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" Procédé d'obtention de béryllium et d'alliages de béryllium Il
La présente invention a pour objet un procédé pour obtenir directement, en une seule'opération, à partir de composés beryllifères, du béryllium, notamment à l'état d'al- liages, - avec un ou plusieurs éléments métalliques capables de s'allier au béryllium, - ainsi que, éventuellement, à l'état de métal pur.
On sait combien de difficultés d'ordre chimique, ther- mique et technique présente le problème consistant à réaliser par réaction directe, à partir de composés du béryllium, la
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production d'alliages' de b6rYllium: à teneur d6trm1nGejsnotam- ment à haute teneur en béryllium, aussi bien que de béryllium pur.
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On n'est jamais arrivé jusqu'icî, en dépit de nombreux
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essais, à réaliser avec des rendements indpstf-ieJ.s,:11; pro(1.uc- tion du béryllium et. do ,sal.l¯ <; ,"1 par trait '...ont tù?raio4. chimique de composas du béryllium.
Les difficultés d'ordre chimique et thermique auxquelles on, se heurte pour décomposer les composés du béryllium pro- viennent notamment du fait que les réactions d'échange qui interviennent se trouvent très vite limitées ou donnent lieu à la formation de produits qui l'empêchent de se poursuivre dans les conditions dans lesquelles on doit opérer. Du point de vue technique, ces difficuktés sont accrues par la légère- té du béryllium, qui tend à flotter sur le laitier et à se maintenir séparé de tout métal lourd en présence, par le haut point de fusion et par la grande facilité du béryllium à s'oxyder ou à former des carbures.
'En présence de l'ensemble de ces difficultés, l'on a eu recours, pour'remplacer les traitements thermo-chimiques, à des procédés électrolytiques, mais sans parvenir là non plus, en raison notamment du prix de revient forcément très élevé de la fabrication, à obtenir des résultats industriels et à pouvoir réaliser cette fabrication sur une échelle in- dustrielle.
On est revenu alors à la noie thermo-chimique pour la production du béryllium ou de ses alliages, par traitement
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au moyen d'un métal alcR.1 i.no-t8J.'rsux, tel que le magnésium, d'un composé fluoruré du béryllium, à savoir un fluorure double de béryllium et d'un métal alcalin (sodium), moins riche en fluorure de sodium que le fluobéryllate BeF2. 2NaF.
On s'était rendu compte en effet de l'impossibilité pratique qu'il y avait à opérer avec le fluo-béryllate sui-
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vant la réaction
BeF2. 2NaF + 2Mg = Be + 2Na + 2MgF qui est rendue explosive du fait de la mise en liberté du sodium et ctest la raison en particulier pour laquelle on traitait, au lieu du fluo-béryllate BeF2. 2NaF, le fluorure complexe BeF2. NaF, suivant la réaction : 2BeF2 . NaF + Mg = Be + MgF2 + BeF2. 2NaF.
Cette réaction paraîb rendue possible ici par le fait que le fluorure de sodium et le fluorure de magnésium formés sont en présence dans un rapport tel que la réversi- bilité de la réaction - qui conduirait à la mise en liberté de sodium -se trouve empêchée. Toutefois, comme on le voit, la réaction ainsi réalisée ne conduit à la libération à l'état métallique que de la moitié du béryllium contenu dans le composé traité, l'autre moitié du béryllium restant dans le résidu à l'état de composé complexe duquel il est sus- ceptible d'être extrait par exemple sous forme de fluo-béryl- -late. Il en résulte une forte diminution du rendement de l'o- pération, et une augmentation correspondante du prix de re- vient de la fabrication.
Ainsi donc, les procédés connus jusqu'ici.n'ont pas permis de résoudre le problème de la fabrication industrielle du béryllium et de ses alliages.
Ce problème se trouve résolu néamoins de façon simple et pratique par la présente invention, et cela dans des conditions où se trouve réalisée de façon directe et complète, et avec un.rendement élevé, atteignant pratique- ment 100 %, la production di béryllium, plus particulière- ment à l'état d'alliages à teneurs fixées à ltavance, quelles qu'elles soient,' et notamment à teneur en béryllium supé-
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rieure à 25 % ou aussi élevée que l'on voudra.
Alors qu'aucun des procédés connus ne permettait de réaliser des réactions pratiquement totales, le nouveau procédé, qui fait l'objet de l'invention, permet d'assurer la réalisation et l'obtention régulière de telles réactions quantitatives et ce tout en permettant d'obtenir, avec le rendement maximum pratiquement total, des alliages de béryl- lium à teneurs déterminées, à partir de tous composés du bé- ryllium capables d'être décomposés par un métal ou un métal- loïde, - que ces composés soient contenus dans des minerais ou obtenus par traitement de ces derniers, et plus particu- lièrement à partir de composés fluorés du béryllium.
