CH358238A - Procédé de fabrication d'alliages ou de purification d'un métal - Google Patents

Description

  Procédé de fabrication     d'alliages    ou de     purification    d'un métal    La présente invention concerne un procédé de  fabrication d'alliages par introduction dans un métal  fondu d'un métal d'alliage très oxydable, ou de puri  fication d'un métal fondu par introduction dans  celui-ci d'un tel métal très oxydable. L'invention con  cerne aussi un moyen pour la mise en     oeuvre    du  procédé ainsi que l'alliage obtenu par ce procédé.  



  Lors de la     fabrication    d'alliages ou de la purifi  cation de métaux, par introduction d'un métal très  oxydable dans le métal fondu, il est courant de cons  tater que des bulles gazeuses, sont     incluses,    dans, la  pièce ou dans le lingot solidifié. Le but de la pré  sente invention est d'éviter dans toute la mesure du  possible que de telles occlusions gazeuses ne se  produisent.  



  Le procédé selon l'invention est caractérisé en  ce que, en vue d'éviter la formation d'occlusions  gazeuses dans le produit métallique final solidifié, on  introduit ledit métal très oxydable sous une forme  telle qu'il soit exempt de gaz et/ou d'agents généra  teurs de gaz.  



  Dans un mode de mise en     oeuvre    préféré, le  métal très oxydable est contenu dans une enveloppe  hermétiquement close et est introduit dans le métal  fondu avec son enveloppe qui doit alors fondre, se  briser ou être détruite à la température du métal  ou de l'alliage fondu sans aucune formation d'occlu  sions gazeuses dans le métal ou l'alliage, ou il est  introduit immédiatement après avoir été retiré de son  enveloppe.  



  Par   exempt de gaz  , on entend ici que la  quantité de gaz contenue dans le métal très oxydable  n'est pas supérieure à celle qu'il contient après avoir  été fondu sous dépression.  



  Le procédé selon l'invention se prête à de nom  breuses applications. L'invention sera décrite ci-    après à propos de l'introduction de sodium dans les  alliages d'aluminium.  



  On sait que les propriétés des alliages     d'alumi-          nium-silicium    sont améliorées par l'introduction,  dans l'alliage fondu, de petites quantités de sodium,       par        exemple        de        l'ordre        de        0,1        %.        Cette        addition        se     traduit par une bien meilleure microstructure de ces  alliages, et améliore aussi bien la résistance à la trac  tion que l'allongement.

   D'une façon générale, le  sodium est ajouté soit sous forme     métallique,    soit  sous forme de certains sels de sodium, tels que le  fluorure de sodium, sels qui réagissent avec le métal  et introduisent ainsi le sodium. L'utilisation de ces  sels de sodium présente cependant l'inconvénient  d'en nécessiter des quantités relativement     importan-          tes,        par        exemple        de    1 à 3     %        du        poids        de        l'alliage,

       et qu'ils ont tendance à attaquer les creusets dans  lesquels est effectué le traitement de l'alliage en  fusion. De plus, il n'est pas facile de les introduire  dans le bain fondu, ce qui tend à allonger la durée  des opérations, donc à retarder la coulée.  



  L'addition de sodium métallique évite ces incon  vénients mais elle en apporte d'autres. On sait que  le sodium     métallique    est très rapidement attaqué par       l'humidité    de l'air lorsqu'il n'est pas protégé. Il se  forme une couche d'hydroxyde de sodium (qui est  déliquescent), et qui se décompose lorsque le sodium  est immergé dans l'alliage fondu, de sorte qu'il se  produit un dégagement gazeux produisant des occlu  sions principalement formées par de l'hydrogène.  



  Pour empêcher la formation de la couche d'hy  droxyde, on conserve généralement le sodium dans  du pétrole     liquide    qui empêche son contact avec  l'air. Cependant, il est pratiquement impossible de  retirer ensuite la totalité du pétrole adhérant au  sodium. Lorsqu'on     utilise    ce sodium, on introduit  donc également une petite quantité de pétrole qui,      en se décomposant, produit des occlusions gazeuses  dans l'alliage fondu. Par exemple, un cube de 28 g  de sodium, conservé dans du pétrole et essuyé aussi       parfaitement    que possible avant utilisation, peut  encore retenir jusqu'à 0,2 g de pétrole qui, par  décomposition dans l'alliage fondu, dégage 350 cc  de gaz au sein de cet alliage.  



