ALLIAGES D'ALUMINIUM ET D'ANTIMOINE

Étude théorique. — Courbe de fusibilité. — La courbe de fusibilité des alliages antimoine-aluminium a été déterminée

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par M. Gautier. Cette courbe (fig. 202) présente deux maxima : l'uu indique la combinaison SbAl; l'autre, une combinaison voisine de SbAl10. La combinaison SbAl a été isolée par M. Wright, qui en a étudié les propriétés ; elle est caractérisée par son point de fusion très élevé, qui est voisin de celui du cuivre.

Etude chimique. — Nous avons cherché à étudier les diverses combinaisons de l'aluminium et de l'antimoine, en appliquant la méthode déjà indiquée pour les autres alliages.

En partant de l'acide antimonique, nous avons eu des réactions extrêmement violentes : nous avons été limités à deux expériences, celles donnant théoriquement SbAl3 et SbAl4. La réaction théorique SbAl2 et toutes celles .contenant plus d'oxyde antimonique se font avec une violence telle que toute la masse est projetée hors du creuset. Pour les expériences plus riches en aluminium que celles donnant théoriquement SbAl4, il n'y a plus inflammation.

Les deux expériences faites ont donné des rognons métalliques et cristallins répandus dans la masse d'alumine. Ces rognons ont été limés, puis tamisés : les poudres ainsi obtenues ont été traitées par l'acide chlorhydrique étendu. Nous avons pu ainsi isoler la combinaison SbAl10.

En résumé, nous avons obtenu la combinaison SbAl10 qui n'avait pas encore été isolée et qui correspond bien à un des maxima de la courbe de fusibilité.

Ses principales propriétés sont les suivantes :

Ce composé se présente sous la forme d'une poudre noirâtre brillante ayant pour densité à 20°, 2,70; densité théorique, 3,16. H y a donc une augmentation de volume notable.

Cette combinaison a pour point de fusion environ 1.050°. Si on fond cette poudre avec de l'aluminium (jusqu'à 25 0/0), les culots obtenus tombent en poussière au bout de quelques mois. L'air ne parait pas avoir d'action à froid ; mais il y a oxydation rapide vers 150°.

L'acide sulfurique dilué attaque facilement ce composé.

L'acide azotique ne le dissout qu'à chaud, tandis que -l'acide chlorhydrique produit une réaction extrêmement vive à froid et une prompte dissolution.

La potasse réagit rapidement même à froid; le chlore vers 250°. Mais l'action la plus intéressante est celle de l'eau.

Si l'on fait bouillir de l'eau contenant SbAl10, on remarque un dégagement d'hydrogène, et, si on laisse refroidir, le dégagement continue d'une façon plus lente, mais cependant très notable1. Parfois même on obtient de l'hydrogène antimonié.

Nous avons essayé la réduction du protoxyde Sb?03 en partant du même principe.

Une seule réaction nous a donné des résultats : c'est celle qui donnerait théoriquement SbAl. Elle fournit un culot métallique assez net, mais qui, débarrassé de l'aluminium en excès, ne semble correspondre à aucune combinaison.

Il faut avoir soin, dans ces diverses expériences, de n'opérer que sur 500 grammes de matières au maximum et de prendre de grandes précautions, car elles sont fort dangereuses.

D'autre part, nous avons fondu de l'aluminium et nous avons jeté l'antimoine métallique sur ce métal liquide ; l'antimoine est tombé au fond du creuset, où il s'est rassemblé et a fondu. Sans avoir agité, nous avons laissé refroidir, nous avons recueilli deux culots distincts, l'un contenant l'aluminium, l'autre l'antimoine.

Nous avons fait h nouveau cette expérience en agitant ; l'antimoine s'est parfaitement mélangé à l'aluminium et nous avons noté une augmentation de volume très notable. Le culot obtenu était très noirâtre ; il est tombé rapidement en poussière; il décomposait l'eau à froid en donnant de l'hydrogène et de l'hydrogène antimonié.

11 avait pour densité à 20° : 4,18, tandis que la densité théorique de SbAl est de 5,22.

Ceci est bien en correspondance avec les faits que nous avons signalés. Nous nous sommes proposé d'étudier par le

1. La densité de ce composé « été déterminée dans l'alcool absolu.

même moyen les alliages aluminium-plomb, aluminiumbismuth et aluminium-cadmium; nous n'avons obtenu aucun résultat.