L'invention consiste à cet effet, sous son aspect le plus général, à réaliser un déplacement intégral du béryllium, de ses composés, et notamment de ses composés fluorés, au moyen de métaux ou métalloïdes capables d'en libérer le bé- ryllium, en faisant agir une quantité de ce métal ou métal- loide telle que, pratiquement, elle corresponde stoechiomé- triquement à la quantité de béryllium contenue dans le compo- sé traité de façon à en déplacer jusqu'à la totalité du béryl- lium, par une réaction d'échange quantitative; on arrive à libérer ainsi pratiquement tout le béryllium à l'état de métal pur ou, en général - en opérant en présence d'un ou plusieurs métaux (ou éventuellement métalloïdes) capables de s'allier au béryllium - à l'état d'alliages de béryllium à teneurs déterminées.
Dans ce qui suit, pour simplifier, les métaux ou métalloïdes que l'on fait agir pour déplacer - grce notam- ment à leur caractère électro-positif, plus électro- positif que le béryllium - le béryllium des composés
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traités, seront désignés oüsAé-'tër1Ke d'éléments (métaux ou métalloïdes) "décomposants",
La réaction d'échange complète s'effectue en général par une simple opération de fusion.
On peut, à cet effet,
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l116J.Óuger.,'par exemple à froid, les matières réagissanttes: composés du béryllium et métaux ou métalloïdes décomposants et les fondre simplement ensemble, cette seule opération dè fusion assurant la transformation chimique intégrale, par double échange, que l'on réalise, si les proportions stoe- chiométriques ont été respectées, sans avoir recours à aucun moyen opératoire spécial.
L'opération peut être réalisée avantageusement dans un four électrique à induction, tel qu'un four à haute fré- quence, mais il est bien entendu que tous modes opératoires
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et appareils connus c'ppropriôs }1C!7urr,<àQ.t. tr ,.\1.1, ssil).1.vn , utilisés.
Comme composés du béryllium à traiter, l'on peut utiliser, ainsi qu'on l'a indiqué ci-dessus, tous composés - ou même des minerais en contenant - susceptibles d'être dé- composés suivant le procédé conforme $ l'invention. On uti- lise toutefois plus particulièrement des composés fluorurés, constitués soit par exemple par du fluorure de béryllium, soit par un fluorure double de béryllium et d'un métal al- calin dénommé en général "fluo-béryllate alcalin" (par exem- ple fluo-béryllate de sodium), soit par un mélange de fluo- rure de béryllium simple et de fluo-béryllate alcalin;
il convient de préciser que le fluorure de béryllium que l'on utilise est un fluorure anhydre exempt d'oxyde, contrairement aux produits usuels qui comportent une proportion notable d'oxyde de béryllium, non fusible à la température de l'opé-' réation et non réductible, ne permettant pas, par conséquent,
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d'extraire jusqu'à la totalité du béryllium ; lefluorure de béryllium est intéressant à employer 3ous cotte forme dans bien des cas, en raison notamment de ce qu'il accroît considérablement la fusibilité des scories qui se forment, facilitant ainsi la séparation on rele produit métallique et les scories.
Conformément à l'invention, on traite avantageusement le composé fluoruré du béryllium en présence de, ou en mé- au moins/ lange avec, un fluorure d'un autre métal, de'préférence bi- valent, tel que le fluorure de magnésium ou d'un métal alca- lino-terreux,
L'intérêt qu'il y a à opérer en présence d'un tel fluorure de métal alcalino-terreux ou de magnésium confor- mément à l'invention, notamment dans le cas où l'on traite un fluo-béryllate alcalin, peut s'expliquer par le fait que ce fluorure alcalino-terreux ou autre joue le rôle de neutralisateur empêchant la mise en liberté du métal alcalin du fluo-béryllate traité;
et, grâce au fait que l'on fait agir juste la proportion stoechiométrique nécessaire de métal ou métalloïde décomposant, on réalise ainsi un dépla- cement intégral du béryllium du compose traité, sans risque de mise en liberté de métal alcalin (par exemple de sodium).
C'est ainsi que, par exemple, dans le cas où l'on traite du fluo-béryllate de sodium en présence de fluorure de calcium, on opère suivant la .réaction :
BeNa2F4 + Mg + n (CaF2) = 2 NaF + MgF2 + Be + n (CaF2), le (CaF20 ajouté agissant comme neutralisateur grâce auauel tout le sodium reste fixé par le fluor.
En utilisant ainsi, pou extraire tout le béryllium d'une molécule de HeNa2F4, une seule molécule de Mg (au lieu de deux molécules de Mg que nécessiterait la réaction corres-
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pondante libérant du sodium) l'on réalise au mieux intégra- lement la réaction quantitative
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BeNa2 F4 + Mg = Be + 2NaF . Mgr
En somme, l'utilisation d'un fluorure de métal biva- lent., métal alcalino-terreux ou magnésium, en présence duquel on opère, empêche la mise en liberté du sodium (ou autre métal alcalin que peut comporter le composé de béryllium traité) grâce au fait qu'il tend à se décomposer de préfé- rence au fluorure de sodium et que, par sa tendance à libé- rer du fluor, il favorise la réaction qui assure la fixation du fluor par le sodium sous forme de NaF en particulier.
