Métallurgie Du Chrome [PDF]

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Réf. : M2245

Date de publication : 10 juin 1998

Métallurgie du chrome

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par Alain DEFRANCE

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Métallurgie du chrome par

Alain DEFRANCE

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Directeur recherches et développement DELACHAUX

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M 2 245 - 2

1.

Propriétés du chrome ..............................................................................

2. 2.1 2.2

Métallurgie extractive ............................................................................. État naturel.................................................................................................... Métallurgie ....................................................................................................

— — —

3 3 4

3. 3.1 3.2

Élaboration du chrome métal................................................................ Électrolyse..................................................................................................... Aluminothermie............................................................................................ 3.2.1 Généralités ........................................................................................... 3.2.2 Procédé.................................................................................................

— — — — —

4 4 5 5 5

4. 4.1 4.2 4.3 4.4

Applications ............................................................................................... Principaux dérivés du chrome..................................................................... Chrome métal ............................................................................................... Réfractaires à base de chrome .................................................................... Carbure de chrome.......................................................................................

— — — — —

7 7 7 7 9

5. 5.1 5.2

Environnement et sécurité..................................................................... Réglementation ............................................................................................ Sécurité ......................................................................................................... 5.2.1 Incendie et explosion .......................................................................... 5.2.2 Manipulation et stockage.................................................................... 5.2.3 Toxicité .................................................................................................

— — — — — —

9 9 9 9 10 10

6.

Économie.....................................................................................................

—

10

Pour en savoir plus ...........................................................................................

Doc. M 2 245

L

‘usage principal du chrome métal de haute pureté se trouve être l’élaboration des super-alliages base nickel et cobalt intervenant dans des pièces critiques de l’aéronautique, qui sont soumises à des conditions sévères de corrosion, à des températures d’utilisation de 1 200 oC et à des pressions supérieures à 4 MPa. Le chrome métal intervient dans ces alliages à environ 20 % pour leur apporter une bonne résistance à la corrosion à chaud. Le minerai de chrome le plus abondant est la chromite. Le traitement du minerai permet l’obtention des produits à partir desquels sera élaboré le chrome métal soit par électrolyse, soit par aluminothermie. Comme il est d’usage courant dans la profession, les compositions ou teneurs, citées dans cet article, sont massiques.

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M 2 245 - 1

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MÉTALLURGIE DU CHROME ______________________________________________________________________________________________________________

1. Propriétés du chrome

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Les propriétés physiques sont rassemblées dans le tableau suivant :

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Les incompatibilités du chrome métal sont les suivantes : Carbonates alcalins ...............

attaqués

Caustiques alcalins ................

attaqués

Nitrate d’ammonium (en fusion) ..............................

réaction violente/explosive

Bromine ..................................

réaction violente et ignition possible

Péroxyde d’hydrogène ..........

réaction violente de décomposition

Lithium (fondu) ......................

réactions importantes si températures hautes

67 W.m-1.K-1

Oxyde d’azote ........................

réaction incandescente

kJ.mol-1

Oxydation forte ......................

risques de feu et d’explosion

kJ.mol-1

Anhydride sulfureux..............

réaction incandescente

Numéro atomique ..............................

24

Température de fusion ......................

1 875 oC

Température d’ébullition ...................

2 482 oC

Masse volumique ...............................

7,19 g/cm3 à 20 oC

Conductivité thermique ..................... Enthalpie de fusion ............................

13,8

Enthalpie de vaporisation..................

320

Volume atomique...............................

7,23

Énergie de première ionisation.........

156 kcal/g.mole

Rayon de covalence ...........................

1,18 Å

Les numéros de classification européenne du chrome métal sont :

Dureté Mohs .......................................

9,0 (20 oC)

CAS

No 7440.47.3

Coefficient de dilatation linéique ......

6,2 x 10-6 (20 oC)

EINECS

No 231.157.5

Résistivité............................................

12,9 mW/cm

IUPAC

Chrome métal

Structure cristalline ............................

cubique centrée

Susceptibilité magnétique.................

3,6 x 10-6

Valences indiquées ............................

2, 3, 6

Masse atomique .................................

51,996

Isotopes naturels ................................

48, 49, 50, 51, 52, 53, 54

Rayon atomique .................................

0,128 nm

Structure électronique .......................

