APPLICATIONS

Confection de menus objets. — L'alumimium peut remplacer le fer et le cuivre dans un grand nombre de leurs emplois. On l’utilise pour la fabrication de petits objets, tels que jumelles de théâtre, éluis, dés à coudre, bijoux, couverts de lable, etc. Jusqu'ici, ces applications n'ont pas la faveur du public. Cela semble tenir à ce que l'aluminium, qui ressemble au zinc et qui ne prend pas de patine, n'est pas un métal artistique. Nous pouvons considérer comme admirables une grille en fer forgé ou un plat d’élain qui sont faits d’un métal sans valeur, mais d’un métal que les artistes ont employé de tout temps pour leurs œuvres: nous ne considérerons pas comme beaux les mêmes objets faits en aluminium, parce que ce métal n’a pas de passé artistique.

Médailles et monnaies. — On frappe depuis longtemps déjà des médailles en aluminium. L'État français doit remplacer (rès prochainement les pièces de bronze de 5 et 10 centimes par des pièces en aluminium. La pièce de 10 centimes pèsera 5 grammes et aura un diamètre de 50 millimètres, celle de 5 centimes pèsera ? grammes avec un diamètre de 25 millimètres. Le poids de l’aluminium prévu pour cetle opération est de 2171250 kilos et la pureté exigée est de 990 millièmes.

('} Moissax, Comples rendus, 419, p. 19, 1894.

Usages divers. — On emploie avec avantage et de plus en plus l'aluminium, pour confectionner des feuilles minces servant à envelopper les substances alimentaires, pour la fabrication des fils deslinés à conduire l'électricité, dans la fabrication des automobiles, des baïlons dirigeables et de bateaux légers facilement transportables.

Dans toutes ces applications où la légèreté est indispensable, l'aluminium se montre très utile.

Objets de cuisine et d'équipement militaire. — L'aluminium est employé à la confection des casseroles, employées dans les cuisines et des marmites, bidons, quarts, ete., employés par les troupes en campagne. Sa substitution au fer battu, pour ce dernier usage, permet de diminuer la charge du soldai de 800 grammes environ. C'est précisément au sujel de cet emploi, que se sont élevées les polémiques dont nous avons parlé. Pour celte application, en effet, le métal est presque constamment en contact avec de l'eau, des solutions salines, des graisses, des matières organiques et il n’est pas d'usage, pour lequel on réclame de lui une plus grande résistance.

Nous ne pouvons mieux faire que de renvoyer le lecteur à l'article écrit sur ce sujet par M. Balland (!'), dont la compétence en ces maières est bien connue. Par une série d'expériences pratiques et très consciencieuses, il établit que l'aluminium est moins attaqué par les substances alimentaires, que les métaux couramment employés, tels que le fer, le cuivre, l'étain.

Les expériences élaient faites sur des lames d'aluminium de > grammes, ayant une surface de 58 centimètres carrés, tranche comprise. Pour l'essai, ces lames étaient parfaitement nettoyées puis pesées ; elles étaient introduites dans les solutions à étudier pendant un temps déterminé, étaient alors retirées, brossées avec une brosse à ongles, lavées, séchées el pesées de nouveau. La perte de poids faisait connaître l’action du liquide.

Avec de l’eau de Seine filtrée, la perte la plus forte a élé de 0%,025 pour 100 centimètres carrés en quatre mois. Avec une solution de chlorure de sodium à à pour 100, elle a été de 04,045 pour la même surface et le même laps de temps, de 04,349 pour le vinaigre blanc; avec l'alcool à 60°, elle est nulle; avec le vin elle est de 04,020 à l'abri de l'air et de 04,097 à son contact.

(!) Bazcann, Revue de l'lutendunce militaire (nouvelle série), 5, p. 329, 18

Ces quelques exemples, pris parmi de nombreuses déterminations, élablissent que l'aluminium peut être employé avec avantage à la confection des vases, servant aux usages domestiques. La plupart des liquides ont sur lui une action moindre que sur le fer, le cuivre ou Pétain.

Pour ces applicatiens el pour obtenir des vases de toutes formes, il élait Lrès désirable de posséder un procédé, pour souder l’aluminium. Les essais ont élé nombreux mais peu satisfaisants et il était loujours nécessaire d'employer, comme soudure, un alliage qui constiluait avec les parties voisines, un couple électrique favorisant l'attaque du métal par les liquides. La soudure autogène de l'aluminium peut êlre pratiquée depuis quelques années (!).

Le procédé est basé sur ce fait que l'aluminium devient mou à une certaine température el peut se souder à lui-même par martelage. Après les avoir bien nettoyées, on superpose les deux pièces à souder sur un largeur variant de à à. 10 millimètres, suivant l'épaisseur du métal ; puis, on les chauffe au moyen d’une soufflerie. Aussitôt que le métal devient mou, on martelle les deux parties superposées, en maintenant la température jusqu'à l'union parfaite des deux surfaces. La pièce, une fois refroidie, ne forme plus qu'un tout homogène, résistant aux coups, aux chocs et aux varialions de température.