Par ailleurs, dans le cas d'obtention d'alliages de béryllium, on peut avoir intérêt pour modérer la fusibi- lité des scories, suivant la nature de l'alliage à obtenir, à ajouter aux scories des sels alcalins ou alcalinisés non oxygénés, tels que par exemple des fluorures et des chlo- rures.
Les proportions de matières réagissantes à mettre en oeuvre, conformément à l'invention, peuvent se détermi- ner à l'avance par le calcul, pour réaliser les réactions quantitatives voulues. Soient : - A,' la quantité du composé du béryllium traité ; - B, la quantité d'alliage de béryllium à obtenir - a, la teneur en béryllium du composé de béryllium traité; - ±, la teneur en béryllium de l'alliage à obtenir; - C, la quantité de métal ou métalloïde décomposant à faire agir; - E, l'équivalent chimique du béryllium; - e, l'équivalent chimique du métal ou métalloïde décomposant mis en oeuvre.
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- Les proportions nécessaires des matières réagissantes, dont il faudra pratiquement se rapprocher autant que possi- ble, sont les suivantes ;
La quantité A du composé de béryllium à décomposer est déterminée par l'expression :
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La quantité C du métal ou métalloïde décomposant néces- saire à mettre en oeuvre est déterminée par l'équation :
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On peut donc dire que l'on fait agir sur le composé de béryllium (qui est en quantité égale à la quantité de béryllium à obtenir divisée par la teneur en béryllium de ce composé) une quantité de métal ou métalloïde décomposant qui est pratiquement égale à la quantité de béryllium à li- bérer multipliée par le rapport des équivalents chimiques du béryllium et du métal ou métalloïde décomposant.
Comme métaux ou métalloïdes décomposants à faire agir sur les composés du béryllium, notamment les composés fluorurés, à décomposer, quels qu'ils soient, l'on peut uti- liser avantageusement, soit isolément, soit à l'état de mélanges, à volonté, un ou plusieurs métaux plus électro- positifs que le béryllium pour déplacer ce dernier de ses composés; l'on obtient les meilleurs résultats en mettant en jeu un ou plusieurs métaux du groupe des métaux comportant les métaux alcalins (par exemple Na, K, Li), les métaux alca- lino-terreux (par exemple Ca, Ba, Rb, Sr, Ce) et le magné- sium ; ce sont les métaux nettement plus électro-positifs que le béryllium qui sont les plus intéressants.
Cependant,
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l'on a obtenu également des résultats très satisfaisants avec des métaux moins électro-positifs, tels que l'aluminium, ou même avec des métalloïdes jouant le rôle d'éléments élec- tro-positifs, tels que le silicium, le bore, le carbone.
On pourra, dans.certains cas, avoir intérêt à intro- duire les métaux ou métalloïdes décomposants à l'état de com- posés métalliques, - ou à opérer en présence de composés mé- tall'iques ... de manière à pouvoir amener au cours de l'opéra- tion l'élément décomposant à l'état de métal ou métalloïde.
Dans le cas, en particulier, où l'on veut utiliser le sodium, comme élément décomposant, pour éviter la tendance à provoquer une ébullition, que présente le sodium seul, il y a intérêt à faire réagir ce métal en présence de composés métalliques avec lesquels le sodium présente une affinité chimique suffisante pour permettre, par la formation d'un eutectique par exemple, de réaliser sans difficultés une réaction pratiquement' quantitative.
Parmi,les métaux bivalents, outre les métaux alcalino- terreux, le magnésium est d'une application particulièrement avantageuse comme métal décomposant. Lorsqu'on fait agir le magnésium,par exemple, sur du fluo-béryllite de sodium, l'a décomposition de'ce dernier s'effectue, d'abord vers 900 C., suivant une réaction intermédiaire donnant un fluorure double de béryllium et de magnésium, par exemple:
2BeF2. n NaF + 2Mg = Mg Bef4 + Be + Mg + n NaF puis, suivant une deuxième réaction de double échange (vers 1100 C), qui est beaucoup plus active que la première et s'opère suivant l'équation :
Mg BeF4 + Mg = 2 Mg F2 + Be
En introduisant dans le mélange un excès de sel so-
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dique avec le fluorure de magnésium qui se forme, on constitue un mélange à bas point de fusion qui facilite grandement l'agglomération du béryllium à l'état compact.