Ar 305 4 s1

Chlorure de potassium (en fusion) ..............................

violente réaction incandescente

Nota : CAS Chemical Abstract Service EINECS Inventaire Européen des Substances Commercialisées

IUPAC Chemical Name

État recuit Résistance à la traction ......................

103 MPa

État dur Dureté Vickers ....................................

130

Résistance à la traction ......................

689 MPa

État polycristallin Coefficient de Poisson .......................

0,21

Dureté Vickers ....................................

220

Module d’Young.................................

279 GPa

Module de compressibilité ................

160,2 GPa

Le chrome métal est obtenu sous forme de morceaux, briquettes ou en poudre (figure 1). Le chrome métal est stable au-dessous des températures et pressions normales. Sa décomposition thermique sous certaines conditions aux températures élevées peut aboutir à la formation de chrome hexavalent toxique.

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Figure 1 – Chrome métal

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______________________________________________________________________________________________________________ MÉTALLURGIE DU CHROME

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Historique

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Le chrome n’existe pas à l’état natif. La découverte près d’Ekaterinburg, versant Sibérie de l’Oural, d’un minerai de couleur rouge orangé, nommé Crocoïte date de 1765. En 1795, Vauquelin, chimiste français, décomposa la crocoïte pour obtenir le chrome métal. En 1805, Laugier précisait que, dans la chromite, le chrome se trouvait à l’état oxyde et Richter renouvelait la réduction de l’oxyde par le charbon à température élevée. Andreas Kurtz, disciple de Vauquelin, installa en 1816 à Londres et en 1822 à Manchester, les premières usines anglaises de colorants minéraux à base de chrome ; cependant, en 1818, Zuber avait monté en France la première fabrique de jaune de chrome et de vert de chrome pour les papiers peints. En 1820, Kochlin, en Allemagne, utilisa le bichromate de potassium comme oxydant pour préparer le rouge turc et développa son emploi comme mordant dans la teinture de la laine et du coton. En 1827, aux États-Unis, Isaac Tyson Jr découvrit d’importants gisements de chromite d’abord à Reed Farm, au nord-est de Baltimore, puis, en 1828, à Wood Farm en Pennsylvanie ; de 1827 à 1861, Tyson conserva le monopole des gisements du Maryland, de la Pennsylvanie et de la Virginie et développa l’industrie des bichromates et de leurs applications. En 1848, un géologue américain, Lawrence Smith, découvrit des gisements de chromite en Asie Mineure. Parmi les travaux effectués sur les sels de chrome à cette époque, on peut mentionner ceux de Péligot publiés en 1844. Par ailleurs, en 1843, Antoine César Becquerel, dans un traité d’électrochimie, suggéra la préparation du chrome par électrolyse d’une solution de chlorure ou de sulfate de ce métal. La même idée fut reprise et même breveté en 1849 par Junot en France. Mais c’est Bunsen qui, en 1854, réussit enfin à préparer du chrome par électrolyse du chlorure de chrome bivalent. Après la mort d’Isaac Tyson, en 1861, son fils, Jesse II, prospecta systématiquement la côte ouest des États-Unis où l’on venait de découvrir de la chromite en Californie. Dès 1858, Knapp avait découvert que les composés basiques du chrome convenaient au tannage des peaux. Le procédé ne se répandit qu’après le brevet pris en 1884 par Schultz pour le tannage en deux bains, la réduction du bichromate étant effectuée à l’intérieur même des peaux et le brevet de Dennis en 1893 qui permit de réaliser industriellement le tannage par la méthode de Knapp qui utilise un seul bain. Á la fin du XIXe siècle également, le développement des colorants issus du goudron de houille ouvrit aux bichromates alcalins de nouveaux débouchés, soit pour le mordançage des fibres, soit pour réaliser des oxydations telles que celle de l’anthracène en vue de la synthèse de l’alizarine. En malaxant de la chromite avec de l’argile plastique, on obtient un excellent réfractaire pour les fours métallurgiques à sole basique qui servent à fabriquer des aciers par le procédé Thomas et Gilchrist ; ces réfractaires, employés d’abord en France dès 1879, furent utilisés ensuite en Angleterre à partir de 1896, et aux États-Unis à partir de 1896. Depuis 1936, on préfère se servir de mélanges de chromite et de magnésite. En 1893, Moissan mit au point la réduction de l’oxyde de chrome trivalent par le charbon au four électrique, ce qui permettait d’entrevoir une fabrication industrielle du chrome lui-même qui restait alors une curiosité de laboratoire. Cette fabrication devint une réalité lorsqu’en 1898, Goldsmidt découvrit la réduction aluminothermique de cet oxyde de chrome, qui permettait de préparer des masses considérables de chrome pur. C’est surtout à partir de 1907-1908 que l’industrie des ferrochromes commença à se développer en même temps que celle des nichromes et à partir de 1914 des stellites (alliages de cobalt et de chrome). Les aciers au chrome ne prirent toute leur importance qu’à partir de 1915. On peut signaler qu’aux États-Unis, la Mutual Chemical Company, fondée en 1908, a acheté les trois grandes fabriques américaines de bichromate dirigées à Baltimore par la Henry Bower Chemical Manufacturing Company, à Philadelphie par l’Americain Chrome Company et à Jersey City par la Mutual Chemical Company of Jersey City. Depuis lors, cette société continue l’œuvre d’Isaac Tyson. Enfin, le chromage électrolytique ou le chromage vers 1 000 oC des métaux, en particulier des aciers en atmosphère d’halogénure de chrome a pris depuis 1925 une importance considérable et les objets « chromés » jouent un grand rôle dans notre vie quotidienne.

