Procédé d'obtention simultanée d'un alliage de départ aluminium-silicium de grande pureté et d'un alliage aluminium-silicium non épuré, relativement riche en silicium. La fabrication des alliages aluminium- silicium à résistance mécanique élevée néces site la préparation préalable d'alliages de départ de grande pureté, c'est-à-dire très pauvres en fer, carbone et titane, et titrant environ<B>85%</B> d'Al et<B>13%</B> de Si.
D'autre part, la métallurgie, spécialement la sidérurgie et les industries chimiques ont besoin d'alliàges d'aluminium-silicium à titre relativement élevé en silicium et dans les quels la présence du fer, du titane et du carbone n'est pas un obstacle à leur emploi particulier.
Les alliages de départ ont tout d'abord été préparés par fusion d'aluminium et de si licium aussi purs que possible, mais un tel procédé est coûteux.
On a cherché ensuite à produire des al liages @de départ par voie électro-thermique. C'est ainsi que l'on sait produire maintenant, par voie. électro-thermique et dans des con- ditions techniques très satisfaisantes, des al liages aluminium-silicium de teneur en alu minium supérieure à<B>67%</B> Al.
Mais, malgré les dispositions nouvelles qu'il. a été nécessaire -d'adopter dans ce genre de fabrication, on obtient en général des alliages de teneur en silicium supérieure à<B>15%</B> et renfermant comme impuretés du fer, du titane et @du carbone. avec un pour centage inadmissible pour la fabrication clé l'alliage final à.
haute résistun.ce mécanique. L'on était alors conduit avant de faire subir à ces alliages le traitement final, à les refon dre, pour obtenir l'alliage de départ propre ment dit, avec une quantité convenable d'a luminium pur qui ajustait l'alliage à ses te neurs définitives .en aluminium et en sili cium et en même temps diluait les impure tés.
La présente invention a pour objet un procédé qui permet d'obtenir simultanément, sans intervention de silicium ou d'aluminium préalablement préparés, d'une part un alliage aluminium-silicium de grande pureté et de composition voisine de .celle requise pour les applications mécaniques (11 à<B>13%</B> de Si. 86 à 87 % de Al) et, d'autre part, un alliage aluminium-silicium non épuré, relativement riche en silicium et immédiatement utilisa ble pour les opérations métallurgiques et chimiques.
Ce procédé est caractérisé par le fait que l'on fait refroidir jusqu'à la solidification. très lentement, un alliage liquide contenant trop peu -d'aluminium, trop de silicium, trop d'impuretés, pour pouvoir servir d'alliage de départ pour l'obtention d'alliage à haute ré sistance mécanique. Ce refroidissement lent permet d'obtenir de gros cristaux contenant le surplus du silicium et la majeure partie des impuretés; ces gros cristaux représentent un alliage aluminium-silicium riche en silicium. le reste du produit solidifié contenant l'al liage aluminium-silicium eutectique ou voi sin de l'eutectique relativement pur.
On ré chauffe ce produit solidifié au moins jus qu'au point de fusion de l'eutectique, de pré férence à une température légèrement supé rieure .et très voisine de la température de fusion de l'eutectique, et on sépare subsé quemment cet eutectique liquide des gros cristaux restés solides.
La vitesse de refroidissement doit être très lente et celle préférable est comprise entre 30 et 75 C par heure. On peut égale ment soumettre l'alliage initial à des oscilla tions lentes de réchauffement -et de refroi dissement pendant la période de solidifica- tion.
Pendant l'opération de réchauffage, l'al liage peut être brassé de manière à disloquer les agrégats de cristaux susceptibles de re tenir entre eux l'eutectique, la température étant maintenue légèrement supérieure au point de fusion de l'eutectique.
Le mélange de l'eutectique liquidifié et des cristaux restés solides peut alors être fil tré avec intervention facultative de moyens mécaniques tels que la pression mécanique ou la pression gazeuse, le vide, la force centri fuge, etc. Le gâteau de cristaux restant sur le filtre est avantageusement lavé par -des sels fondus, par exemple par de la soude fon due.
Il importe de remarquer que la teneur en silicium de ,l'alliage liquide ainsi obtenu dépend, toutes autres choses égales d'ailleurs, de la vitesse de refroidissement de l'alliage initial et $e la température à laquelle on ré c-hauffe ensuite cet alliage.
La partie liquide est l'alliage eutectique aluminium-silicium fondant aux environs de 575 C et de composition voisine ou égale â celle de l'alliage propre, après traitement spécial, aux applications mécaniques.