Ainsi qu'on l'a indiqué ci-dessus, on peut faire agir également un métal moins électro-positif que le béryllium, tel que l'aluminium. Ce dernier en effet réagit d'une façon totale sur le béryllium contenu dans des composés fluorures comportant du fluorure de béryllium, lorsqu'on utilise par exemple un mélange de fluorure de magnésium et de fluorure de béryllium, le fluorure de magnésium étant en quantité chi- miquement au moins équivalente à celle du fluorure de béryl- lium. La réaction s'opère alors suivant l'équation :
3 Be Mg F4 + 2 A1 = 3 Be + 3 MgF2. A12 F6.
Cette réaction se produit même lorsque le mélange de fluorures comporte un autre élément, par exemple l'oxygène, pourvu que les rapports d'équivalence susmentionnés soient respectés.
Dans le cas où l'on utilise un métalloïde tel que le silicium comme élément décomposant, ce silicium peut réagir sur des composés fluorurés du béryllium, - dans des conditions bien déterminées - de la même façon qu'un métal plus électro- positif que le béryllium. L'une des conditions nécessaires pour obtenir ce résultat est d'opérer à une température qui dépasse légèrement la température de fusion du silicium mé- tallique. Une seconde condition est d'assurer la fixation ou l'élimination rapide du SiF4 qui se forme, car la présence de SiF4 rendrait possible la réversibilité de la réaction d'échange; par contre cette r6versibilité est empêchée par la scorification du silicium sous forme de fluo-silicates indé- composables à la température de la réaction.
La réaction
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suivant laquelle s'effectue l'opération peut être représentée par l'équation :
2 BeF2 + MF2 + Si = 2Be + M Si F6 où M représente un métal bivalent. Les moyens pour assurer la stabilité du fluo-silicate qui se forme par la réaction sont d'une réali- sation pratique très simple; on utilisera par exemple, à cet effet, le silicium à l'état d'eutectique avec un métal au moins bivalent.
Pour obtenir, par le procédé conforme à l'invention, des alliages de béryllium (à teneur en béryllium variant à volonté entre moins de 1 % et jusqu'à près de 100 %) il con- vient de faire agir le ou les métaux ou métalloïdes décompo- sants en présence du ou des métaux (ou éventuellement métal- loïdes à allier au béryllium - ou encore de composés métal- liques susceptibles de fournir, au cours même de la réaction, le ou les métaux d'alliage.
Les teneurs voulues de l'alliage final à obtenir s'obtiennent par le fait que l'on met en oeuvre une quantité d'élément d'alliage exactement proportionnée à la proportion de ce corps que l'alliage final doit contenir.
En général on fait agir le ou les métaux ou métalloi- des décomposants soit en présence du ou des éléments à allier au béryllium, soit à l'état de mélanges ou d'alliages avec eux,
Comme éléments susceptibles d'être mis en oeuvre plus particulièrement, comme éléments des alliages décompo- sants, l'on peut utiliser notamment l'un ou plusieurs des éléments suivants pour obtenir des alliages binaires ou à plusieurs constituants: cuivre, fer, nickel, cobalt, tungs-
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tène, molybdène,' chrome, vanadium, bore, titane, manganèse, zinc, argent, étain, thallium, bismuth, plomb, cadmium, ura- nium, lithium, calcium, magnésium, aluminium, silicium, phos- phore, carbone, or, platine.
En ce qui conc'erne la réalisation de l'opération pro- prement dite, cette opération consiste, d'une façon générale, à amener en contact les matières réagissantes, par exemple à froid, en partie ou en totalité, à les mélanger éventuelle- ment et à les fondre ensemble, par exemple dans un creuset; on peut avoir recours , par exemple, dès que la température de fusion du laitier a été atteinte, à une agitation (par tous moyens connus, par exemple par agitation électrique ou mécanique); on laisse finalement se séparer l'alliage de béryllium du laitier formé.
Pour recueillir ainsi le produit final à obtenir aussi facilement que possible sans pertes et à l'état de pureté maximum, on s'est rendu compte qu'il y a intérêt à opérer de préférence dans des conditions telles - grâce no- tamment au choix judicieux des matières réagissantes que l'on met en jeu, - que l'on obtienne ce produit final (alliage de béryllium ou éventuellement béryllium métallique) sous la forme d'une masse bien compacte qui se sépare par elle-même des autres produits de la réaction, formant notamment le laitier.
Ce résultat peut s'obtenir en particulier en faisant agir des mélanges ou alliages - du ou des éléments décomposants avec le ou les éléments à allier au béryllium, - qui sont tels qu'ils présentent un poids sensiblement différent de celui du composé de béryllium traité pour que, après mélange,l'alliage produit présente également un poids sensiblement différent de
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celui du laitier qui se forme et s'en sépare ainsi sous-forme d'un produit compact..
On peut par exemple, à cet effet, faire agir un alliage décomposant plus lourd, initialement, que le composé de béryllium traité à l'état fondu et donnant lieu à un allia- ge plus lourd, finalement, que le laitier formé, qui en géné- ral présente un poids spécifique d'autant moins élevé que l'on amène le dit laitier, par exemple en le faisant mousser, à un état de division plus poussée.
