Microstructure and manufacturing processes of qinghua porcelains: a Material Science approach
Microstructure et procédés techniques des porcelaines qinghua : une approche de type Science des Matériaux
Résumé
Blue-and-white porcelain, or qinghua porcelain, is one of the most famous types of ceramics in the
world. Produced since the 13th century in Jingdezhen kilns (Jiangxi Province), it is defined by the use
of an underglazed decoration based on transition elements (mainly cobalt but also iron or manganese).
This type of porcelain presents a layered structure easily divided in different systems (glaze, pigment
zone, body, body-glaze interface in white zones). Our thesis is dedicated to the microstructural study
of the different systems and sub-systems by a “reverse-engineering” approach to uncover the
manufacturing process. To do so, we studied 33 samples from the Yuan (1279-1368), Ming (1368-
1644) and Middle Qing (1736-1850) Dynasties, produced in Jingdezhen, using a multi-analytical
approach.
This study highlighted the uniformity in chemical composition and firing conditions of the body
implying the standardisation of the manufacturing process. Glaze chemical compositions are also
rather homogeneous except from some glazes richer in calcium, which could allow the use of a lower
firing temperature. The main technological evolutions concern the underglazed blue pigment. The
chemical composition confirmed two geological origins: a Fe-rich cobalt probably from Persia used
during the Yuan Dynasty (1279-1368), and a local Mn-rich and Ni-rich cobalt used since the Middle
Ming Dynasty (1279-1368). We also observed the development of a synthesis pigment, cobalt
aluminate (CoAl2O4), during the Middle Ming Dynasty (1436-1572). It was probably synthesised from
the high temperature reaction of cobalt ore with an alumino-siliceous clay. The cobalt pigment is then
mixed with Ca-rich phases leading to the growth of anorthite crystals (CaAl2Si2O8) around the pigment
grains during firing. The bright blue colour is obtained with the presence of large Co-rich pigment
grains surrounded by a thick anorthite layer. Finally, the microstructure study allows us to identify
“deviant” microstructure on wares which could be modern copies.
La porcelaine à décor bleu et blanc, ou porcelaine qinghua, est l'une des céramiques les plus célèbres
au monde. Produite dès le XIIIe siècle dans les fours de Jingdezhen (province du Jiangxi), elle se
caractérise par l'usage d'un décor sous glaçure à base de métaux de transition (cobalt principalement
mais également fer ou manganèse). Ce type de porcelaine est constitué d'une structure en couche qui
se prête particulièrement bien à une décomposition en différents systèmes (glaçure, zone pigmentaire,
pâte, interface entre la pâte et la glaçure dans les zones sans décor). Notre thèse a pour objet l'étude de
la microstructure des différents systèmes et sous-systèmes constituants la porcelaine afin, par une
approche de type « rétro-ingénierie », de remonter aux procédés techniques à l'origine de la fabrication
de ces objets. Pour ce faire, 33 échantillons datés des dynasties Yuan (1279-1368), Ming (1368-1644)
et Qing moyenne (1736-1850), fabriqués sur le site de Jingdezhen, ont été étudiés selon une approche
multi-analytique.
L'étude a permis de mettre en évidence une homogénéité de la composition et des conditions de
cuissons des pâtes à haute température, traduisant la standardisation du procédé technique. Les
glaçures sont également relativement homogènes à l'exception de certaines glaçures plus riches en
calcium qui permettaient une cuisson à plus basse température. Les évolutions technologiques les plus
importantes concernent le pigment de cobalt employé pour peindre le décor bleu sous glaçure. Les
analyses ont permis de confirmer deux origines différentes du minerai : un cobalt riche en fer
probablement originaire de Perse, employé sous la dynastie Yuan (1279-1368), et un cobalt local riche
en manganèse et nickel utilisé à partir de la dynastie Ming moyenne (1436-1572). On voit également
se développer au Ming moyen (1436-1572), un pigment de synthèse, l'aluminate de cobalt (CoAl2O4)
probablement formé par la réaction à haute température du minerai de cobalt et d'une argile aluminosiliceuse.
Le pigment de cobalt obtenu est ensuite mélangé à des phases riches en calcium entraînant la
croissance de cristaux aciculaires d'anorthite (CaAl2Si2O8), autour des grains de pigment, durant la
cuisson. La présence de nombreux gros grains de pigments riches en cobalt, entourés d'une couche
épaisse de cristaux d'anorthite permet l'obtention de la couleur bleue la plus intense. Enfin, l'étude fine
de la microstructure a permis d'identifier des microstructures « déviantes » appartenant à des vases qui
pourraient être des copies modernes.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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