2. Métallurgie extractive 2.1 État naturel Les principaux minerais de chrome sont donnés dans le tableau 1 par ordre d’importance. La chromite, ou minerai de chrome, appartient au groupe des spinelles. La chromite pure ou chromite de fer FeCr2O4 renferme 46,6 % de chrome et 67,90 % d’oxyde Cr2O3. Les roches de Rhodésie renferment en moyenne 48 % de cet oxyde. Exemple d’analyse de la chromite Cr2O3 46,5 à 50,2 % FeO 12 à 20,5 % Fe2O3 0,9 à 1,2 % Al2O3 10 à 15 % CaO 0,6 à 0,9 % MgO 12 à 14 % 3 à 5,2 % SiO2 MnO 0,4 à 0,9 %

Tableau 1 – Principaux minerais de chrome classés par ordre d’importance Nom du minerai

Cr2O3 %

Composition

Chromite

(Mg,Fe)(Cr,Al,Fe)2O4

15 à 65

Crocoïte

PbO, CrO3

21,9

Daubreelite

FeS, Cr2S3

53,0

Dietzeite

CaCrO4, Cal2O6

13,9

Kaemmererite

H4Mg2(Cr,Al)2SiO9

jusqu’à 12

Lopezite

K2Cr2O7

35,4

Merumite

4(Cr,Al)2O3, 3H2O

81,3

Phoenicochroïte

3 PbO, 2 Cr2O3

31,2

Stichtite ou Barbetonite 2MgCo3, 5Mg(OH)2, 2Cr(OH)3

22,3

Uvarovite

Ca3(Cr,Al)2(SiO4)3

27

Vauquelinite

5(Pb, Cu)O,2Cr2O3, P2O5

25,2

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M 2 245 - 3

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MÉTALLURGIE DU CHROME ______________________________________________________________________________________________________________

Chromite

Na2CO3

Chromite

Calcination

Chromite de sodium

Acidification (+ H2SO4) et évaporation + SO2 + H2SO4

Dichromate de sodium

Calcination

Sulfate de chrome

Acide chromique

Oxyde de chrome

Ferrochrome

Chrome métal électrolytique

Chrome métal aluminothermique

Chrome métal électrolytique

NH4 (SO4)2

Chrome métal raffiné

Acide chromique Cristallisation

Dichromate de potassium

Dichromate d'ammonium

Dichromate de sodium hydraté

Oxyde de chrome

Figure 3 – Élaboration du chrome métal

Dichromate de sodium anhydre

Produits chromés dérivés de la chromite

Chromite Haute température + Carbonate de sodium Na2CO3

Haut et bas carbone Ferrochrome FeCr

Figure 2 – Traitement de la chromite après extraction

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Chromate de sodium Na2 CrO4

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La situation minière mondiale de chromite est donnée dans le tableau A [Doc. M 2 245] de 1992 à 1996 ; l’évolution de la production de chromite en Afrique du Sud, producteur important, est donnée dans le tableau B [Doc. M 2 245].

