Silicium métal pour alliage d'aluminium

Les fabricants d'alliages d'aluminium sont souvent confrontés à un problème majeur : le silicium-métal acheté réussit les tests de composition chimique, mais les pièces moulées ou les profilés produits présentent à plusieurs reprises des problèmes tels que des fluctuations de résistance, des défauts de surface ou un mauvais traitement. La cause profonde est que le simple respect des normes nationales générales (telles que Si supérieur ou égal à 98,5 %) est loin d’être suffisant. La microstructure et la répartition des impuretés nocives (Fe, Ca, Al) ont un impact déterminant sur les performances de l'alliage final.

La valeur fondamentale du silicium dans les alliages d’aluminium réside dans son « ensemble de contrôle des impuretés » ciblé :

 Fer (Fe) :Un fer excessif ou mal réparti peut former des phases -FeSiAl₅ grossières, en forme d'aiguilles-ou de caractères chinois-, devenant des points de concentration de contraintes et altérant gravement la ductilité, la résistance à la fatigue et la finition d'usinage de l'alliage.

 Calcium (Ca) :Il forme facilement des eutectiques à bas-point de fusion-avec l'aluminium et le silicium, augmentant la viscosité de la fusion, entraînant une diminution de la fluidité de la coulée et pouvant former des points durs qui aggravent l'usure du moule.

 Aluminium (Al):En tant que sous-produit-, son contenu affecte la nucléation et la croissance de la phase de silicium ; une teneur en aluminium instable peut entraîner des fluctuations des performances d'un lot à l'autre.

Contrairement àferrosilicium(qui contient beaucoup de fer), ce silicium métallique spécialisé minimise les défauts induits par les impuretés-(par exemple, les phases fragiles Fe-Al-Si), garantissant ainsi les performances de l'alliage d'aluminium.

Alliages d'aluminium-moulés sous pression (ADC12, ADC10) – Qualité industrielle (AL-1)

 Application : Alliage pour atteindre Si=9.6–12,0 % (ADC12) pour une fluidité de coulée maximale. Ajoutez 8 à 10 kg de morceaux d'AL-1 de 10 à 50 mm par tonne d'aluminium fondu (chauffé à 680 à 720 degrés).

 Performance : La longueur d'écoulement du Molten ADC12 atteint 500 mm (contre . 400 mm avec 97 % de Si), ce qui permet de réaliser des pièces complexes telles que les boîtes de vitesses automobiles (épaisseur de paroi 2,5 mm). Les pièces moulées sous pression-ont un allongement de 8 % (contre. 5 % avec le silicium à usage général-), réduisant ainsi les fissures lors de l'assemblage.

 Conformité : Conforme aux normes JIS H 5302 et ASTM B179 pour l'aluminium moulé sous pression.

Alliages d'aluminium structurels (6061, 6063) – Qualité supérieure (AL-2)

Aluminium 6061 (cadres aérospatiale/automobile)

 Application : Alliage à Si=0.4–0,8 % pour la résistance. Ajoutez 4 à 6 kg de 5 à 30 mm AL-2 morceaux par tonne d'aluminium fondu, puis durcissez par vieillissement à 120 degrés pendant 12 heures pour former des précipités de Mg₂Si.

 Résultat: La résistance à la traction du 6061 atteint 310 MPa (vs . 280 MPa avec 97 % de Si), la limite d'élasticité est de 276 MPa et la durée de vie à la fatigue à 150 MPa est de 1 × 10⁷ cycles (20 % plus longue). Conforme aux normes ASTM B209 pour les supports aérospatiaux et les pièces de châssis automobile.

Aluminium 6063 (Profilés architecturaux)

 Application : Ajustez Si=0.2–0,6 % pour les performances d'extrusion. Utilisez de la poudre AL-2 (100 Mesh) pour un alliage uniforme (dosage : 2 à 3 kg/tonne) afin d'éviter les lignes d'extrusion.