  Même lorsqu'on évite l'utilisation de pétrole ou  d'un autre liquide   protecteur      ,    et en prenant soin  d'empêcher la formation d'hydroxyde, il reste le fait  que le sodium métallique contient normalement de  l'hydrogène dissous qui est libéré dans l'alliage  fondu.  



  En conséquence, lorsqu'on ajoute, dans les  conditions     utilisées    jusqu'ici, du sodium métallique  aux alliages     aluminium-silicium,    on constate d'une  façon générale une tendance à la formation d'occlu  sions gazeuses, et un dégazage ne permet pas tou  jours d'éviter cet inconvénient.  



  Pour remédier aux     difficultés    précitées, on intro  duit dans l'alliage fondu, conformément à l'invention,  du sodium sensiblement exempt de gaz ou d'agents  générateurs de gaz, de préférence dans une enve  loppe hermétiquement close qui se brise ou qui fond  à la température de l'alliage en fusion. L'enveloppe  peut être, par exemple, en verre, en aluminium, ou  en alliage     aluminium-silicium        similaire    à celui qui  doit être traité.  



  Cette   cartouche   de sodium peut facilement  être obtenue comme décrit ci-après. On part de  sodium industriel     ordinaire    contaminé par les pro  duits de corrosion usuels, et portant éventuellement  une faible quantité de pétrole ou d'huile, que l'on  place dans la moitié supérieure d'un tube de verre  soudé à son extrémité inférieure, et présentant un  étranglement au milieu. Dans cet étranglement, on  place un petit filtre en laine de verre ou en une  autre matière appropriée, perméable et inerte. On  relie l'extrémité supérieure du tube à une source de  vide pour le vider des gaz qu'il contient, et on  chauffe avec précaution la moitié supérieure du tube.  La chaleur fait fondre le sodium et favorise le déga  gement de l'hydrogène dissous et des autres impu  retés.

   On fait ensuite passer le sodium fondu et  épuré à travers le filtre et l'étranglement dans la  moitié     inférieure    soudée du tube, en faisant agir sur  sa surface supérieure, un gaz     inerte    sous pression  tel que l'argon. On raccorde ensuite le tube de non-    veau à la pompe à vide pour éliminer toutes les tra  ces d'argon, et on soude l'étranglement.  



  Le, sodium     ainsi    obtenu, enfermé dans. le tube de  verre hermétiquement clos, peut être ajouté à un  métal fondu soit après avoir brisé la pointe du tube  juste avant son immersion, soit en jetant le tube tel  quel dans le bain. Dans ce dernier cas, et à condi  tion que le tube soit en un verre industriel usuel  quelconque, le choc     thermique    provoqué par la cha  leur du métal fondu est suffisant pour faire éclater  ou pour briser le tube, et pour assurer une introduc  tion satisfaisante du sodium. Les fragments de verre  montent facilement à la surface du bain en fusion  et peuvent être retirés par des moyens usuels en  fonderie.  



  Un autre mode de mise en     oeuvre    préféré de  l'invention consiste à utiliser des boîtes en alumi  nium à paroi mince, remplies sous vide avec du  sodium fondu dans le vide et dégazé. On peut éga  lement remplir les boîtes dans une atmosphère  inerte, ou même dans l'air, à condition que l'opé  ration soit effectuée dans un minimum de temps.  On ferme ensuite hermétiquement les boîtes conte  nant le sodium. Cette fermeture peut être effectuée  avec une composition pour joints à base de caout  chouc naturel ou synthétique ou de matière simi  laire, mais cette composition n'est généralement pas  nécessaire. Lorsqu'on utilise une matière de ce  genre, et si elle peut par elle-même provoquer un  dégagement de gaz, on doit la retirer avant d'in  troduire le métal très oxydable dans le métal -ou  l'alliage fondu.

   Les boîtes en     aluminium    de ce genre,  contenant du sodium, sont particulièrement avanta  geuses pour     modifier    les alliages aluminium-silicium,  et il est évident que le sodium, aussi bien que l'alu  minium des boîtes, sont absorbés par la masse de  métal fondu sans produire aucun corps étranger.  