Alliages divers. -- Nous avons déjà vu que par les procédés Cowles, Minet et Héroult, on pouvait préparer à volonté de l’aluminium où des alliages d'aluminium. Ces alliages riches en aluminium ne sont généralement pas utilisés directement, mais leur addition, en proportion convenable, à d'autres métaux fondus permet la production d'alliages définis, d’une utilité incontestable pour les constructions mécaniques.

Il nous est impossible de traiter complètement cette question, et nous renvoyons le lecteur au livre de M. Minet (p. 260) où elle est exposée magistralement. La question peut être considérée à deux points de vue différents : au point de vue des combinaisons définies qui constituent ces alliages, ou au point de vue des propriétés mécaniques de ces nouveaux métaux. Le premier point de vue, quelque intéressant qu’il soit, ne peut être traité ici, faute de place.

(!) MATIGNON, Moniteur Scientifique, p. 500, 1900

L'étude des alliages définis, très développée depuis peu, constitue une chimie spéciale dont les méthodes ne sauraient être exposées en quelques lignes. L'étude des propriétés mécaniques des alliages est du ressort de l'ingénieur.

M, Minet divise les alliages d'aluminium en alliages légers, alliages de densité moyenne et alliages lourds.

Parmi les alliages légers, il range ceux qui contiennent de 95 à 98 pour 100 d'aluminium et ont encore la légèreté caractéristique de ce métal: tels sont l'aluminium à ©? pour 100 de cuivre et L pour 100 d'argent employé en orfévrerie, les alliages à l’étain de Bourbouze, employés pour la soudure de laluminium, le siliciumaluminium, remarquable par sa malléabililé ct sa résistance.

Dans les alliages de densité moyenne, se lrouve le ferro-aluminium employé pour l’affinage de l'acier.

Enfin, parmi les principaux alliages loin ds, on compte les bronzes et les laitons d'aluminium.

Le bronze d'aluminium, à 10 pour 100 d'aluminium, est un alliage remarquable, qui a été préparé pour la première fois et étudié par Debray. On l'obtient en fondant le cuivre et y ajoutant par portions la quantité convenable d'aluminium, pour atteindre la teneur de 10 pour 100: on procède ensuite à plusieurs fusions pour rendre la masse homogène.

Bien que présentant un retrait considérable au moment de la solidificalion, il peut être moulé ; il peut également être forgé au rouge et martelé, sans déchirure, jusqu’à complet refroidissement. Il est d’un beau jaune d’or foncé, d'un poids spécifique de 7.7.

Sa résistance à la rupture est très grande et ne diminue pas rapidement par élévation de température, comme celle du cuivre. I peut servir à la construction des chaudières el de loutes les pièces des machines à vapeur, à la confection des gros tuyaux des machines marines et à celle des hélices, à la fabricalion des canons, sans parler de ses emplois dans la bouclerie, le harnachement, lhorloserie, etc.

Affinage de l'acier. — Vers la fin de la fabrication de lacier (1), l'acier étant suffisamment décarburé et partiellement oxydé, on y ajoute des réactifs divers, destinés à corriger sa composition el à le

() Le VERRIER, Revue générale des Sciences pures el appliquées, 30 sepL. 1891.

préparer à subir la coulée. Les réactifs qui ont été surtout employés pour cet usage, sont le ferromanganèse ou spiegeleisen et le ferrosilicium ou silicospiegel ; on peut à leur place employer avantageursement l'aluminium, sous forme de ferroaluminium ou mieux d’aluminium pur. Il suffit d'ajouter à l’acier en fusion un millième, rarement deux à trois millièmes d'aluminium, pour obtenir l'atfinage. Dans cette opération, l'aluminium fond au contact de l'acier, s'y mélange, puis, après avoir produit l'action désirée, s'élimine complètement à l’état d’alumine, sans modifier en rien la teneur de l'acier en carbone. Son action est particulièrement avantageuse dans le traitement des aciers doux.

Dans l’affinage, on cherche surlout à éliminer l’oxyde de fer que contient l'acier et qui le rend peu fluide et à supprimer les gaz (oxyde de carbone ou hydrogène) qui produisent des soufflures. L’aluminium, grâce à ses propriélés réductrices énergiques, réduit immédiatement l'oxyde de fer; l’alumine produite étant très légère et n'ayant d’affinité ni pour le fer ni pour l’oxyde de fer, se sépare facilement du métal. Il rend l'acier très fluide, 1l arrèle immédiatcment son bouillonnement et par là prévient complètement la production des soufflures.

