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  'AMELIORATION DE L'ALUMINIUM ET DES ALLIAGES A TENEUR D'ALUMINIUM" Faisant l'objet de quatre demandes de brevets déposées: Les 3'premières en   Allemagne   respectivement le 23 aout 1930, le 23 aout 1930 et le 20 novembre   1930.   



  La 4ème en Autriche le 23 Décembre 1930 au nom   ci-dessus.   



   L'objet de l'invention copiste en une   amélioration   de l'aluminium, des alliages d'aluminium et des alliages à teneur d'aluminium, par affinage de la structure ou texture. Ces alliages se prêtent particulièrement à l'emploi en qualité de métaux de construction , desquels on exige de hautes capacités au point de vue résistance à la traction,   ductilité,limite   d'étirage et une grande résistance aux vibrations. 



   Le présent procédé est basé sur la constatation que ces matières de départ sont susceptibles, aussi bien à l' état coulé qu'à   l'état   travaillé ou usiné,d'une   amélioration   de leurs 

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 propriétés mécaniques par une augmentation de la dispersion des éléments constitutifs de leurs alliages. 



   On a déjà en recours,surtout dans la fabrication des alliages aluminium-silicium de haute valeur, à des procédés d'affinage chimico-physiques,   basés   sur l'introduction d'un métal alcalin comme le sodium, ou de sels alcalins comme le fluorure de sodium,   l'hydrate   de sodium et analogues, dans l'alliage de départ fondu. 



   De même, on a déjà proposé d'appliquer ce procédé aux alliages d'aluminium non siliciés. Cependant, dans ces pro-   cédés   connus il a été constaté, que seuls les sels alcalins qui se   décomposent   à la température de fusion, sous sépara- tion du métal alcalin libre, par exemple du sodium, se prê- tent pour influencer la structure des alliages d'aluminium. 



   C'est pourquoi on avait proposé comme sels alcalins les fluorures, les hydrates,les oxydes et analogues. On a aussi employé dans ce but des carbonates d'alcali, mais on a dû constater que la température de décomposition de ces matières est située à une hauteur beaucoup plus   élevée ,   de sorte que les alliages affinés au moyen de carbonate d'alcali, pos- sédaient, par suite de la température élevée du traitement, d'autres   propriétés   désavantageuses, par exemple une plus forte porosité. 



   L'invention consiste en ce qu'on emploie pour le trai= tement de l'aluminium, des alliages d'aluminium et des   al-   liages à teneur d'aluminium de toutes espèces,des mélanges de matières qui se décomposent par réaction entre elles et dont les produits de décomposition agissent en statu nascen- di( à l'état de naissance) sur le métal fondu. Suivant l'in- vention le mélange de sels qui est incorporé aux métaux fon- dus, comprend d'une part les fluorures qui, comme tels ne se laissent pas décomposer par le   contact. avec   le métal tondu, et d'autre part du carbonate d'alcali.

   Des fluorures de cette 

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 espèce sont par exemple:les fluorures doubles des mét ux al- calins, comme le fluorure de sodium-aluminium, le fluorure de sodium-silicium, ensuite les fluorures   alcalino-terreux   com- me le fluorure de calcium, le fluorure de barium, ensuite le fluorure d'aluminium, le fluorure de magnésium ,et finalement aussi les fluorures des métaux lourds comme le fluorure de manganèse et analogues 
Pendant que ces fluorures employés seuls, ne produisent pas une action d'affinage, on a fait la constatation   surp re-     ilante,     qu'à     l'état   de mélange avec des carbonates d'alcali, ils sont   décomposes   à la température de traitement nommale et décomposent à leur tour les carbonates d'alcali,

     e@ exer-   çant ainsi une action   intensifiée,   comparativement aux pro- cédés connus jusqu'ici, sur la dispersion de toutes les com- posantes de l'alliage. On ignore à quoi, plus exactement, il faut attribuer l'action combinée   intensifiée   justement de tels mélanges de fluorures et de carbonates se décomposant par 
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 réaction mutuelle de leurs composaiites. 



   On suppose seulement que la formation de fluorures d'al- cali avec formation   simultanée   d'acide carbonique jouent un rôle essentiel dans la réalisation des résultats obtenus suivant la présente invention, 
Le cas échéant ces fluorures peuvent être choisis en ayant en vue un traitement d'affinage ultérieur,- par exemple dans le but de rendre le produit plus apte à des traitements d'amélioration par exemple thermique ou plus apte au laminage ou analogue,- par exemple par l'introduction dans l'aluminium d'une partie des métaux contenus dans les fluorures, 
De même les carbonates d'alcali, qu'il faut employer suivant l'invention en mélange avec les fluorures, peuvent être employés séparément ou mélangés entre eux.