Pour les deux premières séries d'alliages, la masse placée dans le creuset est, au moment même de l'inflammation, projetée complètement hors du vase, et cela très souvent avec des détonations d'une violence extrême. Nous avons bien observé la formation de quelques cristaux avec les oxydes de plomb ; mais il nous a été impossible de les recueillir en quantités suffisantes pour en faire l'analyse.

Métallographie (Album, PI. XCVI1, Phot. 382). — En polissant le culot qui avait donné SbAl10 et en l'attaquant électrolytiquement par une dissolution très étendue de chlorure de sodium, nous avons obtenu de vastes cristaux très dentelés se détachant sur un fond blanc d'aluminium.

D'autre part, en fondant ensemble de l'aluminium et de l'antimoine en proportions convenables, nous avons préparé le produit SbAl isolé par Wright; ce composé nous a donné un photogramme spécial, dans lequel on trouve des cristaux dentelés, se rapprochant beaucoup des précédents, mais se détachant sur un fond gris et blanc.

M. Récheuxa, dans une note récente à l'Institut (20 juin 190i), exposé les quelques résultats qu'il a obtenus sur des alliages qui fondaient à moins de 800°. Il a pu obtenir ainsi des alliages qui se dilatent en se solidifiant et qui présentent une certaine malléabilité.

Étude industrielle. — Les alliages d antimoine et d'aluminium n'ont pas d'emplois industriels. Ils s'altèrent très facilement.

« Le seul alliage utile que Roche admet est celui à moins de 5 0/0 d'antimoine; celui-ci, il est vrai, peut être obtenu tout à fait homogène; il fond et peut être laminé très bien; enfin, il paraît être, sous de nombreux rapports, supérieur à l'aluminium pur. Mais, si l'on attend quelques mois, on trouvera que l'alliage s'est désagrégé au point de n'avoir plus de

valeur, ce qui n'a été reconnu probablement que de nos jours; notre expérience personnelle nous a conduit aux mêmes conclusions que Richards. » (Moissonnier, l'Aluminium.)

M. Baxérès a essayé des alliages assez complexes d aluminium, qui étaient obtenus par addition d'antimoniures ; ceux-ci étaient préparés par fusion directe des deux métaux. Ses recherches ont porté sur l'introduction dans l'aluminium d'antimoniures : nickel-chrome ; nickel-titane ; nickel-fer, voire môme nickel-chrome-titane; nickel-chrome-titane-tungslène, etc. Ces produits étaient généralement ajoutés à l'aluminium à dose de 1 0/0, et M. Baxérès constata que Ton durcissait ainsi le métal.

Ces recherches, qui nous paraissent avoir été menées d'une façon aussi peu logique que scientifique, n'ont pas, croyonsnous, conduit à des résultats industriels bien intéressants.

Étude théorique. — Étude chimique. — Wôhler et Michel obtinrent un composé correspondant à Al°Ni se présentant en grandes lames cristallines d'un blanc d'étain, en fondant 8 0/0 d'aluminium avec 3 0/0 de chlorure de nickel sublimé et 20 0/0 d'un mélange de chlorures de potassium et de sodium.

En réduisant l'oxyde de nickel par l'aluminium, nous avons pu étudier dans certaines limites la constitution de ces alliages.

Nous résumerons les conclusions générales de ces recherches :

1° La limite d'inflammation correspond à la formation théorique de NiAI2;

2° Toutes les expériences laissent des culots qui présentent des cristallisations très nettes. Elles se font toutes avec très grande violence et même avec de très fortes explosions. Le

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corindon est projeté, en partie, hors du creuset ; il se rassemble alors sous forme de rognons assez volumineux contenant au centre une petite masse métallique.

Le corindon est très fortement coloré en bleu pâle par le nickel entraîné ; il présente même de très jolies cristallisations ;

3° Les masses métalliques contenant entre 50 et. 80 0/0 de nickel tombent lentement en poussière ;

4° Les produits ayant une teneur en nickel comprise entre 80 et 95 0/0 sont malléables, mais présentent une dureté extraordinaire; on ne peut même pas les travailler avec des limes en acier au chrome, sans qu'il y ait entraînement de fer.

