Dans l'acquisition desilicium métal, de nombreux acheteurs privilégient habituellement, voire exclusivement, le contenu en silicium. Cependant, l'expérience de l'industrie montre que pour la stabilité des processus en aval et la qualité du produit final, le contrôle des oligo-éléments Fe, Al et Ca est souvent plus critique que la valeur absolue de la teneur en silicium.
L'impact des trois impuretés majeures sur les processus d'alliage d'aluminium
Les alliages d'aluminium sont une autre application majeure en aval du silicium métal, représentant environ 18,9 %. du silicium métallique est ajouté à l'aluminium fondu en tant qu'additif d'alliage, principalement pour les alliages Al-Si (tels que l'ADC12 et l'A356). Dans cette application, l’impact du fer et du calcium est bien supérieur à celui de l’aluminium.
1. Exigences générales relatives aux impuretés de silicium dans les alliages d'aluminium
| Éléments d'impuretés | Exigences typiques | Remarques |
| Fer (Fe) | Dépend de la qualité de l'alliage | Les alliages d'aluminium moulé ont une tolérance élevée au fer ; les alliages d'aluminium corroyé sont sensibles au fer. |
| Calcium (Ca) | Faible teneur en calcium de préférence | Le calcium affecte la fluidité de la matière fondue et la qualité de la surface. |
| Aluminium (Al) | Aucune restriction spécifique | L'aluminium est un élément matriciel ; l'aluminium dans le silicium métallique peut être directement utilisé. |
2. L'influence du fer (Fe)
Le fer est l’élément d’impureté le plus courant et le plus nocif dans les alliages d’aluminium. Lorsque la teneur en fer dépasse sa solubilité solide dans l'aluminium (environ 0,05 %), il forme des composés intermétalliques -de type -Al₅FeSi avec l'aluminium et le silicium. Les effets néfastes de la phase -Al₅FeSi :
| Types de dangers | Performance | Mécanisme |
| Diviser la matrice | Diminution de l'allongement | La phase en forme d'aiguille-peut atteindre 80 μm de longueur et ses propriétés dures et cassantes entraînent une concentration de contraintes. |
| Obstruer les coureurs | Augmentation des défauts de coulée | La phase précipite pendant la solidification, empêchant l’alimentation en aluminium fondu. |
| Détérioration de l'usinabilité | Usure accélérée des outils | Les particules dures accélèrent l’usure des outils. |
3. L'influence du calcium (Ca)
Dans la production d’alliages d’aluminium, le calcium est souvent une impureté plus préoccupante que le fer. Les raisons sont les suivantes :
Les fontes d'aluminium à haute teneur en calcium-ont tendance à former des scories d'oxyde à la surface, augmentant ainsi la teneur en inclusions.
Le calcium réagit avec l'aluminium pour former des composés à point de fusion-élevé-tels que Al₄Ca, réduisant ainsi la fluidité de la fusion.
Interférence avec le traitement de modification :
Les alliages Al-Si subissent généralement un traitement de modification eutectique du silicium avec l'ajout de strontium (Sr).
Le calcium empoisonne l'effet de modification du strontium, consommant le modificateur et conduisant à une modification incomplète.
Les fluctuations de la teneur en calcium affectent directement la stabilité de l'effet de modification.
Impact sur la qualité de la surface :
Les coulées à haute teneur en calcium-sont sujettes à des différences de couleur et à des taches sombres sur la surface.
Pour les matériaux en aluminium nécessitant une anodisation, le calcium entraîne une baisse de la qualité du film d'oxyde.
4. L'influence de l'aluminium (Al)
Contrairement aux deux autres impuretés, l’aluminium est lui-même un élément de la matrice des alliages d’aluminium. La faible quantité d'aluminium introduite dans le silicium métallique (généralement inférieure ou égale à 0,4 %) a un impact négligeable sur les propriétés des alliages d'aluminium, et dans certains cas, elle peut même être bénéfique (comme l'amélioration de la fluidité).
Par conséquent, lors de l’approvisionnement en silicium métallique pour les alliages d’aluminium, l’accent doit être mis sur le contrôle du fer et du calcium ; l’aluminium peut être négligé comme indicateur clé.
Recommandations en matière de passation des marchés et de sélection
| Scénarios spécifiques | Exigences clés | |
| Alliages de fonderie primaire (A356, etc.) |
Fe Inférieur ou égal à 0,4%, Ca Inférieur ou égal à 0,1% |
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| Alliages moulés recyclés (ADC12) |
Fe Inférieur ou égal à 0,5%, Ca Inférieur ou égal à 0,3% |
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| Alliages d'aluminium corroyés | Nuances à faible teneur en Fe | Contrôle strict du Fe |