   Parmi ces car- bonates d'alcali il faut faire ressortir particulièrement par exemple le carbonate de lithium, parce qu'il est capable d'exer- cer une grande influence sur la dispersiol des composantes   d'allia-*   

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 ge comme le fer, le cuivre, le manganèse et analogues.

   Surtout les alliages d'aluminium à teneur de cuivre et parmi ceux-ci   spécialement   les alliages coulés et   laminés,destinés   à être   améliorés   par un traitement thermique par cuisson,saisissement et revenu, sont considérablement affinés ou améliorés, par suite de l'introduction simple et bon marché du lithium, ce dernier possédant,corme on le sait, une affinité pour le ma-   gnésium   qui est très efficace pour l'amélioration,- et pro- duisant surtout en combinaison avec le magnésium des effets d'amélioration très importantso 
Les mélanges de sels, comme le chlorure d'alcali et le fluorure de calcium, employés   jusqu'ici,-   surtout dans la fabrication des alliages de mitrailles,- pour débarrasser les métaux fondus des impuretés non métalliques,

   et pour la dissolution des oxydes d'aluminium, ne réagissent pas dans le sens de la présente invention, mais réalisent seulement une épuration mécanique et doivent conséquemment être con- sidéras uniquement comme fondants ou comme sels de recouvre- ment. 



   En cas d'alliages à teneur d'aluminium à point de fusion plus élevé, comme le bronze-aluminium, les aciers à teneur d'a-   luminium,ou   des alliages de métaux précieux à teneur d'aluminium, l'emploi du mélange de réaction se fait avantageusement sans autre ajoute. Mais il a été trouvé que dans le traitement des bains d'aluminium et des alliages d'aluminium à haute teneur d'aluminium il est   avantageras   d'ajouter au mélange de réaction des substances qui abaissent la température de fusion du mélange. Ici, entrent en jeu en première ligne les chlorures d'alcali,par exemple un mélange de 60 parties de chlorurede potassium et de 40 parties de chlorure de sodium, dont environ 3Q parties sont ajoutées à 100 parties du mélange du fluorure et du carbonate.

   De même les borates et d'autres fondants connus comme tels peuvent être utilisés avantageusement. 

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   L'emploi du mélange de réaction est naturellement par- ticulièrement avantageux pour   l'augmentation   de la dispersion des alliages aluminium-silicium dans lesquels,sans parler de la teneur en silicium,les autres composantes de l'alliage, comme le fer et le cas échéant le cuivre, sont également por- tés à une forme finement subdivisée et   répartie.   



   Jusqu'ici il s'est montré, que la teneur en fer, aussi bien dans les alliages binaires que dans les alliages à plu- sieurs composantes, d'aluminium-silicium, doit être maintenue très basse, c'est à dire qu'elle ne monte si possible pas au dessus de 0,6%,vu qu'autrement il y a une influence da- savantageuse sur la capacité d'allongement. Or, l'invention offre l'avantage considérable, que par elle la fabrication d'alliages de haute valeur n'est pas rendue dépendante   en-   tièrement ou dans certaines mesures de conditions   comme:quan-   tité de teneur, possibilité d'emploi ou d'application de   cer-   tains métaux et analogues,comme c'est le cas dans les procé- dés d'affinage connus jusqu'ici.

   Ainsi par exemple, pendant que jusqu'à présent l'obtention d'alliages   d'aluminium-   sili- cium à teneur de fer, irréprochables, avait pour condition que la teneur en fer n'excède pas 0,6% si possible, d'où de grandes quantités de l'aluminium brut existant sur le mar- ché n' étaient pas utilisables aans les buts envisagés, le procédésuivant l'invention admet même le double de la teneur en fer en permettant conséquemment entre autre d'utiliser   desquantités   considérables, jusqu'ici non utilisables, de ma- tières de départ pour la fabrication d'alliages de haute va- leur. 



   Aussi les alliages d'aluminium avec 12-13% de silicium et environ 0,8% de cuivre et éventuellement   0,2-0,5%   de man- ganèse, qui sont préférés surtout pour les moteurs d'aviation de construction légère, à cause de leur haute résistance aux vibrations, sont fortement améliorés par le traitement avec le mélange de   réaction.   Dans ces alliages à teneur de cuivre 

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 c'est surtout leur tendance accentuée vers la formation de pores qui est supprimée, de sorte que ces alliages deviennent plus approprias à la fabrication des blocs cylindres ,des culasses pour cylindres et analogues, en méritant même la préfé- rance pour ces destinations par rapport à d'autres alliages,

   à cause de leur grande dureté de leur bonnes   propriétés   au point de vue usinage et de leur limite d'élasticité élevée . 



