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Procédé pour l'élimination d'oxydes et de gaz de bains de fusion d'aluminium et d'alliages d'aluminium.
On sait par des publications que des essais ont été tentés pour débarrasser des alliages d'aluminium de gaz et d'oxydes, en conduisant un courant de chlore à travers ces alliages en fusion. On a également proposé d'effectuer l'é- puration au moyen de chlorures, comme le trichlorure de bore, le chlorure de vanadium et le tétrachlorure de titane. Outre que le traitement au moyen de chlore est souvent infructueux, les chlorures mentionnés sont excessivement coûteux, de sorte qu'ils ne peuvent être utilisés seuls en pratique. Seul le -
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chlorure de zinc, utilisé depuis longtemps pour l'épuration de bains de fusion d'aluminium, est encore actuellement le mieux approprié et le seul qui soit utilisé. Cependant, l'é- puration au moyen de chlorure de zinc n'est pas entièrement suffisante.
D'ailleurs cette épuration n'est pas applicable aux alliages qui doivent être exempts de zinc, comme le si- lumin, les alliages pour pistons ou les alliages d'aluminium résistant à la corrosion, non seulement parce que le métal traité par du chlorure de zinc absorbe du zinc métallique, mais surtout parceque l'alliage obtenu par la récupération des déchets est si riche en zinc qu'il n'est plus utilisable aux mêmes fins.
La présente invention a pour objet un procédé pour l'élimination de gaz et d'oxydes de bains de fusion d'alumi- nium et d'alliages d'aluminium. A cet effet on introduit dans le bain, des chlorures qui, à la température opératoire, sont volatils ou dégagent du chlore en se décomposant; on peut éga- lement utiliser de ces chlorures en mélange avec des bifluo- rures alcalins, de préférence avec le bifluorure d'ammonium.
On parvient de cette façon à épurer les bains au point qu'il est possible de couler des pièces irréprochables sans recou- rir à des moyens coûteux. Les chlorures qui satisfont aux conditions posées sont principalement le trichlorure de bore, le chlorure de vanadium, le tétrachlorure de titane et le chlorure de zinc, mentionnés ci-dessus. En outre, l'inven- tion peut être réalisée au moyen du tétrachlorure de carbone, du pentachlorure d'antimoine, du chlorure de silicium, du chlorure de manganèse et de chlorures d'étain et de fer. La plupart de ces chlorures ont déjà été utilisés séparément pour l'épuration. Cependant, l'invention ne consiste pas en ±'utilisation de ces chlorures, mais en leur combinaison avec
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des bifluorures alcalins.
Ainsi, on a constaté que le tétra- chlorure de carbone est un bon agent de désoxydation du bain.
Toutefois, l'emploi de cette substance ne provoque pas un fort dégagement de gaz à moins d'en employer de grandes quan- tités soit environ 4 à 15 cm3 par kg. de métal, et pendant une durée allant jusqu'à 20 min. Mais si l'on combine le té- trachlorure de carbone à un bifluorure alcalin, particuliè- rement au bifluorure d'ammonium, on constate qu'il est possi- ble d'éliminer complètement et rapidement les gaz et les oxydes de bains d'aluminium même très impurs et brûlés, en n'employant que de faibles quantités de matière épuratrice.
Au lieu du tétrachlorure de carbone, on peut toutefois utili- ser avec autant de succès du pentachlorure d'antimoine, du chlorure de manganèse, ou un chlorure analogue. Ces substan- ces aussi éliminent dans une certaine mesure les oxydes si on les utilise seules, m4is n'amènent une désoxydation plus efficace et en même temps un dégazage total qu'en combinai- son avec un bifluorure alcalin.
L'effet produit par les mélanges mentionnés sur les bains de fusion est particulièrement accru, si l'on ajoute en- core du chlorure de silicium. Le chlorure de silicium seul produit déjà un effet intense d'épuration et de dégazage, mais dégage une telle quantité de vapeurs d'acide chlorhydri- que, que son emploi en pratique cause des difficultés. Néan- moins l'addition du chlorure de silicium aux substances men- tionnées ci-dessus intensifie l'action de celles-ci, sans qu'il se forme du brouillard d'acide chlorydrique en quanti- tés susceptibles d'incommoder l'entourage.
Ce qui est particulièrement remarquable, c'est la petitesse de la quantité de matière épuratrice nécessaire d'a- près l'invention, comme le prouvent les exemples fournis par des essais. Au cours de ceux-ci, on préleva d'abord du bain de fusion, à température déterminée, des échantillons de
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contrôle d'environ 100 gr. de métal à dégazer, qu'on laissa se solidifier dans le vide. Au moyen de la cloche à immersion on introduisit ensuite la matière épuratrice en question dans le bain de métal ayant la même température, en laissant la réaction s'accomplir. On traita chaque fois 2-300 gr. de métal. Un échantillon de 100 gr. de ce métal traité fut soli- difié dans le vide, dans un creuset préalablement chauffé, tandis qu'un autre échantillon ne fut prélevé qu'après une attente de 10 minutes.
Ce deuxième échantillon fut également amenéà se solidifier dans le vide. Les éprouvettes furent sciées et l'importance des pores déterminée au planimètre.
Les pourcentages renseignés dans la deuxième colon- ne "matière employée" indiquent la quantité de matière épu- ratrice par rapport à la quantité de métal traité. Les ré- sultats suivants furent obtenus: Eprouvette de contrôle de l'alliage K.S. Seewasser,traitée à une température de 850 C.
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Les résultats de ces essais montrent clairement que l'emploi séparé de matières épuratrices ne donne pas d'aus- si bons résultats que celui d'un mélange de tétrachlorure de - carbone et de bifluorure de sodium.