  Les exemples ci-après montrent comment l'in  vention peut être mise en     aeuvre.       <I>Exemple 1</I>  On prépare, par la technique courante, trois  échantillons d'alliages aluminium-silicium A, B et C  du type dit     LM6,    mais sans aucune addition de  sodium sous une forme quelconque.     On,    mesure la  teneur en gaz, en sodium et la densité de ces alliages  qui sont indiquées dans le tableau suivant  
EMI0002.0019     
  
     On fait     fondre    chaque     alliage    dans un vase en acier.

   On modifie     l'alliage    A par une addition de       1,5        %        de        fluorure        de        sodium,        l'alliage        B        par        une        addition        de        0,1%        de        sodium        industriel,        et        l'alliage     C par une     addition    de sodium (0,

  1     o/a)    fondu dans le vide (c'est-à-dire sensiblement exempt de gaz) et  contenu dans une boîte en     aluminium    hermétiquement fermée. On mesure la teneur en gaz, la     teneur         en     sodium,    la     densité,    la     résistance    à la traction et     l'allongement    des, alliages résultants, et on obtient     les          résultats    suivants  
EMI0003.0007     
  
    Alliage <SEP> C
<tb>  Alliage <SEP> A <SEP> Alliage <SEP> B <SEP> modifié <SEP> par <SEP> 0,1 <SEP>  /o
<tb>  modifié <SEP> par <SEP> 1,5 <SEP>  /o <SEP> modifié <SEP> par <SEP> 0,

  1 <SEP> de <SEP> sodium <SEP> fondu <SEP> dans <SEP> le <SEP> vide
<tb>  de <SEP> fluorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> de <SEP> sodium <SEP> industriel <SEP> et <SEP> hermétiquement <SEP> enveloppé
<tb>  Teneur <SEP> en <SEP> gaz <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>-------</B> <SEP> 0,16 <SEP> cc/100 <SEP> g <SEP> 0,24 <SEP> ce/100 <SEP> g <SEP> 0,15 <SEP> cc/100 <SEP> g <SEP> .
<tb>  Teneur <SEP> en <SEP> sodium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,0141)/o <SEP> 0,014% <SEP> <B>0,018,0/0</B>
<tb>  Densité <SEP> <B>...... <SEP> . <SEP> .........</B> <SEP> 2,66 <SEP> 2,65 <SEP> 2,66
<tb>  Résistance <SEP> finale <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> 17,64 <SEP> kg/me <SEP> 17,64 <SEP> kg/me <SEP> 17,70 <SEP> kg/me
<tb>  Allongement <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .

   <SEP> 11,7 <SEP> '% <SEP> <B><I>11,5010</I></B> <SEP> 12,5%       Il ressort de ce tableau que le sodium industriel  réduit la densité de l'alliage et augmente sa teneur  en gaz, tandis que     l'utilisation    de sodium herméti  quement enveloppé, et sensiblement exempt de gaz  conformément à la présente invention, donne une  plus forte teneur en sodium-sans réduire la densité  et une teneur finale plus faible en gaz.  



  Bien entendu, au lieu d'introduire la cartouche  de sodium telle quelle dans l'alliage fondu, on peut  également l'ouvrir immédiatement avant usage, et  n'introduire que le sodium dans l'alliage.  



  Il est évident que l'on peut confectionner de tels  récipients hermétiquement clos dont le contenu, sen  siblement exempt de gaz, est formé par du potas  sium, du lithium, du césium, du rubidium, du cal  cium ou par un autre métal très oxydable qu'on peut  introduire dans des métaux ou alliages fondus. Le  récipient peut également contenir un alliage sensi  blement exempt de gaz, par exemple un alliage  sodium-potassium ou calcium-lithium. Ces récipients  hermétiquement clos peuvent être ajoutés à des  métaux ou alliages fondus, également à des fins de  purification ; par exemple, on peut ajouter du  potassium à des alliages aluminium-silicium, du  lithium ou du calcium ou leurs alliages à des alliages  de cuivre, en vue de les désoxyder.

      <I>Exemple 2</I>  On procède comme dans l'exemple 1, mais en  remplaçant le sodium par une boîte en aluminium,  ou en alliage aluminium-silicium contenant du potas  sium, du calcium ou du lithium métallique sensible  ment débarrassé de gaz, en quantité équivalente. On  évite ainsi sensiblement les occlusions gazeuses dans  l'alliage.  