  Ici également la teneur   en   cuivre peut considérablement dé- passer la limite usuelle jusqu'ici de 0,8%,d'où la résistance particulièrement désirable aux vibrations ainsi que la   résis-   tance au gauchissement, peuvent être encore considérablement augmentées. 



   Le procédé se prête aussi très bien au traitement des alliages à haute teneur en silicium, qui sont employés, sur- tout avec une teneur de 20 à 30% de silicium, pour la fa- brication de pistons ou d organes analogues. 



   La réalisation du procédé est décrite ci-après à titre d'exemple. 



   Un alliage d'aluminium contenant environ 13% de silicium et ayant une teneur en fer de   1,14%,   fût additionné d'un mélange de 5 parties de fluorure de calcium et de 6,5 parties de carbonate de sodium, pulvériséaprès la fusion. 



   La part de ce mélange était d'environ I   1/2 %   du poids de l'alliage   traité,   Après solidification l'alliage présenta une répartition fine de toutes ses composantes et aux épreuves mécaniques une résistance de plus de 20 kg et un allongement de 5-6%. Les quantités employées du mélange sont généralement d'environ 0,5 -3%. 



   L'application du présent procédé peut se faire également en combinaison directe avec la production électrolytique de l'aluminium métallurgique ou d'alliages métallurgiques à teneur d'aluminium. Dans ce cas on procède de manière, qu'on ajoute aux fluorures usuels, par exemple aux électrolytes contenant de la cryolithe, une quantité correspondante decarbonate d'al- cali, de sorte qu'ici le mélange de réaction est formé avec 

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 l'utilisation des sels électrolytiques liquides   d jà   présents. 



  Ce mélange réagit alors avec le carbonate d'alcali,et les allia- ges ainsi traités présentent les mêmes   propriétés   ava.ntageuses que celles obtenues avec un traitement effectué   indépendamment   de l'électrolyse dans un procédé   séparé.   



   Soient encore mentionnés comme autres exemples de   mlan-   ges de réaction suivant la présente   invention:   EXEMPLE I EXEMPLE II 
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<tb> (d'un <SEP> mélange <SEP> de <SEP> : <SEP> 50 <SEP> gr <SEP> de <SEP> chlorure
<tb> 
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<tb> 
<tb> 
<tb> de <SEP> potassium <SEP> avec <SEP> 50 <SEP> gr <SEP> de <SEP> chlorure
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<tb> 
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<tb> de <SEP> sodium) <SEP> ------------------------- <SEP> 8 <SEP> gr
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<tb> 
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<tb> Fluorure <SEP> de <SEP> calcium::::

  ------------ <SEP> 5 <SEP> gr
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<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> sodium---------------- <SEP> 6,5 <SEP> gr
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<tb> (d'un <SEP> mélange <SEP> de <SEP> 42 <SEP> gr <SEP> de
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<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> fluorure <SEP> de <SEP> sodium-aluminium
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<tb> 
<tb> 
<tb> 
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<tb> et <SEP> de <SEP> 32 <SEP> gr <SEP> de <SEP> carbonate <SEP> de <SEP> sodium) <SEP> 18,5 <SEP> gr
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> ( <SEP> 50 <SEP> gr <SEP> de <SEP> chlorure <SEP> de <SEP> sodium
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> et <SEP> 50 <SEP> gr <SEP> de <SEP> chlorure <SEP> de <SEP> potassium) <SEP> 8 <SEP> gr
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 EXEMPLE III 
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<tb> Chlorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> ----------------- <SEP> 20,5 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> Chlorure <SEP> de <SEP> potassium <SEP> ------------- <SEP> 20,

  5 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> Fluorure <SEP> de <SEP> calcium---------------- <SEP> 25,6%
<tb> 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> --------------- <SEP> 33,4 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
 
Alors que jusqu'ici, il fallait être très prudent dans le dosage de l'ajoute alcaline, la quantité employée n'osant atteindre que tout au plus 0,1%,vu qu'autrement il y avait une forte formation de pores, on peut réaliser surtout dans la fa- brication des alliages d'aluminium à teneur de silicium à l'aide du nouveau moyen d'affinage,une combinaison d'une part des procédés d'affinage au moyen du mélange de réaction ,avec d'autre part le traitement au sodium,même en faisant usage de plus fortes ajoutes en sodium.

   Par exemple, si l'on fond le mélange de réaction et si l'on introduit le sodium à travers le sel liquéfié dans l'alliage, on obtient même avec une ajoute plus forte en sodium, une dispersion des composantes de l'al- liage,sans que la formation de pores, observée jusqu'ici, se 

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 produise. De cette manière on parvient, tout d'abord, à affiner la structure des alliages d'aluminium à teneur de silicium, avec 5-15% de silicium, à une finesse beaucoup supérieure que ce qui était connu jusqu'ici. Oh obtient ainsi une   amélio-   ration considérable de l' allongement.

