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1 1 Premières hélices françaises forgées en duralumin. (Larousse des industries

1 1 Premières hélices françaises forgées en duralumin. (Larousse des industries). L’aluminium histor L’aluminium histori ique que par Gérard Hartmann 2 2 Les découvertes du XIXe siècle A l’état naturel, l’aluminium pur n’existe pas. Très abondant dans la nature, ce métal se présente sous forme de silicates, argiles, kaolin, feldspaths, micas, de fluoru- res, cryolithe, d’oxydes, émeri, corindon, de sulfates, alunite, de chlorures et surtout d’hydroxydes. Après sa découverte en 1808 par le physicien anglais Humphry Davy (1778_1829), l’aluminium fut isolé pour la pre- mière fois par Friedrich Wöhler en 1827, par action du potassium sur le chlorure d’aluminium. Le chimiste allemand obtint par ce procédé une pou- dre noirâtre ne présentant aucun intérêt industriel. Après des semaines de labeur, Whöler obtint le premier kilo- gramme d’aluminium pur, une bizarrerie comme le c a- nard à trois pattes ou la femme à barbe. On put analyser les propriétés physiques et chimiques du nouveau corps. Chimiquement pur, ce métal, possède une densité inha- bituelle : 2,7. Trois fois moindre que le fer ! Plus tard, on isole le silicium et la magnésium, encore plus légers, deux produits qui n’existent pas non plus à l’état pur dans la nature. Friedrich Wöhler (1800-1882). Métal Tempéra- ture de fu- sion Densité Remarques Zinc 419 °C 7,10 Cuivre 1 084°C 8,93 22 kg/mm2 (1) Fer 1 500°C 7,86 Argent 960°C 10,5 Nickel 1 452°C 8,90 Plomb 327°C 11,37 2 kg/mm2 (1) Acier 0,1 à 1,5 % de carbone Chrome 1 515°C 6,50 Aluminium 658°C 2,70 129 Kcal/g (2) Magnésium 651°C 1,72 44 Kcal/g (2) Etain 232°C 7,29 8 kg/mm2 (1) Bronze Alliage de cuivre et d’étain (0 à 35 %) Fontes 2,5 à 4,5 % de carbone Silicium Vers 1800°C 2,4 Manganèse 7,39 N’existe pas à l’état libre dans la nature Les métaux de base utilisés dans l’aéronautique. (1) charge de rupture (2) dans une combustion Disciple de Marcelin Berthelot, le chimiste français Henri Saint-Claire Deville, dans son laboratoire de l’Ecole Normale Supérieure à Paris, prépara en 1854 de l’aluminium en quantité, susceptible d’être utilisable in- dustriellement. Son procédé consistait à partir du chlo- rure double d’aluminium qu’il attaquait par du sodium. Jusqu’en 1886, cette méthode de laboratoire fut sa seule utilisée pour produire de l’aluminium. Henri Sainte-Claire Deville (1818-1881). Selon le procédé de Saint-Claire Deville, une exploi- tation industrielle commence en 1856 dans un usine si- tuée à Paris, quai de Javel, puis à Nanterre. On y produit chaque année quelques kilos d’aluminium, 500 kg en 1860, 742 kg en 1861. Quand en 1860 l’ingénieur Ber- thier ouvre l’usine de Salindres (Gard), berceau de la Compagnie d’Alès, Froges et Camargue, la production augmente sensiblement, pour atteindre 4 150 kg en 1888. Ces trois usines en France sont pendant trente ans les seules à produire, en très petites quantités, de l’aluminium. Le prix du nouveau métal ultra léger est si élevé qu’il n’est utilisé qu’en orfèvrerie : 200 francs le kg en 1860, 150 francs en 1870. Un lingot du métal précieux est montré à l’Exposition universelle de Londres en 1853 et à celle de Paris en 1855. Les sites de production de l’aluminium en France en 1927. (Source : L a- rousse des métiers). La bauxite d’où on tire l’aluminium doit son nom à la localité des Baux de Provence, près d’Arles où le minerai d’hydroxyde d’alumine fut découvert en 1821 par Ber- thier. Cet hydrate d’alumine impur (Al2O3, nH2O) contient de l’alumine, de la silice, de l’oxyde de fer et de l’acide titanique. Le 23 avril 1886, le jeune chimiste français Paul Louis Toussaint Héroult (1863-1914) dépose un brevet permettant d’obtenir de l’aluminium par un nouveau pro- cédé, l’électrolyse de l’alumine dissoute dans la cryolithe, en même temps que l’Américain Charles Martin Hall (1863-1914) utilisant le même procédé. En deux ans, dans toute l’Europe, aux Etats-Unis et au Canada des brevets sur les procédés d’obtention de l’aluminium sont déposés. 