  <I>Exemple 3</I>  On ajoute, à un     bain    d'aluminium fondu, du  lithium métallique sensiblement exempt de gaz, con  tenu dans une boîte en aluminium, et on obtient ainsi  un alliage aluminium-lithium ne contenant sensible  ment pas d'occlusions gazeuses.  



  <I>Exemple 4</I>  On ajoute, à un bain de cuivre fondu, un     alliage     calcium-lithium sensiblement exempt de gaz, contenu  dans une boîte en cuivre. Le cuivre est ainsi    désoxydé et les occlusions gazeuses sont sensible  ment     supprimées.     



  <I>Exemple 5</I>  On ajoute, à un alliage nickel-cobalt ou     nickel-          chrome    fondu, du lithium sensiblement exempt de  gaz, contenu dans une boîte en nickel ou en cobalt.  Les alliages sont ainsi désoxydés et les occlusions  gazeuses sont sensiblement supprimées.  



  <I>Exemple 6</I>  A un     alliage    fondu à base de cuivre, on ajoute  du sodium ou un alliage sodium-zinc sensiblement  exempt de gaz, contenu dans une boîte en cuivre.  L'alliage de base est ainsi modifié et les occlusions  gazeuses sont sensiblement supprimées. Un avantage  complémentaire de l'emploi du métal très oxydable  à l'état hermétiquement     enfermé    dans un récipient,  est qu'il peut être beaucoup plus facilement mani  pulé, ce qui est particulièrement intéressant lorsque  ce métal est le sodium.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Procédé de fabrication d'alliages par introduc tion dans un métal fondu d'un métal d'alliage très oxydable, ou de purification d'un métal fondu par introduction dans celui-ci d'un tel métal très oxy dable, caractérisé en ce que, en vue d'éviter la for mation d'occlusions gazeuses dans le produit métal lique final solidifié, on introduit ledit métal très oxydable sous une forme telle qu'il soit exempt de gaz et/ou d'agents générateurs de gaz. II. Moyen pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il est constitué par un récipient hermétiquement clos con tenant le métal très oxydable. III. Alliage obtenu par le procédé selon la revendication I.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que le métal très oxydable est contenu dans un récipient hermétiquement clos et en ce qu'on l'introduit dans le métal fondu avec son récipient, ce dernier étant tel qu'il fonde, se brise ou soit détruit . à la température du métal ou de l'alliage fondu, sans qu'il en résulte la formation d'occlusions gazeuses dans le métal ou l'alliage, ou en ce qu'on l'introduit immédiatement après l'avoir retiré du récipient. 2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on introduit du sodium dans un alliage fondu aluminium-silicium. 3.

   Procédé selon la revendication I et la sous- revendication 2, caractérisé en ce que l'on utilise du sodium contenu dans un récipient en aluminium ou en alliage aluminium-silicium. 4. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'on utilise du sodium comme métal très oxydable, contenu dans une ampoule de verre.

   5. Procédé selon la revendication, 1, caractérisé en ce qu'on introduit, dans un alliage fondu alumi- nium-silicium, du potassium, du calcium ou du lithium contenu dans un récipient en aluminium ou en alliage aluminium-silicium. 6.

   Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on introduit, dans de l'aluminium fondu, du lithium contenu dans un récipient en aluminium, de sorte qu'on obtienne un alliage aluminium-lithium. 7. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on introduit, dans du cuivre fondu, un alliage calcium-lithium contenu dans un récipient en cuivre, pour désoxyder le cuivre fondu. 8. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on introduit, dans un alliage nickel-cobalt ou nickel-chrome fondu, du lithium contenu dans un récipient en nickel ou en cobalt, pour désoxyder ces alliages. 9.

   Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on introduit, dans un alliage fondu à base de cuivre, du sodium ou un alliage sodium-zinc con tenu dans un récipient en cuivre. 10. Moyen selon la revendication II, caractérisé en ce que le métal très oxydable est du sodium, du potassium, du calcium ou du lithium. 11. Moyen selon la revendication II, caractérisé en ce que le récipient est en aluminium ou en alliage aluminium-silicium. 12. Moyen selon la revendication II, caractérisé en ce que le métal très oxydable est du lithium et le récipient est en aluminium ou en nickel. 13. Moyen selon la revendication II, caractérisé en ce que le métal très oxydable est un alliage calcium-lithium ou sodium-zinc et le récipient est en cuivre.