   Ainsi par exemple un allia- ge coulé contenant 13% de   silicium, et   ayant subi un affinage par une ajoute de 0,1% de sodium, possédait un allongement d'environ 7%,tandis qu'après un affinage par une ajoute   deO,3%   en présence du mélange de réaction suivant l'invention en qualitéde sel de recouvrement, il possédait un allongement d'environ 10%. 



   De plus on a fait la constatation surprenante que même dans les alliages d'aluminium à teneur de silicium contenant plus que 15% de silicium,on peut encore obtenir, une structure eutectique. Quoique d'après les diagrammes établis des points de fusion il faut supposer, qu'avec ces teneurs en silicium il doit déjà avoir des séparations primaires de silicium, on a pû solidifier au moyen d'une ajoute de 0,3% de métal   alca-   lin, en présence d'un sel de recouvrement ,encore des alliages avec 17% de silicium à une structure purement eutectique. 



  Or pour beaucoup de destinations c'est justement la structure eutectique qui est d'une grande importance, vu que les allia- ges de cette espèce offrent des avantages particuliers en vertu de leur structure ou texture finement granulée. 



   Il a été trouva qu'il est particulièrement avantageux d'employer les fluorures qui possèdent une composante acide. 



   Ainsi, on peut employer par exemple les bifluorures conte-   na,nt     encore   des radicaux acides, ensuite les silicofluorures de toute espèce. Il est possible que l'introduction d'une composante acide supprime une réaction alcaline du métal al-   calin   et empêche du fait la formation de bulles. 



   Les produits fabriqués suivant l'invention peuvent être soumis le cas échéant à un traitement ultérieur mécanique ou thermique et se prêtent du fait à toutes les destinations dans 

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 lesquelles leurs propriétés physiques doivent   répondre   à des conditions particulièrement difficiles. 



   REVENDICATIONS 
I) Procédé d'amélioration de l'aluminium,des alliages d'aluminium et des alliages à teneur d'aluminium, par forte dispersion de la structure ou texture de toutes les composantes de   l'alliage,-caractérise  en ce que la matière de départ à trai- ter, fondue, est additionnée de mélanges de matières, comprenant d'une part des fluorures qui comme tels ne sont pas décomposas par la matière fondue, ou des fluorures doubles, et d'autre part des carbonates   d' alcali.

Claims

2) Mode de réalisation du procédé suivant la revendication I,- caractérisé en ce que dans la fabrication lectrolytique de l'alu- minium, ou des alliages de ce dernier, les elecrolytes donnés, déjà existant, à teneur de fluorures sont additonnés de carbona- tes alcali.

3)Procédé suivant les revendications ou 2,- caractérise en ce que les matières de départ fondues sont d'abord traitées avec le mélange de réaction composé de fluorures et de carbonates d'al- cali, et qu'après fusion de ce mélange, du sodium métallique, en quantités jusqu'à 0,6% ,est introduit, à travers le sel fondu, dans le métal.

4) Mode de réalisation des procédas suivant les revendica- tions I à 3,- caractériséen ce que le mélange de réaction contient un silico-ofluorure ou bifluorure.

5) Procédé suivant les revendications I à 4 ,-caractérisa en ce que le mélange de réaction contient du carbonate de lithium.

6àProcédé suivant les revendications I à 5,-caractérisé en ce qu'en vue d'abaisser la température de fusion du mélange de réaction, on ajoutelencore des fondants, connus comme tels, par exemple des chlorures d'alcali, ou leurs mlanges,ou des borates.

7)Procédé suivant les revendications I à 6,- carnet jrisé en ce que le mélange de réactio est additionné de 30% d'un mélan- <Desc/Clms Page number 10> de 60 parties de chlorure de potassium et de 40 parties de chlo- rure de sodium.

8)Procédé suivant les revendications I à 7,- caractérisé en ce que les alliages ainsi traités sont soumis à un traitement thermique se composant de :cuisson à des températures supérieures à 400 , saisissement et revenu à une température ordinaire ou aug- ment 9)Application des procédés suivant les revendications I à 8 aus alliages d'aluminium-silicium ayant des teneurs en silicium supérieures à 15% et le cas échéant des teneurs en fer supérieures à 0,6%, ou en cuivre supérieures à 0,8%.

RESUME La matière de départ à traiter, fondue est additionnée de mélanges de matières, comprenant d'une part des fluorures qui comme tels ne sont pas décomposés par la matière fondue, ou des fluorures doubles, et d'autre part des carbonates d'alcali.Les matières traitées avec ce mélange sont éventuellement additionnées d'un supplément de sodium.

Différents modes de réalisation du procédé.