Fer mitis. — L'addilion de doses faibles d'aluminium au fer donne à ce métal la propriété d’être fondu aux températures ordinaires des fours de l'industrie, ce qui permettrait de faire des moulages en fer.

Le métal ainsi obtenu est connu sous le nom de fer milis et a été trouvé par M. Otsberg, ingénieur suédois.

Pour l'obtenir, il chauffe des rognures de fer dans des creusets de plombagine, au moyen d'un four chauffé au pétrole. Au moment où le fer atteint l’état pâteux, il ajoute des quantités d'aluminium variant, suivant les cas, entre ? et 7 dix-millièémes, à l’état de ferroaluminium; la lempérature s'élève considérablement, le métal devient liquide et il peut être coulé comme l'acier. |

Le fer milis est très homogène, il est sans soufflures ni pailles, il est aussi malléable et ductible que le fer et présente une densité égale.

() Mixer, L'aluminium, p. 300,

Préparation des métaux par l'aluminium. — Nous avons déjà indiqué (p. 94 et p. 96) les principes sur lesquels repose cette préparalion qui consiste à faire un mélange d'aluminium et de l’oxyde dont on veut obtenir le métal et à allumer ce mélange sur un point; la réaction se propage dans toute la masse et on obtient en quelques instants le métal fondu, surmonté d’une couche d’alumine également fondue.

Cette méthode a été créée par M. Hans Goldschmidt en 1898 (1); elle a été exposée par M. Matignon dans ses leçons du Collège de France (?).

Goldschmidt a établi qu'il n'est pas nécessaire de chauffer la totalité dn mélange d'oxyde et d'aluminium à la température d'inflammation, mais qu'il suffit de provoquer linflammation sur un point, pour que la réaction se propage dans la masse entière du mélange froid. Il suit de là, qu'il n’est pas besoin de chauffer extérieurement le vase dans lequel se fait l'opération et que l’on se passe de fourneau et de combustible.

Il est d'ordinaire très difficile de trouver des vases qui résistent à la chaleur produite par une réaction sur leur surface interne et à celle qui est produite sur leur surface externe par le foyer. Dans le procédé Goldschmidt, les parois du creusel restent froides pendant la réaction et ne s’échauffent, par conductibililé, qu'après que la réaction est terminée. Les vases où doit se produire la réaction sont donc de fabrication facile et on a pu préparer des quantités importantes de métaux fondus, dans des vases en magnésie comprimée cerclés au moyen de cercles de bois.

Les vases dans lesquels on opère généralement sont des vases réfractaires ordinaires. Comme l'alumine attaque les silicates, on recouvre intérieurement les creusets d'une brasque d'alimire ou de magnésie. La meilleure brasque se prépare au moyen de magnésie calcinée à très haute température, dont on fait, par addition de 10 à 15 pour 100 d’eau, une pâte que l’on applique, avec la main ou une matrice en bois, sur les parois du creuset.

Après en avoir indiqué les avantages, entrons dans le détail du procédé. La méthode de Goldschmidt ne réussit bien que si on opère sur des quantités notables, c’est-à-dire sur plusieurs kilogrammes.

() GozpscamipT, Zeilsch. angewandte Chem., 41, p. 236, 1598. (2) MATIGNON, Moniteur scientifique, p. 353, 1900.

On amorce la réaction en plaçant à la surface du mélange d'oxyde et d'aluminium, une pelite quantité d’une composition inflammable et susceptible de produire une température très élevée. Celle qui réussit le mieux s'obtient en pulvérisant finement 2 gr. 50 de bioxyde de baryum et y mêlant sur un papier 0 gr. 50 de poudre d'aluminium, quantités qui répondent à l'équation :

HIBNOMEPNEN = PENPOP = sise

Ce mélange étant convenablement placé, on y plonge un ruban de magnésium qu'on ailume. La réaction se propage dans toute la masse.

La vitesse de cette réaction est toujours considérable; elle peut dans certains cas devenir explosive. Comme elle dépend de deux facteurs : la chaleur dégagée par la réaction choisie et l’état physique du mélange, on peut la régler dans une certaine mesure.

On peut d’abord faire un choix entre plusieurs oxydes du même métal. Ainsi, dans la préparalion du manganèse, la chaleur dégagée par la réaction, et dès lors la vitesse de la réaction est plus grande si l’on emploie le bioxyde de manganèse que si on emploie le protoxyde ou l’oxyde salin, comme l'indiquent les deux équations suivantes :

Mn 0? + 2ar = AO + Mn + 1370.

Mno +laë = lapos + Mn + 4e.

On peut en plus, ralentir la vitesse de la réaction, en employant de l'aluminium en grains de plus en plus gros; l’acliver en employant de la poudre fine, l'activer également en opérant sur de grandes masses el quelquefois en faisant arriver de l'oxygène à la surface du mélange.

