ÉLECTRO MÉTALLURGIE

cées comme ci-dessus, chacun des équivalents chimiques e des trois électrolytes doit être évalué d'après les formules

que Ton peut appeler formules électroly tiques.

On dit que la réaction est oido thermique lorsqu'elle absorbe de l'énergie électrique et diminue, par conséquent, l'énergie disponible du courant électrolyseur ; il en est ainsi, par exemple, pour l'électrolyse de Teau acidulée.

Cette diminution d*énergie s'explique par l'apparition d'une force contre-électromolrice (n" 142) dont la valeur en volts est

en désignant par q la quantité de chaleur (en calories- grammes) dégagée par la décomposition d'autant de grammes de l'électrolyte qu'il y a d'unités dans son équivalent chimique évalué d'après sa formule élcctrolytique. Cette valeur de H représente la valeur minimum de la force électromotricc que la source d'électricité (pile ou dynamo) doit créer* entre les deux électrodes pour produire l'électrolyse d'une manière continue.

Le raisonnement qui conduit à cette conséquence suppose que la perte d'énergie disponible subie par le courant électrolyseur corresponde exactement à la chaleur absorbée par la décomposition de l'électrolyte ; cette quantité de chaleur absorbée par la décomposition peut se déduire des données de la thermochimie, en remarquant qu'elle est égale (pourvu qu'il s'agisse d'un phénomène réversible) à la quantité de chaleur dégagée par la formation de rélectrolyte au moyen de ses éléments. On écrit suivant la valeur de H sous la forme

C désignant en calories-kilogramme (ou grandes calories) la quantité de chaleur que la lettre q représentait ci-dessus en caloriesgramme (ou petites calories).

La valeur numérique de H représente, d'autre part, en watts, la dépense d'énergie électrique que l'électrolyse exige par se*conde (n» 142).

En donnant au courant électrolyseur une intensité de I ampères, correspondant au débit de I coulombs par seconde, on décompose aie grammes d'électrolyte avec une dépense de HI watts par seconde. On peut rendre la puissance électrique HI égale à celle d'un cheval- vapeur en prenant pour valeur de l'intensité

le poids d'électrolyte décomposé par seconde est alors de

736 ae

— ïl — grammes.

Le poids décomposé par le travail d'un cheval pendant une heure (soit, en d'autres termes, par cheval-heure) est de

15 = 27,5 -g grammes .

Supposons, par exemple, que l'électrolyte soit une solution de sulfate de cuivre Cm 0, SO'; nous aurons e = 79,8 elH = 1,27; il en résulte qu'un cheval-heure décomposera

79 8 27,5 7-5=- = 1728 grammes; 1,47

le poids correspondant du cuivre mis en liberté sera de

31 8 1728^- X 7^0^ = 688 grammes.

305. Bépdts métalliques adhérents. — Pour obtenir, au moyen d'un courant électrique, le dépôt adhérent d'un métal sur un objet métallique ou sur un objet non conducteur recouvert de plombagine, on prend cet objet pour cathode et Ton prend pour anode une plaque du métal à déposer. Le bain électrolytique récupère constamment sur l'anode soluble le métal qu'il dépose sur la cathode, en sorte que Ton n'a à faire aucune dépense de travail électrochimique ; il y a, pour ainsi dire, transport pur et simple du métal de l'anode sur la cathode. Le bain fonctionne comme une résistance interposée dans le circuit de la pile et

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n'exige de la source électrique que le travail RP correspondant à cette résistance R pour le passage du courant d'intensité I.

On appelle densité du courant le rapport du nombre de ses ampères au nombre des décimètres carrés de la surface de la cathode. Le choix de la densité du courant est très important, car cette densité exerce une grande influence sur la nature physique du dépôt obtenu ; en prenant d'abord une densité faible et la faisant croître graduellement, on peut obtenir successivement un dépôt à l'état cristallin, un dépôt présentant l'aspect du métal fondu et un dépôt noirâtre pulvérulent.

