de modification de l’aspect).

Dans les classifications présentées dans le dossier Revêtements et traitements de surface. Approche technologique, les patines intentionnelles peuvent être considérées comme appartenant à la catégorie des traitements par conversion, en y incluant les traitements chimiques faisant intervenir une augmentation de température.

Les patines naturelles font intervenir les phénomènes de corrosion. Leurs mécanismes de base ne seront pas repris ici.

Une autre classification possible des patines part de la nature ou de l’origine de la modification d’aspect de surface. On parlera ainsi de patines atmosphériques, de patines d’enfouissement ou de patines de décoration.

Les patines archéologiques peuvent être, soit la conséquence de la corrosion atmosphérique, soit celle de l’enfouissement des objets, soit encore celle d’une décoration intentionnelle suivie de l’action de l’environnement. Il est intéressant de remarquer que les patines naturelles, dues à l’action de l’environnement, peuvent être considérées comme plus esthétiques que l’aspect du matériau nu ou que certaines patines intentionnelles au point que, par exemple, pour les alliages de cuivre, se sont développées des techniques industrielles de reproduction artificielle des couleurs patinées archéologiques ou atmosphériques (voir plus loin). Suivant l’origine de la formation des couches de surface, la problématique à prendre en compte pourra être variée et éventuellement multiple.

Les patines naturelles mettent en jeu les phénomènes de corrosion et de vieillissement en milieu naturel, mais elles peuvent aussi jouer un rôle important dans la limitation de ces phénomènes, par effet de protection.

Une patine intentionnelle peut avoir pour conséquence, volontairement recherchée ou non, de ralentir la corrosion du matériau, en plus de la modification d’aspect qui en était le but initial.

L’étude des patines naturelles anciennes est souvent un des éléments de détermination de l’authenticité des objets archéologiques. Il devient alors nécessaire de connaître et d’évaluer les techniques d’imitation des patines anciennes, aussi bien que celles de leur reproduction sans intention obligatoire de falsification.

Bien entendu, la connaissance et la maîtrise des méthodes de patinage intentionnelle sont une problématique en soi qui peut relever à la fois de l’histoire des techniques artisanales et du développement des procédés industriels.

Enfin, l’étude des patines implique aussi celle de leur dégradation au cours du temps. Se manifeste alors une nouvelle problématique qui est celle de leur conservation ou de leur protection, problématique particulièrement importante quand il s’agit de patines archéologiques naturelles ou intentionnelles, mais aussi essentielle pour les patines intentionnelles modernes.

Ces différentes problématiques impliquent initialement une méthodologie spécifique d’étude des couches superficielles qui sera développée au début du paragraphe suivant. Les phénomènes responsables de la formation des patines seront ensuite rappelés pour arriver, en troisième partie, à la description des grandes familles de patines et de procédés de patine, classés par type d’alliages métalliques.

Le lecteur pourra se reporter utilement au dossier plus complet du présent ouvrage (Revêtements et traitements de surface. Approche technologique, Revêtements et traitements de surface. Approche technologique).

Sur la description complète des mécanismes de corrosion, se reporter aux dossiers correspondants généraux : [M 150], Corrosion en milieu aqueux des métaux et alliages ; [M 4 220] et [M 4 221], Corrosion sèche des métaux, ou plus spécialisés [COR 675], Corrosion des objets archéologiques ferreux.