Nous avons pu isoler sous forme de petits cristaux les composés NiAl2 et Ni2Al en réduisant l'oxyde de nickel par l'aluminium et en faisant varier les proportions d'aluminium.

De plus, par simple fusion en proportions convenables de nickel et d'aluminium, nous avons obtenu de longs cristaux correspondant à la formule NiAR Ce sont justement ceux isolés par Whôler et Michel.

La combinaison NiAl2 se présente sous forme de lamelles cristallines très malléables. Le composé Ni2Al a une couleur légèrement dorée.

Le composé NiAl2 a pour densité 4,11, au lieu de 4,22 (théorie).

L'oxygène n'a d'action sur ces deux combinaisons qu'à haute température; l'eau les attaque vers 300° ; l'acide chlorhydrique agit lentement sur Ni2Al, très rapidement sur NiAl2; l'acide azotique joue le rôle inverse.

Métallographie (Album, PL XGVI1I, Phot. 384). — La métallographie microscopique de ces alliages a été faite avec grand soin; de 100 à 95 0/0 de nickel; on obtient de vastes cellules qui semblent indiquer une solution solide; aux environs de 90, on trouve un eutectique; entre 90 et 80 0/0, on voit des cristaux de la combinaison Ni2 AL

De 50 à 80 0/0, la métallographie ne donne aucun rensei-

gnement, les culots métalliques étant impossibles à polir. Au-dessous de 50 0/0, on rencontre les cristaux de la combinaison Ni Al6. Nous n'avons pas examiné- d'alliages renfermant moins de 30 0/0 d'aluminium.

Étude industrielle. — On sait, depuis un certain nombre d'années, que les alliages aluminium-nickel jouissent de qualités mécaniques fort intéressantes, notamment lorsque le nickel contenu ne dépasse pas 2 0/0. Au-delà de 5 à 6 0/0, le composé Al6Ni ou, du moins, î'eutectique Al-Al6Ni étant en trop grandes quantités, l'alliage devient fragile. Voici les résultats d'expériences que nous avons faites sur un alliage à 20/0 de nickel, qui s'est très bien laminé. 11 a donné après recuit à 450° :

Sans recuit, nous avons obtenu :

On a également lancé quelques alliages renfermant 2 0/0 de nickel et 2 à 3 0/0 de cuivre. Ils ne présentent pas un grand avantage sur ceux simplement au nickel. Us ont été cependant employés pour la confection de tôles pour yachts.

Enfin parfois on introduit dans l'aluminium le nickel sous forme de ferro-nickel. — Un alliage, dernièrement lancé dans les constructions automobiles, est ainsi obtenu.

Dans leur étude sur les alliages d'aluminium (American Chemical Society, mars 1902), MM. Campbell et Andrews écrivent:

« Le métal le plus ordinairement employé pour durcir l'aluminium est le nickel. A cet effet on emploie de 2 à 5 0/0 de nickel, souvent avec adjonction de cuivre, tungstène et autres durcissants. Quand la proportion de ces durcissants est de 7 à 10 0/0, on obtient un alliage qui fond très bien et qui est

très dur. Nous avons confectionné des alliages contenant 2,12; 3,1*; 4,15 et 7,97 0/0 de nickel. Les premiers d'entre eux contenaient quelques cristaux brillants, tandis que le dernier consistait en un réseau de cristaux squelettes. En les isolant au moyen de l'acide chlorhydrique dilué, on obtenait des cristaux particulièrement beaux, chaque cristal constitué de petites lames dendritiques très nombreuses. La masse fondamentale dans laquelle se trouvent ces cristaux est isomorphe avec l'aluminium et fond à une température légèrement plus basse. » Il faut ajouter, comme nous l'ont prouvé de nombreux essais, que les alliages aluminium-nickel sont les plus attaqués par l'eau.

Étude théorique (Album, PI. XCVIII, Phot. 385 à 387). — Les alliages aluminium-cobalt ont donné des résultats en tous points semblables à ceux obtenus par l'aluminium et le nickel. Nous donnons quelques micrographies qui se rapprochent beaucoup de celles données pour les alliages aluminium-nickel.

Étude industrielle. — Les alliages au cobalt n'offrent aucun intérêt industriel, bien qu'ils aient été brevetés en 1896 par Pearson. Leur prix est trop élevé.