3 3 En 1887, Carl-Joseph Bayer fait breveter un procédé de transformation du minerai de bauxite en alumine. A partir de 1890, toute l’Europe produit le métal précieux, la France dans différentes usines dans l’Isère (Société Electrométallurgique Française), en Suisse aux usines de Martigny, Chippis et Neuhausen, aux Etats-Unis, dans les usines de Badin, Tennessee, Alcoa, Niagara-Falls et Mas- sena, en Allemagne dans les usines de Lauta (Lauta- werke) et Grevenbroich (Erftwerk), en Angleterre à Doll- garog en Ecosse à Kinlochleven, en Italie dans les usines de Mori, Borgofranco et Porto-Marghera. A partir de 1890, la production mondiale fait un bond en avant spectaculaire et le prix au kilo s’effondre. Production mondiale d’aluminium En tonnes Prix du kg 1880 12 150 F 1890 165 5 F 1900 7 800 4 F 1910 43 800 2,85 F 1920 158 000 2,6 F 1930 280 000 2 F anciens Production mondiale d’aluminium. (Source : Larousse de l’industrie). En 1930, moment où la construction d’avions passe au tout métal, les pays qui produisent l’aluminium sont, par ordre d’importance les Etats-Unis (90 000 tonnes), le Canada (35 000 tonnes), la France (32 000 tonnes), l’Allemagne (30 000 tonnes), la Norvège (25 000 tonnes) et la Suisse (20 000 tonnes). La France où cette industrie est née n’occupe plus que la troisième place. Mines de bauxite de Bédarieux dans l’Hérault, 1926. La production de l’aluminium en France s’est déve- loppée entre 1890 et 1930 dans les départements mon- tagneux, pourvus de puissantes installations hydrauli- ques par suite de l’énergie nécessaire à sa fabrication. Dans les années vingt, la Savoie produit annuellement 12 000 tonnes d’aluminium, devant les Hautes-Alpes, 5 000 tonnes, la Haute-Savoie, 3 000 tonnes et les Hau- tes-Pyrénées, 2 200 tonnes. L’Ariège (Auzat) et l’Isère (Froges) berceaux de cette industrie viennent ensuite. Commencée en Savoie en 1891, dans l’usine de Ca- lypso, la fabrication du métal précieux s’est développée le long de la vallée de l’Arc, dans les usines de La Praz (Péchiney, 1892), Prémont, La Saussaz, Saint-Jean-de- Maurienne (Les Plans), puis à Chedde (Haute-Savoie). Ensuite sont ouvertes des usines dans le Dauphiné, à l'Argentière (Hautes-Alpes), Froges, Rioupéroux, les Cla- vaux (Isère), Beyrede (Hautes-Pyrénées) et Auzat (usine Péchiney, 1907) dans l’Ariège, puis Salin-de-Giraud dans les Bouches-du-Rhône (usine Péchiney). Fabrication de l’aluminium La seule méthode utilisée entre 1900 et 1930, c’est- à-dire lors de l’essor de la construction aéronautique, nécessite deux phases, qui sont réparties entre les usi- nes : la transformation de la bauxite en alumine pure, d’une part, réalisée dans des usines situées près des mi- nes d’extraction de la bauxite, ravitaillées par des w a- gonnets, et ensuite la phase d’électrolyse de cette alu- mine dissoute dans un bain de cryolithe fondue. Cette seconde opération s’effectue dans des usines placées près des sources d’énergie. Entre les deux types d’usines, le minerai doit être transporté par rail. Cette contrainte fait que les usines ne peuvent pas être implantées partout. Coulée de l’aluminium fondu, 1924. La méthode de Saint-Claire Deville est abandonnée peu à peu entre 1900 et 1930 au profit de la méthode Bayer, plus simple, moins dangereuse et surtout moins coûteuse. Dans les deux procédés, l’alumine est mise en solution aqueuse, sous forme d’aluminate de sodium, tandis que les principales impuretés demeurent insolu- bles et sont séparées par filtration : le fer est extrait sous forme d’oxyde, la silice sous forme de silicate double d’aluminium et de sodium. Cette dernière, si elle est trop présente dans le minerai, le déprécie fortement. Après son extraction, il faut donc « préparer » l’aluminium. Le danger vient de la manipulation de produits dan- gereux, toxiques, très combustibles (le sodium et l’aluminium sont très combustibles), dans des fours élec- triques géants, portés à des températures élevées. Dans le procédé Deville, la bauxite est attaquée par le carbo- nate de sodium en four à réverbère, à la température du rouge (350°C), et le résultat de l’attaque est mis en solu- tion dans l’eau, puis filtré. La solution d’aluminate de sodium est enfin décomposée par un bain d’acide carbo- nique provenant de la décomposition du carbonate de chaux ; l’alumine filtrée est calcinée. Machine à mouler l’aluminium, vers 1925. 4 4 Dans le procédé Bayer, la bauxite est attaquée en four autoclave à 160°C par une solution de soude causti- que ; le résultat est filtré et l’alumine est précipitée par addition du même corps provenant d’une opération pré- cédente. Elle est séparée par filtration et calcinée à 1000°C dans un four tournant. L’électrolyse n’est pas une opération moins dange- reuse. L’alumine est mise en solution dans la cryolithe fondue (fluorure double d’aluminium et de sodium). La cryolithe ne doit théoriquement intervenir dans la réac- tion chimique que comme solvant ; l’électrolyse ne doit pas la dégrader si l’opération est bien menée. Dans le bac électrolytique, l’alumine est décomposée en alumi- nium, plus dense que le bain, et en oxygène, qui se com- bine malheureusement avec le carbone des anodes pour donner de l’oxyde de carbone qui brûle. Dans ce bain, il se passe en réalité diverses opérations chimiques, plus ou moins contrôlées et contrôlables, mais toutes dange- reuses. Par exemple, uploads/Industriel/ aluminium-historique.pdf