Les bains de Ruoltz, pour Vargenture, se compose d'un cyanure double de potassium et d'argent dissous dans Teau, de manière que 30 grammes d'argent correspondent à un litre d'eau. On donne au courant une densité de r (un tiers d'ampère par décimètre carré de surface de la cathode) ; la surface de l'anode doit être à peu près égale à celle de la cathode ; la distance de ces deux électrodes ne doit pas être inférieure à un décimètre. Lorsque l'épaisseur du dépôt d'argent est devenue suffisante, soit au bout de quatre heures environ pour l'argenture d'un couvert, on lave la pièce avec de l'eau légèrement acidulée d'acide sulfurique, on l'essuie et la sèche, puis on la passe au tripoli ou au brunissoir.

Pour la dorure, on peut employer un bain au cyanure double d'or et de potassium, contenant 2 grammes d'or par litre d'eau ; la densité du courant ne doit pas dépasser 0,8.

Pour le cuivrage que l'on applique beaucoup aujourd'hui au fer et à la fonte, on peut employer un bain à l'oxalate double de cuivre et d'ammoniaque pour obtenir une première couche métallique de faible épaisseur ; on a recours ensuite à un bain de sulfate de cuivre pour rendre le dépôt plus épais.

Pour le nickelage (particulièrement apte à rendre inaltérable la surface du fer, de l'acier, du cuivre, etc.), on peut employer un bain au sulfate double de nickel et d'ammoniaque, neutralisé par l'addition d'une quantité suffisante de carbonate d'ammoniaque.

Pour Vétamage, on emploie un bain au protochlorure d'étain avec addition de pyrophosphate de soude.

Les courants électriques s'emploient aussi pour obtenir des

TRAITÉ PRATIQUB D*éLBCTRICIT£. 37

dépôts adhérents de platine, d'aluminium, de fer, de cobalt, de molybdène, etc.

306. Affinage des métaux. -— L'affinage électrolytique des métaux permet de les obtenir à l'état de pureté parfaite. On prend pour anode une matte du métal à affiner; le bain est une solution d'un sel de ce métal; la cathode est une plaque du même métal parfaitement pur. Le passage du courant transporte le métal pur sur la cathode, tandis que les impuretés se dissolvent ou se précipitent.

S'il s'agit, par exemple, d'affiner le cuivre, on emploie un bain au sulfate de cuivre; les métaux précieux et les impuretés du cuivre se précipitent en boue au fond de la cuve, tandis que le cuivre se dépose sur la cathode. MM. Eschger et Mesdach, qui ont appliqué cette méthode dans leur usine de Biache, électrolysent simultanément 20 bains associés en tension et affinent ainsi 700 kilogrammes de cuivre par vingt-quatre heures ; le dépôt est d'environ 3 millimètres par heure sur 1 200 mètres carrés de surface de cathode ; le courant électrique est fourni par une machine Gramme. La plupart des grandes usines à cuivre font aujourd'hui raffinage par électrolyse.

L'affinage du plomb est pratiqué aux Etats-Unis par M. Keith. Le bain se compose d'une dissolution de sulfate de plomb dans l'acétate de soude. On obtient 10 tonnes de plomb en vingt-quatre heures au moyen d'une dynamo de douze chevaux.

L'or, l'argent et le platine, ainsi que les impuretés du cuivre et du plomb tombent en boue, au fond des cuves, pendant l'affinage de ces métaux. On recueille en conséquence, ce dépôt boueux pour le fondre et le traiter ensuite par la méthode de coupellation.

307. Métallurgie de raluminium. — A Stoke-on-Trent (Angleterre) on réduit les minerais d'alumiuium, tels que la benxite ou le corindon, à l'état d'alliages avec le fer, le cuivre, le chrome, etc., en combinant le pouvoir réducteur du charbon avec l'action calorifique de l'arc voltaïque, par le procédé Cowles.

