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Dégazage et affinage du métal en fusion

Dégazage et affinage du métal en fusion

En fonction des différents mécanismes de dégazage, la méthode de dégazage et d'affinage du métal en fusion des alliages d'aluminium peut être classée en plusieurs catégories : le dégazage par différence de pression partielle, le dégazage combiné, le dégazage électrolytique, etc.

La méthode d'affinage par dégazage du métal en fusion par différence de pression partielle consiste à placer le métal contenant du gaz dissous sous vide à faible pression partielle d'hydrogène, ou à introduire un gaz inerte dans la masse fondue afin de fournir la force motrice nécessaire à la déshydrogénation. Dans la production industrielle, on procède généralement en injectant de l’azote (N₂), de l’argon (Ar) et d’autres gaz inertes dans la masse fondue, ou en pressant un flux générateur de gaz dans celle-ci. Comme il n’y a absolument pas d’hydrogène à l’intérieur de la bulle, c’est-à-dire que la pression partielle d’hydrogène y est nulle, tandis que la pression partielle d’hydrogène dans la masse fondue entourant la bulle est supérieure ou égale à zéro. Sous l’effet de la différence de pression partielle d’hydrogène entre l’intérieur et l’extérieur de la bulle, les atomes d’hydrogène dissous se diffusent vers l’interface entre la masse fondue et la bulle, où ils se recombinent en molécules d’hydrogène à l’intérieur de la bulle ; ces molécules d’hydrogène remontent ensuite à la surface de la masse fondue avec la bulle et s’échappent. Ce processus se poursuit jusqu’à ce que la pression partielle d’hydrogène à l’intérieur et à l’extérieur de la bulle soit égale.

Procédé de purification des gaz

La méthode de dégazage et d'affinage du métal fondu par composés consiste à ajouter au fondant une substance capable de former des hydrures et des nitrures avec le gaz, par exemple en ajoutant du Li, du Ca, du Ti, du Zn et d'autres métaux actifs pour former du LiH, du CaH, TiN, ZnN et d’autres composés, afin d’éliminer les gaz du métal fondu. Ces composés formés ont une faible densité et sont pour la plupart insolubles dans le métal fondu ; ils sont donc facilement éliminés lors de l’ébourgeonnage et de l’affinage. L’hydrogène et l’oxygène dissous dans le métal en fusion interagissent parfois pour former de la vapeur d’eau neutre, ce qui permet également d’atteindre l’objectif de dégazage.

Le procédé d'affinage par dégazage électrolytique du métal en fusion utilise une paire d'électrodes plongées dans le métal en fusion, dont la surface est recouverte de flux de recouvrement. Soit le métal en fusion sert d’électrode, l’autre étant plongée dans le flux, puis un courant continu est appliqué pour l’électrolyse. Sous l’action du champ électrique, l’hydrogène présent dans le métal tend vers l’anode, neutralise la charge et se polymérise en molécules d’hydrogène, avant de s’échapper. Les autres ions négatifs présents dans le métal libèrent des charges au niveau de la cathode, puis se rassemblent, remontent à la surface et restent dans le flux, avant d’être combinés pour former des scories qui seront éliminées. La pratique montre que cette méthode permet non seulement d’éliminer les gaz, mais aussi d’éliminer les scories, et qu’elle peut être utilisée pour l’affinage, le dégazage et l’élimination des scories de l’aluminium et de ses alliages.