Les méthodes de purification utilisées pour la coulée de barres d'aluminium, telles que la clarification, l'ajout de fondant et l'injection de gaz, sont les plus courantes, mais des méthodes de filtration sont également employées. L'aluminium liquide aspiré de la cellule électrolytique par la barre d'aluminium 6061 contient diverses impuretés ; il doit donc être purifié avant la coulée.
Purification des barres d'aluminium moulées
Purification du flux
La purification du flux consiste à utiliser le flux ajouté à l'aluminium en fusion pour former un grand nombre de fines gouttelettes, de sorte que les oxydes présents dans l'aluminium en fusion soient mouillés, absorbés et dissous par ces gouttelettes, formant ainsi de nouvelles gouttelettes qui remontent à la surface et constituent un écume après refroidissement. Les scories sont éliminées. Le fondant utilisé pour la purification est composé d’un sel présentant un bas point de fusion, une faible densité, une faible tension superficielle, une forte activité et une grande capacité d’adsorption des scories d’oxydation. Lors de son utilisation, il faut d’abord placer un petit morceau de fondant dans la cage en fer, puis l’insérer au fond du four de mélange et l’agiter d’avant en arrière. Une fois le flux épuisé, retirez la cage en fer et laissez reposer pendant 5 à 10 minutes. Retirez l'écume de surface et coulez la pièce. Si nécessaire, vous pouvez également retirer le flux à la surface pour la recouvrir.
Purification des gaz
La purification au gaz est l'une des principales méthodes de purification des barres d'aluminium 6061. Le gaz utilisé est le chlore, l'azote ou un mélange de chlore et d'azote.
(1) Purification au chlore. Autrefois, le chlore gazeux actif était utilisé comme agent de purification (méthode de chloration). Dans cette méthode, lorsque le chlore est introduit dans l’aluminium fondu, il se forme une grande quantité de bulles et de particules d’AlCl₃ anormalement fines, qui se mélangent complètement à l’aluminium fondu. L’hydrogène dissous dans l’aluminium fondu et certaines inclusions mécaniques sont adsorbés sur les bulles d’AlCl₃ et sont évacués lorsque celles-ci remontent à la surface de l’aluminium fondu. Lors de l’introduction de chlore gazeux, certains éléments dont la valence est plus négative que celle des barres d’aluminium 6061, tels que le calcium, le sodium, le magnésium, etc., peuvent être chlorés ; ils sont alors séparés en chlorures correspondants sous l’effet du chlore gazeux. Par conséquent, la méthode de chloration constitue une méthode très efficace de purification de l’aluminium primaire. La quantité de chlore utilisée est de 500 à 700 g par tonne d’aluminium. Cependant, l’oxygène étant toxique et coûteux, et afin d’éviter la pollution atmosphérique et de réduire le coût de production des lingots d’aluminium, l’industrie moderne de l’aluminium a progressivement abandonné la méthode de chloration au profit des gaz inertes — –Purification de l'azote méthode.
(2) Procédé de purification à l'azote. Également appelé « procédé de purification continue sans fumée », ce procédé utilise des billes d'alumine (418 mm) comme milieu filtrant. L'azote (N₂) est directement injecté dans l'aluminium fondu. L’aluminium fondu est introduit en continu dans le four de purification, traverse la couche filtrante de billes d’alumine et est balayé par l’azote, ce qui permet d’éliminer les inclusions non métalliques et l’hydrogène dissous présents dans l’aluminium fondu, avant d’être évacué en continu. Les fines bulles d’azote sont ainsi réparties uniformément et exercent un effet purificateur sur l’aluminium liquide traité. L’azote ne pollue pas l’atmosphère et possède une grande capacité de purification. Il permet de traiter 200 à 600 kg d’aluminium liquide par minute, et la perte d’aluminium causée par le processus de purification est relativement faible, ce qui explique son utilisation désormais très répandue. Cependant, il n’est pas aussi efficace que le chlore gazeux pour éliminer le calcium, le sodium et le magnésium présents dans l’aluminium fondu.
(3) Procédé de purification par mélange de gaz. Un mélange de chlore et d’azote est utilisé pour purifier l’aluminium fondu. Les tiges d’aluminium 6061 ont pour rôle, d’une part, d’éliminer l’hydrogène et de séparer les oxydes, et, d’autre part, d’éliminer certaines impuretés métalliques (telles que le magnésium) présentes dans l’aluminium. La composition couramment utilisée est la suivante : 90% d’azote + 10 % de chlore. Il existe également une composition à base de 10% de chlore + 10% de dioxyde de carbone + 80% d’azote. Cette composition offre de meilleurs résultats : le dioxyde de carbone permet une bonne diffusion du chlore et de l’azote, ce qui peut réduire la durée de l’opération.