La partie solide représente un alliage alu- minium-silicium très riche en silicium qui renferme non seulement la majeure partie du silicium, mais encore, ce qui est surprenant, les impuretés de l'alliage primitif: fer, titane.
carbone, etc. qui se concentrent dans la par tie restée solide, riche en silicium. Cette concentration se fait dans un rapport qai dépend des proportions initiales d'impuretés et surtout de la différence de température entre la température de fusion de l'eutecti- que et celle à laquelle on opère;
d'où il dé coule que même si la proportion initiale d'impuretés est importante, l'alliage eutecti- que qui s'écoule peut, sous réserve d'un choix convenable de cette température, se trouver du même coup purifié dans une proportion telle qu'il se présente immédiatement avec la composition propre à la fabrication des allia ges à destinations mécaniques..
On voit l'importance de ce mode de puri fication qui laisse une tolérance appréciable clans la fabrication électrothermique et per met, par exemple, l'emploi certain de kaolin dans le four électrique, tout en conduisant facilement, grâce à la séparation thermique ultérieure par liquation, à un alliage liquide à moins de<B>0,6%</B> de fer.
Quant aux impuretés qui s'accumulent dans l'alliage riche en silicium, elles sont :sans importance pour les applications métal lurgiques de cet alliage, telles que désoxyda- tion en sidérurgie, réduction silico et alumino- therm@ique, fabrication de l'hydrogène, etc., on remarquera cependant qu'elles empêchent de la façon la plus nette la réutilisation de cet alliage dans le four électrique en vue de la production d'une nouvelle quantité d'al liage primitif aluminium -silicium.
Un autre avantage de cette invention est le suivant: L'alliage riche en aluminium, obtenu de la manière indiquée ci-dessus, a une teneur très élevée en aluminium, qui s'écarte peu, si on le désire de 85 %<B>A</B>1, et on ,s'en peut ser vir d'alliage de départ pour l'obtention d'al liage à haute résistance mécanique. Si l'on veut produire des alliages silicium-aluminium à 12-14 % de Si, par exemple, on pourra, soit se servir directement de l'alliage obtenu par séparation, soit procéder à un ajustement en refondant l'alliage avec une addition très faible d'aluminium électrolytique. La pré sente invention permet donc d'éviter, soit intégralement, soit presque intégralement.
l'emploi de l'aluminium électrolytique dans l'élaboration des alliages aluminium-silicium à plus de 12 % de silicium et de réduire très considérablement son emploi pour l'élabora tion des alliages aluminium-silicium à moins de 12 % de Si.
L'invention est donc une application de la liquation à des alliages déterminés d'alu minium pour l'obtention d'un résultat indus triel, à savoir la production simultanée de deux alliages, l'un propre à -des fins mécani ques, l'autre destiné à des fins métallurgiques ou .chimiques.
Voici un exemple non limitatif d'exécu tion du procédé objet -de l'invention: On a coudé du four électrique 27 kg d'un alliage primitif ayant la composition sui vante
EMI0003.0013
Aluminium <SEP> <B>67,87%</B>
<tb> Silicium <SEP> 28,68
<tb> Fer <SEP> <B>1,68%</B>
<tb> Titane <SEP> 0,40
<tb> Carbone <SEP> 0,62 Cet alliage a été soumis à un refroidisse ment lent à partir d'une température légè- rement supérieure à la température de soli dification -commençante, soit aux environs de 1000 C. On a obtenu ainsi un alliage solide dont la cassure présente des facettes corres pondant à des cristaux de silicium de lon gueur allant jusqu'à 4 mm.
Le pain obtenu par solidification com plète a été .concassé et le métal a été ré chauffé et maintenu à une température à peine supérieure au point de fusion de l'eu- tectique.
Pendant le chauffage, on a brassé conti nuellement, ce qui a eu pour effet de briser les agrégats de cristaux et de rassembler les petites gouttelettes d'eutectique fondues, tout en rendant la température bien homogène dans toute la masse.
Le produit obtenu a été versé sur un fil tre et recouvert avec 15 kg .d'un mélange de chlorures fondus, le filtre et les sels étant à une température voisine de 600 . A ce mo ment, on a fait le vide. En filtrant à travers le pain de cristaux, les chlorures ont i- traîné l'eute.ctique resté adhérent, faisant ainsi un lavage du résidu solide.
Les chlorures plus légers ont été facile ment séparés de l'alliage eutectique et peu vent être utilisés, pour une nouvelle opération.
On a obtenu 16,150 kg d'un alliage con- ten ont:
EMI0003.0027
Aluminium <SEP> 83,86
<tb> Silicium <SEP> 14,57%
<tb> Fer <SEP> 0,58
<tb> Titane <SEP> 0,10
<tb> Carbone <SEP> 0,10