Inversement, on peut également, lorsqu'on fabrique des alliages légers du béryllium, 'réaliser l'opération en mettant en jeu des mélanges ou alliages décomposants qui forment un laitier nettement plus lourd que le produit de la réaction; l'alliage se recueille alors au-dessus du lai- tier.
Conformément à la présente invention, l'on s'est rendu compte que la formation d'alliages de béryllium aux teneurs voulues est grandement facilitée lorsque l'agent décomposant (métal ou métalloïde capable de décomposer le composé de béryllium) et le ou les éléments métalliques (ou éventuellement métalloïdiques à allier au béryllium sont mis en jeu à l'état de mélange fondant à température relati- vemént basse, et plus particulièrement à température infé- rieure au point de fusion de ses composants. Dans le cas d'un métal à allier au béryllium on met en oeuvre avantageu- sement un mélange ou un alliage de l'élément décomposant et de ce métal, associés dans des proportions relatives qui se rapprochent de, ou correspondent à, la composition du mélange eutectique.
L'utilisation d'un tel mélange à basse température
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de fusion par rapport à cellede ses composants - formés en général par des éléments métalliques plus électro-positifs que le béryllium avec des éléments métalliques moins électro- positifs que ce dernier - constitue un moyen très pratique pour faciliter la réaction d'échange que l'on réalise, en général, entre l'élément plus électro-positif et le béryllium du composé traité. Ce n'est même dans certains cas que par ce moyen que la formation d'alliages est rendue pratiquement possible pour un rendement maximum. Il suffit dans ces conditions d'opérer à une température qui n'a besoin que d'être suffisante pour queles matières réagissantes et l'al- liage de béryllium produit soient à l'état fondu.
Pour obtenir, plus particulièrement, des alliages lé- gers du béryllium, notamment avec l'aluminium, on peut uti- liser des alliages binaires, ou contenant plus de deux mé- taux, qui se présentent à l'état de mélanges à point de fu- sion peu élevé par rapport aux éléments constitutifs, et réa- gissent par double échange sur les composés de béryllium. On peut opérer de telle sorte que la température ne dépasse en aucun cas la température de fusion du mélange eutectique ou eutectoide formé par le béryllium avec les autres métaux à à allier au béryllium.
On obtient dans des conditions particulièrement avan- tageuses les alliages légers du béryllium en utilisant comme alliage réagissant un alliage eutéctique à point de fusion peu élevé ; il se trouve que le béryllium, au fur et à mesure de sa formation, passe à l'état de l'alliage liquide à obtenir, et la température de fusion de ce nouvel alliage augmente avec la quantité de béryllium en présence, mais quelle que soit la teneur élevée en béryllium que l'on désire obtenir
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dans le produit final; le béryllium libéré s'allie au fur et à mesure de sa formation et la température à atteindre reste toujours très inférieure à celle qui est nécessaire pour la fusion du béryllium pur (environ 1285 ).
Dans tous les cas, l'on réalise la réaction d'échange à une température toujours relativement basse, d'autant plus basse, toutes choses égales par ailleurs, que le mélange mis en oeuvre pour décomposer le composé de béryllium fond à température plus basse, par rapport au point de fusion de ses composants. L'important est que le béryllium se trouve lui-même libéré à une température toujours inférieure au point de fusion de ce métal, mais il ne passe pas à l'état solide en raison de ce qu'il trouve pour s'allier, au fur et à mesure qu'il se forme, le ou les autres éléments à l'état liquide qui forment avec lui l'alliage de béryllium à obte- nir. Dans bien des cas, l'élément d'alliage forme alors avec le béryllium un alliage constituant lui-même un alliage eutec- tique.
La température de la réaction et la durée de l'opé- ration sont abaissées particulièrement lorsqu'on met en jeu, pour assurer la réaction de double échange, l'élément décom- posant précisément à l'état d'alliage eutectique avec le ou l'un des métaux d'alliage.
L'utilisation d'un eutectique ne peut conduire, il est vrai, qu'à la formation d'alliages de béryllium dont les teneurs ne varient que dans des limites relativement étroites.
Pour obtenir cependant toute la gamme possible des alliages de béryllium, on fait agir l'eutectique en présence de la quantité supplémentaire voulue de métal d'alliage; il suffit d'ajouter,à cet effet, la quantité supplémentaire calculée exactement à l'avance du métal d'alliage de l'eutectique ou
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éventuellement d'un ou plusieurs métaux d'alliage. Dans les conditions normales de l'opération, ces additions de métaux d'alliage n'exercent pas d'influence sur l'action de l'alliage eutectique décomposant et par conséquent l'on arri- ve à fusionner sans difficulté les métaux d'alliage en pro- portion voulue, prédéterminée, dans la même opération, avec l'alliage de béryllium formé par double échange avec l'eu- tectique mis en oeuvre.