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Pour obtenir par exemple le bronze d'aluminium, on prend 70 kilogrammes de cuivre et 40 kilogrammes de corindon; on mélange le tout avec du charbon concassé. Cette charge est placée au centre d'un fourneau spécial rectangulaire, enterre réfractaire, muni intérieurement d'un revêtement de charbon chaulé (c'està-dire traité par un lait de chaux très clair, ce qui empêche ce charbon de se transformer en graphite et de devenir bon conducteur); l'ouverture supérieure de ce fourneau est fermée par un couvercle percé d'orifices pour permettre le dégagement des gaz. Deux tubulures latérales en fonte, traversant deux parois opposées du fourneau, donnent passage chacune à un faisceau de 9 crayons de charbon de 68 millimètres de diamètre; ces deux faisceaux, appelés électrodes et destinés à recevoir un courant électrique intense, présentent entre leurs extrémités libres un écartement réglable à volonté, que Ton fait correspondre au centre de la charge. Sous l'influence réductrice du charbon, sous l'action du courant et par l'efl'et d'une élévation considérable de la température, le corindon se décompose et met en liberté son aluminium qui s'unit au cuivre pour former un bronze. Le courant électrique est fourni par une dynamo Grompton ; son intensité est d'environ 8 000 ampères et la force électromotrice de la machine est d'environ 60 volts. L'opération dure une heure trois quarts, et produit 90 kilogrammes d'alliage contenant 14 p. 100 d'aluminium; en résumé, une dynamo de 400 chevaux permet d'allier au cuivre environ 7 kilogrammes d'aluminium par heure.

On peut fabriquer le bronze de silicium par un procédé analogue, en substituant le sable blanc au corindon.

M. Adolphe Minet obtient industriellement l'aluminium au moyen d'une électrolyse par voie sèche. On emploie la cryolite, fluorure double d'aluminium et de sodium dont la formule est 3 Na F/ + A/ Fr, et on lui ajoute 60 p. 100 de chlorure de sodium. Le mélange ainsi obtenu fond à 700 degrés et ne commence à se volatiliser qu'au-dessus de 1 000 degrés; si, après l'avoir mis en fusion, on le fait traverser par un courant électrique, le fluorure d'aluminium se décompose et l'aluminium se dépose à l'état liquide sur la cathode ; pour ne pas électrolyser en même temps le chlorure de sodium, il faut maintenir au-dessous de 4 volts -r la difTé-

rence de potentiel entre Tanode et la cathode. On place le mélange dans une cuve de fonte garnie intérieurement de plaques de charbon (formant la cathode) et scellée dans un fourneau réfractaire; l'anode est constituée par des prismes de charbon plongeant dans le mélange. Les gouttelettes d^aluminium sont recueillies dans un creuset placé sous la cuve.

Plus récemment, M. Minet a fait par fusion ignée Télectrolyse du silicium.

308. Soudure électrique. — M. Bernardos a résolu le problème de la soudure électrique en utilisant la température très élevée de Tare voltaïque, température qui peut dépasser 4 000 degrés. On peut ainsi souder ensemble le fer, l'acier, la fonte et le cuivre. S'agit-il, par exemple, de souder bout à bout deux barres de fer à section carrée, on laissera entre leurs bords un espace égal à leur épaisseur ; on mettra sous les bouts une plaque en coke et on remplira le vide avec des morceaux de fer; le conducteur du pôle positif de la machine sera fixé à Tune des barres, tandis que l'extrémité du conducteur négatif (terminé par un charbon muni d'une poignée isolante) pourra être à volonté approchée ou éloignée du point à souder; en appliquant un instant la pointe de ce charbon sur un des bords à souder et l'écartant légèrement ensuite, on provoquera la production de Tare voltaïque et la soudure se fera par fusion du métal.

Si deux barres de fer que Ton veut souder en longueur sont disposées de manière que leurs bouts se touchent et soient pressés Tun contre l'autre, un courant suffisamment intense passant dans ces barres pourra, à cause de la résistance du contact imparfait, produire en ce point la température du blanc soudant; si Ton rompt alors le circuit électrique, les deux barres se trouveront soudées bout à bout. Tel est le principe du procédé de M. E. Thomson pour la soudure électrique. Ce procédé actuellement exploité par la Thomson Electric Welding Company, permet notamment de souder des tiges cassées sans altérer ni leur forme ni leur longueur ; il peut être employé pour souder entre eux deux métaux de nature différentes ; il parait susceptible de recevoir beaucoup d'applications diverses. M. Bramwell a fait connaître à la Société Royale de

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Londres que Ton a pu, par le procédé Thomson, souder en trois heures 80 baiTes de fer rond de 29 millimètres de diamètre, en sorte qu'il n'a fallu que 2 minutes -r par soudure. Les appareils Thomson fonctionnaient en public à l'Exposition Universelle de 1889.