De la bauxite à l’alumine
L’aluminium ne se trouve jamais sous forme métallique dans la nature. Il est extrait de la bauxite, un minerai rougeâtre extrait dans les régions tropicales et subtropicales où l'altération latéritique concentre les hydroxydes d'aluminium près de la surface. Le minerai est broyé et digéré dans de la soude caustique chaude sous pression, ce qui dissout les minéraux contenant de l'aluminium - et laisse les résidus de fer et de titane sous forme de boue rouge. Après clarification, refroidissement et précipitation, la solution donne de l'hydroxyde d'aluminium, qui est calciné à environ 1 000 degrés Celsius pour produire une fine poudre blanche appelée alumine. Environ deux tonnes d'alumine sont nécessaires pour fabriquer une tonne de métal, et la chaîne complète est régie par des normes de composition et de propriétés telles que la norme EN 573-3 pour les qualités corroyées.
La conception de la raffinerie est importante car les étapes de digestion et de calcination consomment la majeure partie de l’énergie thermique de la chaîne. Les raffineries modernes récupèrent la chaleur de traitement du calcinateur et réutilisent la liqueur caustique usée en boucles fermées, ce qui réduit à la fois la demande en carburant et le volume de résidus à gérer.
Fonderie, électricité et question carbone
L'aluminium primaire est produit par le procédé Hall-Héroult, dans lequel l'alumine est dissoute dans de la cryolite fondue et un courant continu passe entre une anode de carbone et le revêtement cathodique de la cellule. Le courant rompt la liaison aluminium-oxygène et le métal fondu s'accumule sur le fond de la cellule. L'électricité est de loin le coût dominant, représentant généralement environ 40 % du coût de production, et le processus nécessite environ 13-15 MWh d'électricité par tonne de métal dans les fonderies modernes. C’est pourquoi les fonderies sont construites à côté d’une énergie continue et bon marché : l’approvisionnement hydroélectrique et géothermique produit une intensité carbone par tonne bien inférieure à celle du réseau électrique à base de charbon.
Le recyclage change complètement la donne économique. La refusion des déchets triés utilise environ 5 % de l'énergie de la fusion primaire, de sorte que le métal secondaire stabilise les prix, amortit les fluctuations des coûts de l'électricité et offre aux fabricants en aval une voie crédible vers des produits à faible teneur en carbone. Les taxes à l'exportation et les structures tarifaires dans certains pays producteurs ajoutent un niveau supplémentaire de volatilité des prix que les acheteurs gèrent via des contrats d'approvisionnement à long terme.
Choisir entre l'aluminium 3003 et 5052
Les deux alliages sont courants dans les produits en feuilles et en bobines, mais ils ne sont pas interchangeables.. 3003 est un alliage d'aluminium-manganèse avec une résistance modérée, une formabilité exceptionnelle et une bonne résistance générale à la corrosion, ce qui en fait le cheval de bataille pour les panneaux, les conduits, les ustensiles de cuisine, les ailettes d'échangeur de chaleur et les tôles de toiture.. 5052 est un alliage d'aluminium-magnésium contenant environ 2,5 % de magnésium ; il est sensiblement plus résistant, a la meilleure résistance à la corrosion des qualités courantes non-traitables thermiquement-et fonctionne bien dans le service marin, les-réservoirs de carburant et les navires sous pression-, au prix d'être moins malléable dans les virages serrés.
| Propriété | 3003 (Al-Mn) | 5052 (Al-Mg 2,5 %) |
|---|---|---|
| Résistance à la traction typique, état H14 | Environ 150 MPa | Environ 230 MPa |
| Formabilité et emboutissage profond | Excellent | De bons rayons de courbure plus serrés sont requis |
| Résistance à la corrosion | Bon dans la plupart des atmosphères | Excellent, y compris l'eau salée et les carburants |
| Soudabilité | Bien | Bonne rétention de résistance dans la zone de soudure |
| Utilisations typiques | Panneaux, conduits, ailettes, toiture, batterie de cuisine | Structures marines, réservoirs de carburant, appareils sous pression, carrosseries de camions |
Les pratiques de commande doivent toujours suivre la norme de produit pertinente et indiquer ensemble l'alliage, l'état, les dimensions et les tolérances, car deux fournisseurs citant le même alliage nominal peuvent fournir des propriétés mécaniques très différentes si l'état est laissé ouvert.