Les mélaux obtenus par cette remarquable méthode ne conliennent Jamais d'aluminium, si l'oxyde a été employé en excès; ils ne contiennent non plus jamais de carbone. La méthode est économique, en raison des pelites quantités d'aluminium nécessaires: ainsi, #8 grammes d'aluminium, s'emparant d'un atome d'oxygène, sont capables de produire 55 grammes de manganèse, 206 grammes de plomb, en partant du protoxyde.

Nous donnerons à litre d'exemple la préparation du chrome. Le mélange d'oxyde de chrome et de poudre d'aluminium étant fait

ALUMINIUM ET COMPOSHS. 119

dans les proportions strictement théoriques, indiquées par l'équation, LAIESCEO AT OE EE) Cr.

on verse une petite quantité du mélange dans le creuset et on l'enflamme. Aussitôt que la réaction est terminée, on projette de nouveau du mélange et ainsi de suite jusqu'à ce que le creuset soil complètement rempli. À chaque nouvelle addition, la couche de corindon, qui s’est solidifiée superficiellement, reprend l’état liquide el se laisse traverser par le chrome formé, que l’on trouve à la fin de l'expérience, réuni à la partie inférieure du creuset en un culot solide.

M. Goldschmidt a pu préparer ainsi 100 kilos de chrome en 25 minutes. Ce chrome, complètement exempt de carbone, est très recherché pour la fabrication des aciers chromés, dont il ne modifie pas la teneur en carbone.

Le manganèse se prépare comme le chrome.

Aluminothermie. — Dans la préparation des métaux par la méthode de Goldschmidt, la réaction, se produisant rapidement, porte à une température très élevée les masses réagissantes. Cette température est du même ordre que celles qu’on réalise au four électrique, ce qui a fait donner par Goldschmidt le nom de four électrique secondaire, aux vases dans lesquels il produit la réaction. En utilisant le thermophone de Wiborg, il a pu évaluer à ‘environ 90009 la température produite dans la préparation du chrome.

La production du fer, par inflammation d’un mélange de sesquioxyde de fer et de poudre d'aluminium, ne fait pas exception à la règle; elle est accompagnée d’un développement de chaleur considérable. Le fer fondu produit est pur et exempt de carbone, et. comme l'oxyde de fer est d'un prix très peu élevé, la préparalion n'exige qu'une très faible dépense.

Goldschmidt(!) dès 1900, a imaginé d'utiliser cette réaction peu coûteuse pour la production de hautes températures. Le procédé consiste, en somme, à employer l'aluminium pulvérisé comme combustible et à se servir comme comburant de l'oxygène combiné dans

l’oxyde de fer,

(t) Gocpscaminr, Zeilsch. angewandte Chem., 48, p. 919, 1900: Zestsch. angewandte Chem., 44, p. 1258, 1901.

Veut-on porter à une température élevée une pièce métallique quelconque d’un volume moyen, on l'engage dans une caisse en bois tapissée de sable, on l’entoure du mélange d'aluminium et d'oxyde de fer, mélange appelé thermite, puis on recouvre ce mélange lui-même de sable, en ménageant un trou par lequel passera la cartouche d'allumage. On allume la cartouche et la pièce métallique se trouve en quelques instants portée à une très haute tempéralture. |

Ce nouveau procédé, connu sous le nom d'aluminothermie, a reçu de très nombreuses applications que l’on trouve résumées dans un intéressant article de M. Matignon('), auquel nous avons emprunté beaucoup. Nous n’en indiquerons que quelques exemples.

Supposons qu’on se propose de souder ensemble deux pièces de cuivre, deux tubes par exemple, on les fixe l’un vis-à-vis de l’autre dans une posilion convenable, on dispose sur le joint de Ja brasure en grains mélangée de borax, puis on entoure le tout d’une quantité convenable du mélange d'aluminium et d'oxyde de fer, que l’on fait réagir au moyen d'une cartouche. Après refroidissement, la soudure est faite et il ne reste qu'à détacher, par quelques coups de marteau, la scorie formée d’alumine et de fer.

Si les pièces ou tubes sont en fer ou en acier, on n’emploie même plus de soudure; il suffit de maintenir solidement ces pièces appliquées l’une contre l’autre et d’échauffer leur point commun au moyen du mélange aluminothermique, pour que les deux surfaces se soudent solidement (?).

Dans certaines applications, on utilise à la fois la température produite el le fer en fusion. Le fer produit vient se déposer sur un point déterminé d’une pièce en fer ou en acier, rendu pâteux par la température élevée, ce qui permet de réparer les brèches des roues dentées, de réunir des fractures, de souder entre elles les extrémités des rails, etc.

Q MATIGNON Revue générale des Sciences, 14, p. 1075, 1905.