Le bain d'aluminium que la tige en aluminium 6061 aspire hors de la cellule électrolytique contient diverses impuretés ; il doit donc être purifié avant la coulée. Dans l'industrie, on utilise principalement des méthodes de purification de la coulée telles que la clarification, le flux et le gaz, mais on recourt également à la solidification dirigée et à la filtration.
Technologie de purification des barres d'aluminium moulées
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, adsorbés et dissous par ces gouttelettes, formant ainsi de nouvelles gouttelettes à la surface ; après refroidissement, l'écume est éliminée. Le fondant utilisé pour la purification est composé de sels présentant un faible point de fusion, une faible densité, une faible tension superficielle, une activité élevée et une forte capacité d’adsorption des scories oxydées. Lors de son utilisation, placez d’abord un petit morceau de fondant dans la cage en fer, puis insérez-la au fond du four de mélange pour 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 avant de procéder à la coulée. Le flux peut également être prélevé à la surface selon les besoins pour recouvrir le bain.
Méthode de purification des barres d'aluminium moulées
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 du chlore gazeux. Auparavant, le chlore gazeux actif était utilisé comme agent de nettoyage (méthode de chloration). Dans cette méthode, lorsque le chlore gazeux est introduit dans l'aluminium liquide, il se forme une grande quantité de fines bulles d'AlCl₃, qui se mélangent suffisamment à l'aluminium liquide. L’hydrogène dissous dans l’aluminium liquide et certaines inclusions mécaniques sont adsorbés sur les bulles d’AlCl₃, puis évacués lorsque celles-ci remontent à la surface de l’aluminium liquide. Le chlore gazeux permet également de chlorer certains éléments dont la valence est plus négative que celle des barres d’aluminium 6061. Par exemple, le calcium, le sodium, le magnésium, etc. peuvent être séparés grâce à la formation de chlorures correspondants sous l’action du chlore gazeux. Par conséquent, la méthode de chloration est une méthode très efficace de purification de l’aluminium primaire. La quantité de chlore gazeux nécessaire est de 500 à 700 g par tonne d’aluminium. Cependant, l’oxygène étant toxique et relativement coûteux, et afin d’éviter la pollution atmosphérique et de réduire le coût de production des lingots d’aluminium, la méthode de chloration a été progressivement abandonnée dans l’industrie moderne de l’aluminium au profit d’une méthode de purification à l’aide d’un gaz inerte : l’azote.
(2) Procédé de purification à l'azote. Également appelé « procédé de purification continue sans fumée », il utilise des billes d'alumine (418 mm) comme milieu filtrant. L'azote (N₂) est injecté directement 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 de 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 jouent un rôle de purification dans l'aluminium fondu traité. L’azote ne pollue pas l’atmosphère et présente une grande capacité de traitement de purification. Il permet de traiter 200 à 600 kg d’aluminium liquide par minute. La perte d’aluminium causée par le processus de purification est relativement faible, ce qui explique son utilisation désormais très répandue. Cependant, contrairement au chlore gazeux, il ne permet pas d’éliminer le calcium, le sodium et le magnésium de l’aluminium liquide.
(3) Procédé de purification par mélange de gaz. Un mélange de chlore et d’azote est utilisé pour purifier l’aluminium liquide. La tige d’aluminium 6061 sert, d’une part, à éliminer l’hydrogène et les oxydes, et, d’autre part, à éliminer certaines impuretés métalliques (telles que le magnésium) présentes dans l’aluminium. La composition courante est de 90% d'azote + 10 % de chlore. Il existe également une composition de 10% de chlore + 10% de dioxyde de carbone + 80% d’azote. Cette composition offre de meilleurs résultats : le dioxyde de carbone favorise la diffusion du chlore et de l’azote et permet de réduire la durée de l’opération.