ACIERS AU NICKEL ET AU CHROME

On fait aujourd'hui des aciers au nickel et au chrome, dont les propriétés, notamment la résistance, l'élasticité, le magnétisme sont extrêmement remarquables. Ces aciers peuvent renfermer jusqu'à 25 et 30 p. 100 de nickel, jusqu'à 3 et 4 p. 100 de chrome et souvent un peu de

manganèse.

Pour la détermination de ces trois métaux, nous avons obtenu de bons résultats en éliminant d'abord la presque totalité du fer par le procédé Rothe et continuant comme il sera dit ci-après.

Le nickel et le chrome étant en proportions élevées, il convient de n'opérer que sur 2 grammes d'acier; on attaque dans une capsule par l'acide chlorhydrique , on évapore à sec pour séparer la silice, on redissout et on évapore de nouveau au bain-marie jusqu'à réduire la solution acide à un volume de 5 à 6 centimètres cubes ; «nfin on la fait passer dans la boule de l'appareil décrit à la page 124, en ajoutant par portions 25 centimètres cubes d'acide chlorhydrique (rf= 1,124), dont on lave bien la capsule.

Après avoir introduit la liqueur dans le tube cylindrique, on y fait pénétrer doucement 60 centimètres cubes

d'éther et on opère le mélange, puis le brassage avec les précautions déjà indiquées et on fait écouler, après repos, la solution chlorhydrique aqueuse.

Pour ne laisser aucune trace sensible de nickel dans la solution éthérée, restée dans le tube cylindrique ,^ on y fait descendre 6 à 8 centimètres cubes d'acide chlorhydrique étendu {d= 1,00 à 1,05 à 19*0) et on brasse les deux liquides comme la première fois. On fait ensuite écouleï la solution aqueuse que Ton réunit à la première. Elle contient la totalité du nickel, du chrome et du manganèse avec une très petite portion du fer à Tétat de perchlorure (1/100 au plus, si l'opération a été bien conduite) (*).

On évapore presque à sec, au bain-marie, on reprend par de Teau et, au besoin, quelques gouttes d'acide chlorhydrique, puis on fait passer la solution dans un verre ou une fiole et on la traite à la température d'ébullition par l'ammoniaque en excès, qui précipite la totalité du fer, du chrome et du manganèse (celui-ci étant en faible quantité), tandis que le nickel reste dissous. Le précipité, assez peu volumineux, est repris par l'acide chlorhydrique ; un second traitement par l'ammoniaque tfy laisse plus que des traces de nickel (ce dont il serait facile de s'assurer par une troisième précipitation et une addition de sulfhydrate à la liqueur ammoniacale).

1** — Dosage du nickel.

La solution ammoniacale de nickel est chauffée à TébuUition jusqu'à ce qu'elle n'ait plus d'odeur; on y ajoute alors de la potasse caustique et on fait bouillir de nouveau pour expulser entièrement Tammoniaque. On laisse

(*) J. Rothe a signalé Futilité de cette même opération pour le cuivre et le cobalt.

refroidir un peu et ou ajoute une petite quantité de brome, qui transforme en quelques instants Thydrate de protoxyde de nickel en sesquioxyde noir et grenu. Après ébuUition nouvelle, on laisse reposer, on décante sur un filtre, on reprend par l'eau bouillante et cela quatre ou cinq fois, pour éviter de filtrer; on détermine alors la quantité de nickel par un essai oxydimé trique, en em* ployant une quantité mesurée de sulfate ferreux ou d'acide oxalique et acidifiant par Tacide sulfurique; puis, lorsque tout est dissous, la coloration brune ayant disparu, on détermine Texcès du réducteur par une solution titrée de permanganate de potasse. On peut tenir compte de la quantité, ordinairement insignifiante, d'hypobromite alcalin resté dans le liquide qui baigne le sesquioxyde de nickel, en faisant la même opération sur un égal volume du dernier liquide décanté. Quant aux petites portions du précipité qui se trouvent sur le filtre, on les dissout par un peu de la liqueur oxalique ou ferreuse mesurée pour le titrage, à laquelle on ajoute quelques gouttes d'acide sulfurique, et on réunit la portion filtrée au reste de la liqueur.

NiW+2(FeOSO»)+3(SO«H»0) = Fe'0»3S0»-f 2(NiOSO«)+3H*0.

56 parties de fer, sous la forme de sel ferreux, correspondent à 59 parties de nickel métallique, ramenées de l'état de sesquioxyde à celui de protoxyde de nickel. On peut aussi employer un dosage pondéral, en recevant sur un filtre le sesquioxyde de nickel, lavant bien, calcinant et soumettant à la réduction par l'hydrogène au rouge, pour peser le métal.

2® — Dosage du chrome.

