HISTORIQUE

Sainte-Claire Deville, ayant obtenu l'aluminium à ‘état fondu, en étudia les propriétés au point de vue | des applications, et dans ses recherches, il fut aidé par MM. Charles et Alexandre Teissier frères, qui travaillaient dans son laboratoire de l'École normale. Il publia le résultat de ses recherches en 1859, dans un volume intitulé: /’Aluminium, ses propriétés, sa fabrication et ses applications.

En 1856, MM. Teissier, étudiant son action sur les oxydes de plomb et de cuivre, reconnaissent que la réaction est très vive et qu'elle a lieu avec explosion même en opérant sur de petites quantités.

Avec l’oxyde de fer, la réaction n’est pas complète et il se forme un alliage à équivalents égaux.

6 FeO + 2 AI2 — A1203 + Fe3Al2-+ 3 FeO

Ils n'arrivent pas à décomposer les oxydes de zinc et de manganèse. Avec les sulfates et les azotates

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alcalins, il ya décomposition et détonation. Les carbonates mettent du charbon en liberté. Les silicates etles borates alcalins attaquent l'aluminium avec dépôt de bore et de silicium.

Wæbhler et Deville, en 1856, étudièrent complètement l’action de l'aluminium fondu sur la silice et l'acide borique à haute température. Ils en déduisirent des méthodes pour préparer le silicium et des mélanges de borures et de borocarbures d’aluminium.

3 Si0? + 4 AI — 3 Si + 2 AI203

Wœæhler de son côté, à la même époque, donne une méthode générale de préparation des métaux en partant de leur chlorure anhydre et en remplaçant le sodium par l'aluminium; puis il attaque les acides titanique, tungstique, molybdique, et prépare des alliages de ces différents métaux avec l'aluminium.

Mo0O3 + 5 A1 — A1203 + Al3Mo TuO3 + 6 AI — AI205 + AlTu

Pour obtenir peut-être du titane métallique eristallisé, Wéæhler fondit un mélange d’acide titanique et de cryolithe avec un morceau d'aluminium. La cryolithe devait provoquer la formation de fluorure de titane. Pour faciliter la fusion et prévenir le percement du creuset, on ajoutait un flux composé d’équivalents égaux de KCI et NaCI. Le meilleur résultat fut obtenu avec 10 grammes d'acide titanique, 30 grammes de cryolithe, 30 grammes de flux

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et » grammes d'aluminium, maintenus une heure environ à un bon feu de fusion d'argent. On obtint un composé formé d’aluminium, de titane et de silicium, brûlant avec un vif éclat dans le chlore gazeux que Wæhler désigna sous le nom detitane aluminium.

De même Wæbhler prenant 15 grammes d'acide tungstique, 30 grammes de cryolithe, 30 grammes de KCI, NaCI et 15 grammes d’aluminium obtint par fusion au rouge du tungstène-aluminium dont nous avons donné la formule de réaction. Il fondit également de l’acide molybdique, de la cryolithe, du flux et de l'aluminium et obtint du molybdène-aluminium. Dans un autre sens, faisant agir l'aluminium sur le chlorure de manganèse anhydre, il obtint du manganèse-aluminium, puis du fer-aluminium, du nickel-aluminium.

Et c'est par hasard que Wœæbhler obtint du chromealuminium en essayant de préparer du chrome cristallisé par action de l'aluminium sur le chlorure de chrome. Ce chrome-aluminium obtenu fut étudié parce qu'il était bien cristallisé.

Vers la même époque Beketow reconnaît que la baryte, additionnée de chlorure de baryum pour la rendre plus fusible et chauffée avec l'aluminium, donne une masse métallique cristalline constituée par un alliage de 33 p. 100 de baryum. L’aluminium peut donc séparer le baryum de son oxyde.

3 BaO + 2 AI — Al205 + 3 Ba

Charles Teissier essaya aussi l’action de l’aluminium sur certains sulfures.

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Le sulfure d’argent introduit dans l’aluminium fondu donne un alliage d'argent et d'aluminium et forme du sulfure d'aluminium. ei

Avec un nickel souillé de soufre, il prépare un alliage de nickel-aluminium. Enfin avec les sulfures de fer, de zinc, de cuivre, il constate qu'il n° y a pas décomposition.

3NIS — 2 A1 — APS 3 Ni 3 Ag°S 9 A1 — AlS3 + 6 Ag

En 1862, Troost utilise l’aluminium pour essayer d'isoler le zirconium de son chlorure.

8 ZrClé + 2 AI — 4 AICB + 3 Zr

En 1877, Mallet, professeur à l'Université de Virginie, cherche à réduire la chaux, la baryte, la strontiane. Il chauffe simplement un mélange de chaux, de baryte ou de strontiane, avec de l'aluminium et il reconnaît qu'une partie du métal volatil est chassé de son oxyde. Toutefois la réduction n'est pas complète et le mélange perd seulement 3 p. 100 de son poids.

3 BaO + AI — AI03 3 Ba

Deville et les frères Teissier remarquent que le carbonate de potasse donne du potassium.