Comment les canettes en aluminium sont imprimées
Des canettes de boisson-en deux parties sont décorées sur des lignes rotatives à grande vitesse-. Après le formage, le corps de la boîte est lavé, traité chimiquement et séché afin que l'encre et la laque puissent adhérer au métal. Un processus offset à sec-transfère l'image d'une plaque d'impression incurvée à un blanchet puis à la boîte rotative, déposant la couche de base et jusqu'à huit couleurs en un seul passage. Chaque canette est décorée en moins de 0,3 seconde à vitesse de ligne. Le corps imprimé passe ensuite dans un four de durcissement où l'encre est cuite à environ 150 degrés Celsius, et un vernis transparent -est appliqué pour protéger le motif contre les éraflures pendant le remplissage, la palettisation et le transport.
La même logique de revêtement en bobine-s'applique aux tôles architecturales et électroménagers, où une peinture ou un film stratifié est appliqué sur la bobine plate avant le formage afin que la finition soit uniforme et que le client évite d'utiliser une ligne de peinture.
Comprendre les désignations de tempérament : O, H et T
L'état de trempe indique à l'acheteur ce qui a été fait au métal après le laminage et prédit donc la résistance, la dureté et la formabilité. Les codes lettres sont définis par les organismes d'enregistrement et décrits dans des normes telles que la EN 515 et se répartissent en trois familles.
Ô tempéramentest entièrement recuit, l'état le plus doux et le plus ductile, utilisé là où un formage sévère est requis.
série Hcouvre les alliages-écrouis, non-traitables thermiquement-. Le premier chiffre indique le type de durcissement et le second le degré, donc H32 signifie écroui puis stabilisé à un quart de dureté -, et H14 ou H16 indiquent des états progressivement plus durs de feuille 3003, 5052 ou 5754.
série Tcouvre les alliages renforcés par traitement thermique de mise en solution, où les chiffres suivants décrivent le travail à froid et le vieillissement ultérieurs. T6 indique une solution traitée et vieillie artificiellement jusqu'à atteindre une résistance maximale, typique des extrusions 6061, tandis que T4 est naturellement vieillie et T651 est soulagée des contraintes- par étirement.
Faire correspondre l'ambiance au processus est ce qui évite les surprises dans l'atelier. Une pièce qui doit être pliée selon un rayon serré nécessite une trempe O ou H douce, tandis qu'un support structurel nécessite une trempe T6 ou H dure et des rayons de courbure beaucoup plus grands.
Foire aux questions
Q : Comment l’aluminium est-il extrait de la roche ?
La bauxite est extraite, digérée dans de la soude caustique chaude et calcinée en poudre d'alumine blanche, qui est ensuite dissoute dans de la cryolite fondue et divisée par électrolyse dans la cellule Hall-Héroult pour libérer de l'aluminium fondu.
Q : Quelle est la différence entre l’aluminium 3003 et 5052 ?
Le 3003 est une nuance d'aluminium-manganèse avec une excellente formabilité et une résistance modérée, tandis que le 5052 est une nuance d'aluminium-magnésium plus résistante avec une résistance supérieure à la corrosion qui convient aux applications marines et de contact avec le carburant-.
Q : Pourquoi l’aluminium coûte-t-il plus cher que l’acier ?
C'est l'électricité, et non le minerai, qui détermine le prix : la fonderie consomme environ 13 à 15 MWh par tonne et l'électricité représente environ 40 % du coût de production, de sorte que les marchés de l'énergie et les taxes à l'exportation font fortement varier les prix de l'aluminium.
Q : Que signifie la trempe dans l’aluminium ?
L'état décrit le traitement mécanique après le laminage. O est entièrement recuit et le plus doux, les codes H couvrent les nuances-durcies non-traitables thermiquement-telles que H32, et les codes T couvrent les alliages traités thermiquement-tels que T6.
Q : Comment les canettes en aluminium sont-elles décorées si rapidement ?
Les corps de boîtes lavés et traités passent par une imprimante rotative offset à sec qui dépose la couche de base et jusqu'à huit couleurs en un seul tour, en moins de 0,3 seconde par boîte, avant que l'encre ne soit cuite à environ 150 degrés Celsius.
Q : Le recyclage réduit-il réellement le coût de l’aluminium ?
Oui. La refonte des déchets nécessite environ 5 % de l'énergie utilisée dans la fusion primaire, ce qui réduit le coût par tonne, stabilise les prix face aux fluctuations du marché de l'électricité et réduit l'intensité carbone.