Le précipité formé par l'ammoniaque à l'ébuUition, contenant les oxydes de fer, de manganèse et de chrome est

dissous, encore humide sur le filtre, par Tacide sulfurique étendu. On verse dans la solution de Teau oxygénée et de la potasse, puis on chauffe jusqu'à ébullition; on ajoute à plusieurs reprises un peu d'eau oxygénée pour transformer l'oxyde de chrome en chromate ; puis , afin d'être sûr de ne pas laisser d'oxyde de chrome dans la partie insoluble, on redissout celle-ci, après décantation du liquide et lavage, par un peu d'acide sulfurique étendu et on fait agir de nouveau l'eau oxygénée et la potasse, puis on lave le résidu à Teau chaude.

Les dissolutions alcalines réunies renferment tout le chrome à l'état de chromate; on a soin de les débarrasser de toute trace d'eau oxygénée par l'ébullition.

On peut ensuite y doser le chrome pondéralement en neutralisant exactement Talcali par de Tacide nitrique, puis versant de Tazotate mercureux, agitant et laissant reposer. Le chromate mercureux précipité est reçu sur un filtre exempt de cendres, bien lavé, puis séché, séparé du filtre, qu'on brûle dans un petit creuset taré, introduit lui-même dans ce creuset et calciné progressivement sous une hotte. Le produit de la calcination est le sesquioxyde de chrome, Cr*0'.

On peut également faire un dosage volumétrique de l'acide chromique, soit par l'eau oxygénée titrée, après avoir acidifié à froid la solution par l'acide chlorhydrique ou sulfurique, (mais il convient de n'appliquer ce procédé que s'il y a moins de O^^IO de chrome dans la solution), soit par le sel de Mohr et le permanganate de potasse.

Dans ce but on neutralise l'alcali par de l'acide sulfurique et on acidifie assez fortement; puis on introduit une quantité connue de sel de Mohr, qui donne naissance à des sulfates de sesquioxydes de fer et de chrome :

2CrO» + 6(FeOSO») + 6(SO«H30)

= Gr»0»3S0» H- 3(Fe*0»3SO'») + 6H*0.

On verse ensuite, au moyen de la burette graduée, une dissolution titrée de permanganate jusqu'à apparition de la teinte rose. On détermine ainsi la quantité de sel ferreux non transformé ; par différence , on a la quantité peroxy^ée par Tacide chromique, ce qui 'permet de calculer le chrome : 1 de fer métallique dans le sel ferreux correspond à 0,3107 de chrome dans Tacide chromique.

3® — Dosage du manganèse.

Le précipité formé par Teau oxygénée et la potasse contient tout le manganèse, à l'état d'oxyde salin avec une quantité comparable de fer. On peut donc y faire le dosage de ce métal dans de bonnes conditions par Tune des méthodes précédemment exposées.

DOSAGE DU TUNGSTENE.

Le tungstène est introduit à dessein dans quelques fontes et surtout dans les aciers, pour leur donner une dureté exceptionnelle et un grain extrêmement fin. Les aciers au tungstène peuvent renfermer depuis 1 jusqu'à 9 p. 100 de cette matière; les alliages riches ou ferrotungstènes, qui servent à la préparation des aciers au tungstène, peuvent en contenir jusqu'à 50 p. 100. La recherche et le dosage du tungstène se font de la manière suivante.

Première méthode.

On attaque par Peau régale de 1 à 5 grammes d'acier, suivant sa teneur présumée, en copeaux aussi fins que possible dans une capsule de porcelaine; quand l'attaque est^complète et qu'on n'aperçoit plus de grains inatta-

qués, on évapore à sec, on maintient pendant quelque temps entre 100 et 110 degrés, puis on redissout Toxyde de fer et les autres oxydes par Tacide chlorhydrique, en chauffant à 100 degrés. On décante et lave avec dé Teau chlorhydrique.

Le résidu se compose d'acide tungstique, de silice, de graphite et souvent de petites parties de métal non attaquées. On le calcine pour brûler le graphite, puis on mélange dans un creuset de platine avec 5 parties de bisulfate de potasse et on fond au rouge, de manière à rendre l'attaque bien complète.

Après refroidissement, on traite la matière par Teau froide d'abord, puis par Teau bouillante, pour enlever les sels de fer et de potasse solubles (ainsi que Tacide tita- Tiique, si, par hasard, du titane se trouvait dans le métal avec le tungstène), et on reprend le résidu par le suif hydrate d'ammoniaque, qui dissout tout le tungstène, en laissant la silice, devenue insoluble, ordinairement avec un peu de sulfure de fer.

La dissolution sulfhydratée est évaporée à sec; le résidu est légèrement calciné pour brûler le soufre, humecté d'acide azotique, séché de nouveau et calciné, puis pesé.

On calcule la teneur, pour 100, en tungstène, d'après le poids de Tacide tungstique WO' :

Deuxième méthode.

On peut recommander aussi la méthode suivante, donnée par Blair [The chemical analysis of iron, p. 192) dans laquelle le tungstène se trouve isolé à Tétat de tungstate mercureux suivant les indications données par le D*" Gibbs {American chemicalJoiirnal^ p. 373).