En 1859, Beketow avait déjà montré que l’aluminium décomposait la potasse avec mise en liberté de la moitié du potassium contenu dans la réaction :

k KOH + Al — ALOS,K20 + K? + H°

Il propose d’en faire une méthode industrielle, et l’étend au rubidium en 1888.

4 RbOH + AI? — AlO3RP20 + Rb? + N°?

L'hydrate de rubidium est chauffé dans un cylindre de fer dans un four à gaz, avec la quantité voulue d'aluminium jusqu’au rouge clair, et les vapeurs qui prennent naissance amenées dans un réservoir en verre, au moyen d'un tube à dégagement où le rubidium se rassemble comme du mercure, et par suite de l'hydrogène se dégageant simultanément, garde son éclat métallique.

En prenant exactement la quantité d'aluminium nécessaire, on peut obtenir jusqu'à 66 p. 100 de rendement possible d’après l'équation précédente.

En 1893, Green et Mahl de Philadelphie donnent pour la première fois une méthode de préparation du manganèse presque pur et exempt de carbone. Ils chauffent dans un vase approprié du protoxyde de manganèse avec la quantité correspondante d’aluminium, etils obtiennent du manganèse.

3 MnO + AI? — AI203 + 3 Mn

Il y a lieu de remarquer ici que les frères Teissier d'une part, et Mallet d'autre part avaient tenté la même réaction sans résultat.

À la même époque, Frank chauffant de l'aluminium en poudre fine dans un courant de CO? au rouge vif, obtint de l'alumine et du carbone en quantité théoriquement correspondante à la formule :

Alf +H'3C0? — 24105 + 3C

MM. Guntz et Masson répétant les expériences de M. Frank n'obtinrent pas les mêmes résultats En chauffant au rouge de l'aluminium en poudre fine dans un courant de CO?, l'augmentation de poids fut très faible, mais en employant de l'aluminium porphyrisé du commerce, 1l y a souvent incandescence, et le produit obtenu nest pas un mélange de APO® + C, car avec de l’eau, il dégage de grandes quantités de méthane pur.

Il y a donc formation en même temps d'un peu de carbure d'aluminium.

En 1896, Moissan en cherchant à isoler le vanadium de l'acide vanadique parvint à obtenir des alliages d'aluminium, même avec la plupart des métaux réfractaires et donna une méthode générale.

La préparation consiste à projeter sur un bain d'aluminium liquide un mélange de l’oxyde à réduire et de limaille d'aluminium. La combustion d'une partie de l’aluminium à la surface du bain dégage une quantité de chaleur tellement grande que les oxydes les plus réfractaires sont réduits. Le métal passe alors d’une facon continue dans le bain d'aluminium et vient augmenter le point de fusion de l’alliage. Cette préparation se fait par voie sèche et sans l'addition d’aucun fondant.

Moissan obtint ainsi des alliages d'aluminium avec le nickel, le molybdène, le tungstène, l'uranium, le titane et le vanadium.

3 V205 + 5AÏË = 6V + 5 APOS 3NiO + 2A1 3 Ni + Al1°03 MoO$ + 2Al — Mo + AIO?

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En 1896, M. Charles Combes prépare ces mêmes alliages. mais il remplace l'oxyde par le chlorure ou le sulfure ; la réaction se passe à la température de fusion de l'aluminium. Avec un sulfure, il se produit du sulfure d'aluminium qui monte à la surface du bain et s en sépare très nettement. Avec un chlorure il se produit du chlorure d'aluminium quise volatilise. La réaction est immédiate et intégrale, en sorte que l’on peut calculer à l’avance le taux de l'alliage. M. Combe a préparé ainsi l’aluminium-nickel, l'aluminium-manganèse, l’aluminium-chrome.

3 NiS + Al? — A12S3 + 3 Ni CrCB + A1 — AICB + Cr

Cette méthode est en somme la généralisation de celle indiquée par M. Charles Teissier, trente-cinq. ans auparavant.

La même année, M. Hélouis prépare des alliages de vanadium en projetant de l'acide vanadique dans l’aluminium fondu. A cette température, on obtient des oxydes V?0#, V203, V20? et pour atteindre l'état métallique, il faut élever la température à 1775°. Il a obtenu ainsi des alliages aluminium-vana- dium, puis ajoutant un oxyde à l'acide vanadique, M. Hélouis a préparé d’autres alliages :

Ferro-aluminium-vanadium ; Ferro-nickel-vanadium ; Cuivre-aluminium-vanadium ;

Avec l'acide molybdique, la réaction est dangereuse, il y a explosion.

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En 1898, M. Frank a pu réduire la plupart des oxydes en se servant de l'aluminium en poudre. Il a reconnu que la glucine, les oxydes de zinc, de cadmium, de mercure, de plomb, de bore, de silicium, de phosphore, d'arsenic, de fer, de manganèse, de nickel, de molybdène sont facilement réduits avec production de température élevée et souvent même avec explosion.

En constatant ces résultats, on voit que les frères Teissier et Mallet n'avaient pu réduire les oxydes de zinc et de manganèse, et leur insuccès est dû au mode opératoire.