La réaction s'effectuera d'autant plus correctement que l'alliage eutectique décomposant sera, par les conditions de contact et/ou de température réalisées, plus à même d'agir sur le composé de béryllium à décomposer avant que son caractère eutectique se trouve substantielle- ment modifié par une intervention du supplément de métal d'aillage.
On peut d'ailleurs aussi réaliser la formation préala- ble de l'alliage eutectique au sein même du mélange qui est soumis à l'opération, en introduisant à l'état libre une partie du métal qui doit former l'eutectique avec l'élément décomposant réagissant,
On a indiqué ci-après, à titre non limitatif, divers exemples, correspondant à des cas typiques, de réalisation du procédé conforme à l'invention:
Exemple 1
Production d'un alliage béryllium-nickel au moyen d'un alliage de lithium et nickel.
On prend 100 Kgs de fluo-béryllate de sodium (BeF2 .
2NaF), que l'on amène à l'état fondu. Pour obtenir à partir de ce fluo-béryllate un alliage contenant 75 % de béryllium et 25 % de nickel, on fait réagir sur lui 13 Kgs environ d'un alliage préparé au préalable au moyen de lithium et de nickel en poudre et ayant une teneur en nickel de 17e75 %. On sou-
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met le mélange de cet alliage décomposant et du fluo-béryl- late à un chauffage graduel jusqu'à la température de fusion du nickel, en utilisant un creuset protégé au moyen d'oxyde de béryllium (glucine) et bien fermé. On soumet l'alliage à une agitation régulière tout en chauffant jusqu'à ce que la réaction soit achevée et pratiquement complète.
On re- cueille, au fond du creuset, 9 Kgs environ d'un alliage de béryllium à l'état fondu sous forme de masse bien compacte et homogène, contenant de 74 à 76 % de béryllium et de 26 à 24 % de nickel. L'alliage métallique ainsi recueilli peut être transvasé par coulée au moyen de tout procédé connu. Le laitier qui s'est formé est constitué par un fluorure double de lithium et de sodium; on peut lui faire subir tout traite- ment convenable connu pour en récupérer le lithium.
Exemple 2
Production d'un alliage béryllium-nickel au moyen d'un alliage de magnésium et nickel..
En vue d'obtenir, au moyen d'un alliage décomposant à point de;fusion particulièrement bas, un alliage de béryl- lium-nickel à 42 % de Be et 58 % de Ni, on a pris un alliage, fondant à la température de 512 C., préparé à l'avance avec du magnésium et du nickel dans les proportions de 66 % de Mg et 34 % de Ni. On a fait agir une quantité telle de cet alliage que la quantité de magné sium corresponde,stoechiomé- triquement, au béryllium de la masse du composé de béryllium à décomposer qui était du fluo-béryllate de sodium. On a obtenu ainsi, par une seule opération de fusion dans un creu- set, l'alliage voulu de béryllium et de nickel, sous forme de régule bien compact au fond du creuset. Cet alliage avait l'analyse suivante : Be : 41,8 % - Ni: 58,2 %.
Il fond à 1100 C soit environ 185 au-dessous de la température de fusion du béryllium.
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Exemple 3
Production d'un alliage Be-Ni à 25 %de Be au moyen d'aluminium et de nickel.
On incorpore, à 11 Kgs d'un mélange intime,pulvérisé en l'absence d'air, de fluorure de béryllium et de fluorure de magnésium en quantités équimoléculaires, 18 Kgs de li- maille d'aluminium et 27 Kgs de limaille de nickel. On comprime fortement la masse dans le creuset de graphite, que l'on recouvre, et que l'on introduit dans un moufle, sans air, à la température de 1.200 C; cette température y est maintenue pendant un laps de temps variable suivant la capa- cité thermique du moufle lui-même; c'est ainsi que si la température de 1.200 peut être atteinte en 35 à 40 minutes, on la maintiendra ainsi pendant une heure. Ensuite on re- froidit, verse le laitier à part et l'on obtient ainsi un alliage Be-Ni à 25 % de Be et 75 % de Ni.
Exemple 4
Production d'un alliage béryllium-cuivre à 33 % de Be, au moyen de magnésium et de cuivre.
On introduit les corps réagissants à froid en mettant, dans un creuset en graphite d'une capacité de dix litres en- viron : au fond, en gros morceaux, 4,250 Kgs d'un alliage de Mg et de Cu à 20 % de Ou; au-dessus, 6 Kgs de fluorure de béryllium anhydre et exempt d'oxyde, en le comprimant forte- ment ; au-dessus encore, on place 1 Kg de fluobéryllate so- dique fondu et, encore en gros morceaux, on place 2,875 Kgs de cuivre électrolytique. Après avoir recouvert le creuset d'un couvercle en graphite on l'introduit dans un moufle sans circulation d'air et l'on élève rapidement la tempéra- tare jusqu'à 9000 C. On maintient cette température pendant
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20 à 25.minutes, puis on la fait monter rapidement jusqu'à 1.200 C.