Bien entendu, en prati- que les bains de fusion ne sont pas traités dans le vide, mais ces essais montrent que même dans de pareilles condi- tions rendues plus sévères il est possible d'atteindre une absence totale de pores, donc un dégazage absolu des bains traités suivant l'invention.
Du fait que les quantités de matière employées sont très faibles, il devient possible de se servir en pratique des chlorures considérés jusqu'à présent comme trop coûteux, comme le chlorure de vanadium, le trichlorure de bore et le tétrachlorure de titane. Dans ce cas on bénéficie encore de l'avantage particulier consistant en ce que la faible quan- tité de titane ou de vanadium apporté par le sel passe dans
1?:aluminium et accroît la finesse de la structure de la pièce coulée. On évite en même temps le danger de provoquer une cristallisation trop grossière des pièces coulées, comme conséquence de l'épuration absolue du métal traité.
Les chlorures mentionnés du fer, de l'étain, etc. ne peuvent évidemment être employés que lorsque l'incorpora- @
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tion de zinc, d'étain ou de fer dans le bain n'est pas nui- sible. Si l'on se propose, par exemple, d'épurer des allia- ges d'aluminium renfermant du zinc et destinés à la coulée en sable, on peut également utiliser du chlorure de zinc en mélange avec du tétrachlorure de carbone ou avec du penta- chlorure d'antimoine, car sa propre action n'est pas aussi intense que celle du mélange mentionné. En revanche, on ar- rive à réduire sensiblement les frais d'exploitation, car on peut se procurer le chlorure de zinc à bas prix.
Quelques exemples faciliteront la compréhension de l'invention.
Des bains d'aluminium pur peuvent être épurés da- vantage au moyen du réactif de composition suivante:
Tétrachlorure de carbone 60 %
Bifluorure d'ammonium 5%
Ohlorure d'ammonium 20 %
Tétrachlorure de titane 5 %
Farine fossile 10 % dont on remplit une cartouche en aluminium d'une contenance de 20 à 25 gr.. Le bain métallique qui peut même avoir été fortement surchauffé, est refroidi jusqu'à 750 C. Le dispo- sitif d'immersion est choisi suivant la forme du bain et est chargé à raison d'une cartouche par 20 kg. de métal; il est immergé dans le bain et retiré après l'accomplissement de la réaction. Pendant les 10 minutes d'attente la température doit tomber à 730 C. On élimine ensuite les impuretés, après quoi le métal est déchargé du four et coulé.
Pour l'épuration du silumin on se sert avantageuse- ment du mélange suivant:
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Tétrachlorure de carbone 50 %
Bifluorure d'ammonium 10 %
Trichlorure de bore 5 %
Pentachlorure d'antimoine 10
Chlorure de manganèse 15 %
Farine fossile la %
L'alliage allemand est avantageusement épuré au moyen du mélange suivant:
Tétrachlorure de carbone 50 %
Bifluorure d'ammonium' la %
Chlorure de zinc 30 %
Farine fossile 10 % tandis que pour l'alliage américain, pour l'alliage Y et pour les alliages analogues on emploie par exemple le mélange suivant:
Tétrachlorure de carbone 50 %
Chlorure de cuivre 20 %
Chlorure de manganèse 15 %
Chlorure de vanadium 5 %
Farine fossile 10 %
Si l'on désire, par exemple, dégager et désoxyder un alliage d'aluminium renfermant environ 0,5 % d'antimoine, 1,4 % de manganèse et 2 % de magnésium, de façon que cet al- liage se prête bien à la coulée, il suffit d'utiliser 1 à 2 pour mille du poids de l'alliage. Le traitement est préférable- ment exécuté en amenant les chlorures, pour autant qu'ils soient à l'état liquide, à être absorbés par des substances neutres. En dehors du charbon de bois en poudre, c'est prin- cipalement la farine fossile qui convient. La farine fossile permet une mouture extrêmement fine et présente un bon pouvoir d'absorption.
Même si les chlorures ne sont pas à l'état li- quide, la farine fossile se prête encore à la formation de mé-
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langes, parce que cela rend l'emploi plus économique et que les chlorures volatils ne sont libérés qu'après un certain temps de traitement. Donc, si l'on mélange les chlorures à la farine fossile ou si on les fait absorber par celle-ci, l'action sur le bain est plus intense et plus durable. La lai- ne d'asbeste agit de façon analogue, quoique moins bien.
Puisque la substance épuratrice ne donne de bons résultats que si le chlore qu'elle dégage ou le trichlorure d'aluminium qui se forme traverse tout le bain, il est dési- rable d'utiliser un dispositif spécial pour introduire cette matière. Un tel dispositif est représenté à titre d'exemple sur le dessin annexé. Sur ce dessin 1 désigne la cloche hé- misphérique comportant sur le côté des ouvertures 2 pour le passage des gaz et traversée au milieu par une tige 3 munie d'une pointe. Cette tige comporte, comme il vient d'être dit, une pointe 4 et des barbes 5, pour assurer une bonne fixa- tion de la. cartouche 7 remplie de matière épuràtrice 6 et constituée de préférence par un tube d'aluminium.
A son au- tre extrémité la tige 3 est coudée à angle droit et munie d'une poignée 8, pour permettre aux ouvriers d'introduire la matière épuratrice en toute sécurité, sans être éclaboussés ou incommodés par les vapeurs ascendantes.
La cloche, solidaire de la tige, sert à empêcher la matière épuratrice de monter dans le bain, ainsi qu'à répar- tir et à laisser s'échapper les gaz dégagés.
Si l'on épure des bains peu profonds, il est pré- férable d'assembler plusieurs de ces cloches, de les garnir simultanément et de les introduire ainsi dans le métal.
Après l'accomplissement de la réaction et une atten- te de courte durée on enlève les impuretés et l'on procède à la coulée.