En fait, les expérimentateurs ont confirmé les prévisions thermochimiques. Tous les oxydes venant après l'aluminium dans la classification donnée, ont été réduits par l'aluminium. La magnésie au contraire n'est pas réduite par l'aluminium, tandis que le magnésium réduit l'alumine ainsi que l’a montré Winckler. La chaux, la strontiane sont réduites par l'aluminium, avec formation d’alliage. La mise en liberté du métal alcalino-terreux donnerait une réaction endothermique.

3 CaO + A — AI? 05 HE 3 Ca — #1 cal.

Procéné Gorpscamipr. — En 1897, M. Hans Goldschmidt, à Essen-sur-Rubhr, a constitué toute une métallurgie nouvelle reposant sur les propriétés réductrices de l'aluminium. Sa méthode se distingue nettement par le fait suivant : la chaleur de réaction qui se dégage quelquefois avec une violence capable

d’explosion est utilisée en quelque sorte pour la production de la réaction elle-même, tandis qu’autrefois non seulement cette chaleur était perdue, mais elle se tranformait en travail nuisible, et réduisait en poussière les creusets et les moufles. M. Goldschmidt | a établi en effet qu'il n’est pas nécessaire de porter . le mélange d'oxyde et de poudre d’aluminium à sa température d’inflammation, mais qu'il suffit au contraire de provoquer artificiellement l'inflammation en un seul point pour que la réaction se répande de là plus ou moins rapidement à travers la. masse entière.

Il n'est donc pas nécessaire d'opérer dans un fourneau; 1l en résulte une économie de combustible, indépendamment de la régularisation de la réaction.

Ce n'est pas tout, la possibilité de conduire la réaction à l'intérieur d’un vase, sans addition de chaleur extérieure, rend Ja méthode facileetpratique. Quand la réaction se produit brusquement dans un mélange surchauffé, la plupart du temps les vases ne résistent pas à la violence de la réaction; en outre, on ne peut trouver pour la fabrication des creusets aucune substance susceptible de résister à la double action simultanée du feu extérieur et de la chaleur intérieure.

Dans la méthode de Goldschmidt, les parois extérieures du creuset, pendant la réaction, restent froides et ne s’échauffent que progressivement par conductibilité alors que la réaction est déjà terminée. La réaction se produit, en effet, très rapidement et

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donne lieu à une température du même ordre qu'on réalise au four électrique, ce qui a fait donner par M. Goldschmidt le nom de four électrique secondaire au vase dans lequelil produit la réaction.

On a puse rendre compte des hautes températures réalisables dans ces expériences en comparant l'énergie qu'elles mettent en jeu avec celle qui est utilisée au four électrique.

M. Goldschmidt prépare 100 kilogrammes de chrome en vingt-cinq minutes.

MM. Matignon et Hélouis ont obtenu une décomposition complète en cinq secondes, en faisant intervenir 1 kilogramme d'acide vanadique, avec la quantité correspondante d’aluminium.

La température est variable avec l'exothermicité de l'oxyde à réduire. Les oxydes de cuivre, de plomb, par exemple, fourniront un dégagement supérieur à celui des oxydes de fer.

Pour réaliser de hautes températures, il faut opérer sur des quantités notables de substances, car le rayonnement superficiel, qui devient prépondérant sur de petites masses, abaisse notablement la température. Il est impossible d'obtenir du chrome fondu en opérant sur 300 ou 400 grammes d’un mélange. On sait en effet que le chrome est infusible dans la forge de Deville et à la température du chalumeau oxhydrique (environ 2000°). En traitant 3 ou 4 kilos du mélange, la température obtenue est suffisante pour donner du chrome fondu qui se rassemble en un culot au fond du creuset en se séparant de l'alumine plus légère.

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Goldschmidt amorce ses réactions avec du peroxyde de baryum et de l'aluminium.

Il obtient des métaux purs et surtout exempts de carbone, mais contenant de l'aluminium si l’on ne prend la précaution de mettre un léger excès d'oxyde à réduire dans le mélange. On obtient des alliages d'aluminium si celui-ci est en quantité théorique ou en léger excès.

Goldschmidt a pu préparer des alliages de fer et de titane en prenant de l’oxyde de fer et de l'acide titanique, et en les faisant réduire par l'aluminium. À Essen-sur-Ruhr, en Allemagne, il fabrique du chrome et du manganèse exempts de carbone pour les besoins de l’industrie, de même que la Société Électrochimique en France, Les mêmes usines préparent des alliages de chrome et cuivre, de fer et titane.

M. Stavenhagen, en 1899, a cherché vainement à préparer le tungstène et le molybdène à l’état fondu par la méthode de Goldschmidt. La température produite n’est pas suffisante pour amener ces métaux à fusion. Il a pu cependant les amener à l’état de lingots, en projetant au-dessus du corindon encore liquide des feuilles d'aluminium et de l'oxygène liquide. La combustion vive du métal élève la température au point de fusion du molybdène et du tungstène.

- Répucrion pes suzrures. — Nous avons donné les essais de réduction faits sur les sulfures. Ici les propriétés réductrices n’ont plus la même importance et la même généralité.