On laisse l'alliage se déposer, l'on coule - en séparant le laitier - et obtient ainsi un alliage d'un poids de 3.750 Kgs à 33 % de Be et 67 % de Ou.
-Exemple 5 Production'd'un alliage Be-Cu à 80 % de Be.
Dans un creuset de graphite revêtu de BeO et muni d'un couvercle, on introduit 3,1 Kgs de Mg métallique sur un mélange de 6 Kgs de fluorure de Be anhydre exempt d'oxyde avec 3 % de fluorure de cuivre. La température est maintenue pendant 30 minutes à 900 C, puis on l'élève à 1.200 0 et on l'y maintient jusqu'à ce que la fusion soit calme, puis l'on coule en lingotière en séparant le laitier. On obtient ainsi 1,250 Kgs environ d'un alliage Be-Cu à 83 % de Be.
Exemple 6
Production d'un alliage béryllium-fer, au moyen d'un alliage de calcium et fer, dans un four à induction à haute fréquence.
Dans un creuset protégé au moyen d'oxyde de béryllium pour réaliser l'opération par chauffage à induction l'on place 43 Kgs d'un alliage fer-calcium à environ 18 % de calcium, réduit en morceaux, et sur cet alliage fondu l'on charge 10 Kgs de fluorure de béryllium anhydre exempt d'oxyde.
On maintient l'atmosphère du creuset alimentée en hydrogène jusqu'à assurer l'élimination de l'air; on élève la tempéra- ture jusqu'à 1150-1200 C, et la maintient pendant une demi- heure environ, de façon à maintenir la masse à l'état de fu- sion, avec agitation. Après avoir interrompu l'action du champ d'induction et cessé l'introduction d'hydrogène, on verse le laitier à par) et l'on coule le métal directement
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en lingots. On obtient ainsi 37 Kgs d'alliage à 4,8 % de Be et 95 % de Fe.
Exemple 7
Production d'un alliage beryllium-fer à 40 % de Be, en utilisant le silicium comme élément décomposant.
On prend un mélange de fluorure de Be anhydre et de fluorure de Ca, en parties équivalentes, et on place ce mé- lange en couches alternatives avec du silicium métallique à
95 % de Si et 5 % de Fe en morceaux. On recouvre la masse au moyen de fer électrolytique en petits morceaux et on la comprime dahs un creuset de BeO ou de magnésie ou encore de graphite, revêtu intérieurement de magnésie ou de BeO.
Au-dessus de la masse, on étend une couche de fluorure de sodium mélangé avec de la fluorite et de gros morceaux de fer électrolytique. On porte le creuset dans le moufle en élevant lentement la température jusqu'à 1.400 C. On laisse ensuite reposer et coule, en séparant le laitier; on obtient un alliage à 60 % de Fe et 40 % de Be avec de petites quan- tités de silicium.
Exemple 8
Production d'un alliage béryllium-fer à 9 % de Be, au moyen d'un alliage eutectique d'aluminium et fer,
On introduit dans le creuset d'un four à induction
7,5 Kgs d'un alliage eutectique Al-Fe fondant à 1.160 .
On comprime par-dessus 25 Kgs d'uh mélange de fluorures de béryllium et de magnésium contenant 7,5 % de béryllium, et au-dessus de ce mélange encore 2,0 Kg de fer électrolytique.
On porte rapidement la température à 1,180 C et l'y maintient constante pendant 45 à 50 Minutes. On coule en moule, et ob- tient ainsi 7,7 Kgs d'un alliage de fer et de béryllium à 9 % de Be fondant à 1.155 C.
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Exemple 9
Production d'un alliage ferreux de béryllium et chrome, inattaquable par les acides.
Dans un creuset protégé au moyen de BeO muni d'un couvercle perforé à travers lequel passe un tube également en BeO pour l'adduction d'hydrogène, on place 10 Kgs d'un alliage ferreux à 21,5 % de chrome et 8,5 % de Ni en gros morceaux ; sur ceux-ci l'on comprime un mélange de 7 Kgs bien homogènes de fluobéryllate de calcium, obtenu à partir de quantités équivalentes des deux fluorures et de 8,50 Kgs de silicium 95 % en, poudrer on recouvre le tout avec une petite couche de chaux vive et de fluorite. Le creuset étant ainsi préparé, on l'introduit dans un four à induction et, pendant que la température monte' rapidement, on introduit de l'hydrogène. Au bout de 15 à 20 minutes de fusion très vive, on laisse refroidir, on coule le laitier à part et le métal dans un moule, par exemple.
On obtient ainsi 10,5 Kgs d'un alliage spécial de fer à 20,5 % de Cr, 7,75 de ; Ni et 4,75 % de Be.
Exemple 10
Production d'un alliage argent-béryllium au moyen d'un alliage d'aluminium et argent.
