La purification, dans le cadre du contrôle qualité des alliages d’aluminium, constitue l’étape la plus importante du contrôle qualité des fils en alliage d’aluminium. La réduction des impuretés gazeuses et des inclusions non métalliques dans la billette de coulée de fil machine permet de limiter les ruptures de fil causées par des bulles ou des inclusions, de réduire la fragilisation par l’hydrogène et d’améliorer la résistance à la traction, la résistance à la fatigue et la conductivité électrique. Les impuretés présentes dans la masse fondue d’alliage d’aluminium sont principalement des impuretés gazeuses et des inclusions non métalliques.
Purification d'un alliage d'aluminium
Sources d'impuretés dans le gaz et facteurs influents :
L'hydrogène constitue la principale impureté gazeuse présente dans les alliages d'aluminium. La principale source d'hydrogène dans la masse d'aluminium fondu provient des atomes d'hydrogène générés par la réaction entre l'eau et l'aluminium liquide. Lorsque la température est inférieure à 250 °C, l'aluminium entre en contact avec l'humidité de l'air et réagit pour produire de l'hydrogène et de l'hydroxyde d'aluminium. L’hydroxyde d’aluminium réagit ensuite à 400 °C pour produire de l’oxyde d’aluminium et de l’hydrogène. L’alumine est présente dans l’aluminium liquide sous forme de scories d’aluminium, tandis que l’hydrogène se répartit principalement dans les interstices entre les atomes métalliques, sous forme d’atomes ou d’ions, dans le bain d’aluminium fondu. Une petite quantité est en suspension dans le bain sous forme de bulles moléculaires. La solubilité de l’hydrogène dans l’aluminium solide est très faible. Lors de la solidification de l’aluminium fondu, une grande quantité d’hydrogène précipite hors du bain de fusion, formant des bulles dans la brame coulée et affectant les performances du produit.
Les facteurs qui influencent la teneur en hydrogène de l'aluminium fondu sont les suivants :
La pression partielle du gaz dans l'environnement de fusion. À température égale, la solubilité de l'hydrogène dans le métal augmente lorsque la pression partielle d'hydrogène dans la composition gazeuse du four augmente. Par conséquent, la solubilité de l'hydrogène dans l'aluminium fondu dans un four à flamme est supérieure à celle observée dans un four électrique. La pratique a démontré que, selon les saisons et les régions, la teneur en hydrogène de l'aluminium fondu varie en fonction de l'humidité de l'air, et qu'elle augmente à mesure que l'humidité de l'air augmente.
Température de fusion. La température de fusion et la teneur en hydrogène de la masse fondue sont également en corrélation positive. Plus la température de fusion est élevée, plus la masse fondue d'aluminium absorbe d'hydrogène.
L'influence des éléments d'alliage. Les éléments d'alliage présentant une force de liaison avec l'hydrogène plus élevée, tels que le titane, le zirconium, le magnésium, etc., augmentent la solubilité de l'hydrogène dans l'alliage. Des éléments tels que le cuivre, le silicium, le manganèse et le zinc peuvent réduire la solubilité de l'hydrogène dans les alliages d'aluminium. L'alliage d'aluminium-magnésium-silicium à haute résistance appartient à la catégorie des alliages d'aluminium absorbant l'hydrogène de résistance moyenne.
L'état du film d'oxyde à la surface de la masse d'aluminium en fusion et la durée de la fusion ont également des effets différents sur la teneur en hydrogène de cette masse.
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