On attaque de 1 à 5 grammes , parfois même 10 grammes, par Tacide nitrique (rf= 1,20); on évapore à sec dans Tétuve, on reprend par Tacide chlorhydrique ; on ajoute un peu d'eau et on fait bouillir quelque temps pour obtenir le dépôt de Tacide tungstique sous la forme d'une poudre jaune. Après dilution, on filtre, on lave avec de Teau chaude acidifiée par Tacide chlorhydrique, puis avec de Teau alcoolisée.

On sèche, brûle le filtre et grille dans un petit creuset de platine, pour éliminer le carbone. On se débarrasse ensuite de la silice en humectant d*eau, puis ajoutant quelques gouttes d*acide sulfurique et un excès d'acide fluorhydrique, qu'on chasse par évaporation à siccité sous une hotte. Le résidu peut retenir, avec Tacide tungstique, un peu d'acide titanique, d'oxyde de fer, etc.

On le fond avec son poids de carbonate de soude et, après refroidissement, on traite par l'eau, on filtre et on lave bien le résidu insoluble avec de Teau contenant un peu de carbonate de soude, de manière à faire passer tout le tungstate de soude dans la solution, tandis que les autres composés sont insolubles.

On neutralise presque complètement par l'acide nitrique et on chauffe pour chasser l'acide carbonique; on laisse refroidir, on achève de saturer l'alcali par l'acide nitrique en petit eïcès et, pour saturer complètement l'acide à son tour et favoriser la précipitation de l'acide tungstique, on verse dans la liqueur de l'eau, où l'on a mélangé de l'oxyde mercurique et de l'azotate mercureux. Lorsque l'acide libre est entièrement neutralisé, il y a précipitation complète du tungstène sous la forme de tungstate mercureux, qu'on laisse déposer et qu'on reçoit ensuite sur un filtre exempt de cendres.

On lave bien à l'eau chaude pour ne laisser aucune trace de sel alcalin, on sèche, on sépare le filtre qu'on brûle dans un creuset de platine, on y ajoute le précipité

et on chauffe doucement sous une hotte à bon tirage ; on pousse peu à peu jusqu'au rouge clair, en ayant soin d'incliner le creuset découvert, afin d'éviter tout gaz réducteur. Le mercure est entièrement volatilisé, et il ne reste que l'acide tungstique, qu'on pèse après refroidissement :

DOSAGE DU MOLYBDENE.

Le molybdène n'a pas été jusqu'ici employé dans la métallurgie de l'acier ; mais les travaux tout récents de M. Moissan donneront lieu , sans doute , à des essais et à des applications industrielles. Il est donc utile de prévoir le cas où l'on aurait à chercher de petites quantités de molybdène dans les aciers. On pourra employer la méthode suivante.

On attaque 5 ou 10 grammes d'acier par l'acide chlorhydrique ; s'il y a un résidu insoluble, on le reprend, après décantation de la liqueur, par quelques gouttes d'acide azotique et un peu d'acide chlorhydrique, on chauffe, on réunit les liqueurs et on évapore à siccité dans la capsule de porcelaine ; on reprend par l'acide chlorhydrique et on filtre pour séparer la silice et, s'il y a lieu, l'acide titanique insolubles.

Les sels de fer n'ont été que très partiellement peroxydes; on les réduit, ainsi que les composés du molybdène et de l'arsenic par l'acide sulfureux, que l'on chasse ensuite par la chaleur. Après refroidissement, on fait arriver un courant d'hydrogène sulfuré ; on le laisse agir quelque temps , puis on chauffe doucement ; on recommence une seconde fois pour être sûr de précipiter tout le molybdène. Il peut être accompagné, dans le cas de certains aciers, d'un peu de cuivre et d'arsenic.

Le précipité de sulfure est reçu sur un filtre, lavé^ séché, séparé avec soin, mêlé avec! un peu de soufre dans un creuset de Rose et chauffé au rouge faible dans un courant d'hydrogène. Le sulfure d'arsenic est volatilisé avec Texcès de soufre. On pèse ensemble les deux autres sulfures ramenés à un état défini : Mo S* et Gu*S. On peut évaluer rapidement le cuivre, s'il y en a, par un procédé colorimétrique en traitant les sulfures par Tacide azotique, puis ajoutant de l'ammoniaque en excès et de l'eau jusqu'à un volume déterminé; on apprécie alors la proportion de cuivre d'après l'intensité de la teinte bleue, comparée à des types connus. On calcule lé sulfure de cuivre et, par différence, le sulfure de molybdène.

On ï)eut aussi, après avoir précipité les trois sulfures dé molybdène, de cuivre et d'arsenic et les avoir reçus sur un filtre, enlever celui d'arsenic par une dissolution d'ammoniaque, puis traiter par le. sulfure de sodium, qui laisse lé sulfure de cuivre insoluble et facile à doser et ne dissout que le sulfure de molybdène.

La solution est décomposée par l'acide chlorhydrique ; le précipité est recueilli sur un filtre , lavé , séché , puis séparé du filtre et calciné au rouge faible dans un courant d'hydrogène. On pèse le sulfUre MoS* et on calcule en centièmes :