Dans un petit creuset protégé au moyen d'un oxyde de béryllium, d'une capacité de 1 litre 1/4, on place 1. 225 g. d'un mélange de fluorure de béryllium (475 g) et de fluorure de magnésium. On répartit par dessus, en morceaux de dimen- sion de 4 à 5 cm3, 645 g. d'un alliage d'Al et d'argent à 28 % d'aluminium, qui fond à 558 . En élevant la température pendant une'heure jusqu'à 1.100 . on obtient, après avoir cou- lé en lingotière, environ 555 g. d'un alliage à 18 % de Be et 82 %.d'argent fondant à 880.- 1.075 C.
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Exemple 11
Production d'alliages légers constitués par des allia- ges binaires Be-Al.
En opérant dans des conditions analogues à celles indiquées ci-dessus, l'on peut utiliser avantageusement, comme alliages décomposants, des alliages eutectiques connus de magnésium et luminium, contenant respectivement 40 et 70 % de Mg, 60 et 30 % d'Al, chacun de ces alliages fondant à la température de 460 C. Dans ces deux cas, l'on obtient respectivement l'alliage léger contenant 11 % de Be et 89 % d'Al, et l'alliage léger contenant 35 % de Be et 65 % d'Al.
Exemple 12
Production d'un alliage léger ternaire (Be - Al - Li) à 20-25 % de Be.
Dans un creuset de graphite muni d'un couvercle on introduit 2,100 Kgs de Mg en cylindres ayant une pureté de 99,8 et au-dessus, bien comprimé, 1 Kg de fluobéryllate de lithium (BeF2 , 2LiF) et 3 Kgs de fluorure de béryllium anhydre exempt d'oxyde. On place au-.dessus 2,500 Kgs d'Al eh morceaux, Après avoir recouvert le creuset, on l'intro- duit dans le moufle, on élève la température au début jus- qu'à 850 C environ et on la maintient pendant 20 minutes, puis on l'élève jusqu'à la 50 C.
Lorsque la fusion est calme, on laisse le laitier se déposer et l'on'coule en lin- gotière ; on obtient ainsi environ 3,300 Kgs d'un alliage d'aluminium à 23,5% de Be et environ 4,5 % de lithium
Exemple13
Production d'un alliage léger ternaire (Be - Al - Li) à 40 % de Be.
En opérant dans des conditions analogues à celles
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indiquées ci-dessus, l'on fait fondre, dans 100 parties de sodium fondu, 10 parties d'aluminium et 20 parties de li- thium, et l'on fait réagir l'alliage décomposant ainsi formé sur la quantité de fluorure de béryllium correspondant stoe- chiométriquement à celle du sodium mis en jeu; on obtient finalement un alliage Be - Al - Li présentant sensiblement la composition suivante; 40 % de Be, 40 % de Li et 20 d'Al.
Exemple 14
Production d'un alliage léger ternaire Be - Al - Cu.
Oh opère dans des conditions analogues à celles indi- quées ci-dessusen partante pour constituer l'alliage décom- posant, de 25 parties d'un alliage à 95 % d'aluminium et 5 % de cuivre, que l'on allie à'75 parties de calcium, en cons- tituant ainsi un nouvel alliage fondant à 500 C. On fait agir alors ce nouvel alliage sur la quantité de fluorure de béryllium correspondant stoechiométriquement à celle du calcium mis en jeu; on obtient finalement un alliage à 36 % de béryllium, 58 % d'aluminium et 6 % de cuivre.
Exemple 15
Production de béryllium pur.
Dans un creuset de graphite revêtu d'oxyde de béryl- lium et muni d'un couvercle, on introduit au fond 25 Kgs de Mg pur en gros morceaux cylindriques et, au-dessus, 50 Kgs de fluorure de béryllium anhydre exempt d'oxyde, bien mé- langé avec 5 % de fluorure de sodium fondu. On élève rapi- dement la température jusqu'à 900 C et l'y maintient pen- dant 20 minutes, puis l'on élève encore la température jus- qu'à 1.290 - 1.500 C,. et l'y maintient jusqu'au calme de la fusion. Le:béryllium libre se condense sous la forme d'un noyau flottant sur le laitier fondu. Dès que la température
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est tombée au-dessous de son point de fusion, il peut être retiré au moyen d'une fourche en fer par exemple, et on le laisse refroidir à l'abri de l'air.
On obtient ainsi 9 Kgs de Be à 90 % de pureté si le Mg employé avait une pureté de 99,85 %.
Dans tout ce qui procède, on a précisé des condi- tions optima d'opération qui conduisent à une extraction pratiquement totale du béryllium hors du composé bérylli- fère; toutefois, il va de soi que l'on ne sortirait pas du cadre de l'invention en ne remplissant pas strictement ces conditions mais en en appliquant les moyens avec une marge d'approximation telle que l'on n'obtienne pas une extraction totale du béryllium, c'est-à-dire, par exemple, qu'on ne réalise qu'une extraction partielle mais néanmoins fort importante.