 Avantage: Les profils 6063 ont une surface lisse (Ra inférieur ou égal à 0,4 μm) et une résistance à la flexion de 180 MPa, adaptée aux murs-rideaux et aux cadres de fenêtres (GB/T 6892-2021).

Alliages d'aluminium décoratifs et marins (3003, 5052) – Qualité ultra-pure (AL-3)

3003 Aluminium (Électroménager, Signalétique)

 Application: Alliage à Si=0.1–0,3 % pour la finition de surface. Ajoutez 1 à 2 kg de 1 à 10 mm AL-3 morceaux par tonne d'aluminium fondu pour minimiser les défauts induits par le Fe.

 Performance : Après anodisation (épaisseur 10 μm), le 3003 présente une surface uniforme et brillante sans taches sombres -taux de réussite de 98 % pour les appareils haut de gamme (par exemple, les panneaux de réfrigérateur) contre . 75 % avec le grade AL-2.

Aluminium 5052 (matériel marin, coques de bateaux)

 Application : Alliage à Si=0.2–0,4 % pour la résistance à la corrosion. Utilisez de la poudre AL-3 (200 Mesh) pour un dosage précis (2 à 4 kg/tonne) afin d'éviter la corrosion galvanique induite par le Ca.

 Résultat: Le taux de corrosion du 5052 dans une solution NaCl à 3,5 % est de 0,02 mm/an (vs. 0.05mm/an avec le grade AL-2), prolongeant la durée de vie dans les environnements marins de 10 ans à 20 ans. Conforme aux normes ASTM B209 pour l'exposition à l'eau salée.

Q : Que dois-je faire si la teneur en fer dépasse la norme lors de l'utilisation de silicium métallique 441 dans le processus de fusion ADC12 ?

A: Cela est généralement dû à deux raisons : premièrement, la teneur en fer du silicium métallique lui-même est instable, ce qui souligne l'importance de choisir un fournisseur soumis à un contrôle de qualité strict comme AON Metals ; deuxièmement, la contamination par le fer provenant du revêtement du four, des outils ou des déchets pendant le processus de fusion. Nous vous recommandons de tester d’abord les matières premières de silicium pur entrant dans le four pour identifier la source du problème. Dans le même temps, optimisez le processus de fusion et évitez de remuer excessivement l'aluminium fondu à haute température à l'aide d'outils en fer.

Q : Nous produisons des roues A356 en utilisant des modificateurs de silicium métal 3303 et de strontium, mais l'effet de modification n'est pas idéal. Quelle pourrait en être la cause ?

A:En plus de garantir que le silicium métallique a une faible teneur en calcium (Ca inférieur ou égal à 0,03 %), les points suivants doivent également être notés : 1) Température de fusion et temps de stabilisation : la température du traitement de modification est généralement de 720 à 740 degrés, et un temps de stabilisation suffisant est nécessaire pour permettre au strontium de se répartir uniformément ; 2) Teneur en phosphore (P) dans la masse fondue : Le phosphore peut « empoisonner » l'effet de modification du strontium, il est donc nécessaire de s'assurer que la teneur en phosphore des matières premières d'aluminium primaires ou recyclées utilisées est extrêmement faible.

Q : Quelles sont les meilleures pratiques concernant le moment et la méthode d’ajout de silicium métallique ?

A: Le meilleur moment est de l'ajouter lorsque le liquide d'aluminium est complètement fondu et atteint une température supérieure à 730 degrés. Il est recommandé de l’ajouter par lots en remuant soigneusement pour garantir une dissolution complète et une composition uniforme. Pour le silicium granulaire, il peut être ajouté plus tard dans le processus de fusion à l’aide d’un alimentateur automatique, plus efficace. Évitez d'ajouter de gros morceaux de silicium directement à la surface du liquide d'aluminium à basse température, car cela entraînerait une combustion grave-et une composition inégale.

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