Métallurgie, épisode 2 : Le dégazage de l’aluminium

Les Fonderies du Midi se sont équipées d’une station de dégazage automatique chez Pyrotek. Cette version fixe, modifiée pour pivoter, améliore grandement le traitement métallurgique.

Qu’est-ce que le Gazage

En fonderie, la qualité des pièces dépend fortement de la qualité du métal liquide avant la coulée. L’une des sources de défauts que l’on peut retrouver dans les alliages d’aluminium est la présence de porosité (bulles d’air) dans la pièce après usinage. Il s’agit de gaz dissous, plus précisément d’hydrogène.

Avant de procéder à l’étape du moulage d’une pièce, il est nécessaire d’éliminer l’hydrogène présent dans le bain d’aluminium afin d’éviter la formation de bulles. Vous vous demandez surement d’où vient cet élément chimique ? Il est tout simplement produit par la réaction d’oxydo-réduction suivante à la surface du bain à l’interface atmosphère/eau :

La dissolution de l’hydrogène est fonction de la température du bain. A partir de 680°C, la solubilité croit énormément. Au-delà de ce seuil, la teneur en H double pour 110°C¹ d’augmentation.

D’où vient le Gazage

En effet, l’eau présent dans l’humidité de l’air ambient ayant une très grande affinité avec l’aluminium, interagissent ensemble pour produire de l’oxyde d’aluminium et de l’hydrogène. Tant que l’aluminium reste liquide, l’hydrogène reste dissous sous forme atomique (H). Cependant, lors du refroidissement et de la solidification la solubilité de l’hydrogène chute. Ainsi, les atomes d’hydrogène se regroupent pour former du H2 gazeux (bulle). Lorsqu’elles explosent, elles créent une porosité.

Comment bien dégazer

Pour éviter l’emprisonnement des bulles de H2, on injecte du gaz inerte (azote) tout en mélangeant le bain, l’injection créer un brassage (écoulement turbulent) qui entraîne l’hydrogène dissous vers la surface.

Le processus est simple, les bulles d’azote n’ont pas d’affinité avec l’aluminium, elles vont donc servir « d’ascenseur vers la surface » en se combinant avec le H2. Les bulles remontent ensuite à la surface et l’hydrogène est évacué. C’est le processus de dégazage.

On y ajoute des flux modifiants au sodium durant la création du vortex. Ils ont pour objectifs d’affiner, désoxyder et de modifier le bain d’aluminium. En effet, le sodium modifie les alliages eutectiques et hypoeutectique.

Principe et l’impact de l’affinage, de la désoxydation et de la modification :

Affinage	Désoxydation	Modification
– Réduire la taille des grains – Meilleure résistance à a crique	– Elimination de l’hydrogène – Elimination des oxydes et inclusions non métalliques – Amélioration de la résistance à la fatigue	– Modifier la forme du silicium eutectique – Disperser les retassures en micro-retassures

1. https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/materiaux-th11/methodes-de-caracterisation-et-d-analyse-des-metaux-et-alliages-42532210/gaz-dans-les-alliages-d-aluminium-de-fonderie-m218/solubilite-de-l-hydrogene-dans-l-aluminium-m218niv10001.html#:~:text=L’aluminium%20est%20capable%20de,des%20d%C3%A9fauts%20li%C3%A9s%20au%20gazage. ↩︎