2.2 Métallurgie

Traitement avec sulfate d'ammonium (NH4)2 SO4 et acide sulfurique H2SO4

Il existe actuellement et industriellement trois procédés de fabrication du chrome métal schématisés sur la figure 3 et détaillés sur la figure 4 : — par électrolyse de Cr3+ du ferrochrome FeCr ou de la chromite ; — par aluminothermie de l’oxyde de chrome Cr2O3 ; par électrolyse de Cr6+ de l’acide chromique CrO3.

+ Acide sulfurique H2SO4

Dichromate de sodium Na2Cr2O7

+ Sulfate d'amonium NH4(SO4)2

Acide chromique CrO3 Electrolyse

Autres composés

Oxyde de chrome Cr2O3

Chrome électrolytique

Chrome aluminothermique Purification sous vide

Chrome métal pur

Figure 4 – Procédés de fabrication du chrome

■ Électrolyse d’un bain d’alun de chrome trivalent. Pour obtenir le bain, on part de ferrochrome haut carbone 20 mesh 67 % Cr que l’on minéralise par de l’acide sulfurique et ajuste au pH de neutralisation par de l’ammoniaque. Les réactions aux électrodes sont les suivantes :

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Dichromate de potassium K2Cr2O7

Réduction (aluminothermie)

3.1 Électrolyse Par le procédé électrolytique courant, on obtient 30 % des besoins.

Chromates de calcium, zinc et strontium

Acidification H2SO4

Alun de chrome et d'ammonium NH4Cr(SO4)2, 12 H2O

La chromite est traitée après extraction par broyage (figure 2) afin d’être utilisable pour le large éventail de la chimie du chrome.

3. Élaboration du chrome métal

+

à la cathode Cr 3+ + 1 e ® Cr 2+ Cr 2+ + 2 e ® Cr 2 H + + 2 e ® H 23 à l ¢ anode 2 H 2 O ® 4 H + + O 2 + 4 e 2 Cr 3 + 7 H 2 O ® Cr 2 O 72- + 14 H + + 6 e

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______________________________________________________________________________________________________________ MÉTALLURGIE DU CHROME

■ Électrolyse d’un bain d’acide chromique. Les réactions aux électrodes sont :

Le tableau d’Ulich (tableau 2) permet de situer la réductibilité de l’oxyde de chrome par rapport à celle d’autres oxydes.

à la cathode Cr 6+ + 4 e ® Cr 2+ + Cr 2 H + + 2 e ® H 23

3.2.2 Procédé

à l ¢ anode 2 H 2 O ® 4 H + + O 2 + 4 e 2

Cr 6+

+ 7 H2 O ®

Cr 2 O 72-

+ 14

H+

Exemple : Bain d’acide chromique Composition : 300 g/l CrO3, 4 ions sulfate Température : 84 à 87 oC Densité de courant : 9 500 A/m2 Temps de dépôt : 80 à 90 h Bain d’alun de chrome Composition : NH4Cr(SO4)2, 12H2O Température : ambiante Densité de courant : 753 A/m2 Pour les densités de courant, nous pouvons observer l’aspect plus économique de l’électrolyse du chrome trivalent que celui du chrome hexavalent.

À ce jour, on obtient par ce procédé les 70 % de la production totale de chrome dans le monde. La flexibilité de cette réaction lui permet d’être très adaptée au marché. La réaction effectuée est la suivante : Cr2O3 + 2 Al ® 2Cr + Al2O3 DH = 543 400 J Il est avantageux d’incorporer du trioxyde CrO3 ou du bichromate de potassium pour rendre la combustion plus régulière. Dans un creuset réfractaire, on incorpore le mélange que l’on enflamme électriquement. La réaction est violente. Elle peut être explosive, d’où une grande sécurité est nécessaire. En fin d’opération, on obtient du chrome métal recouvert de corindon. Chaque opération fournit quelques tonnes de métal. Le corindon est principalement utilisé pour ses aspects réfractaires. Le corindon de chrome

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Le ferrochrome

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Nous donnons ici une rapide description d’ordre général des ferrochromes souvent appelés chrome par simplification qui amène confusion. Pour plus de renseignements le lecteur se reportera aux articles spécialisés des Techniques de l’Ingénieur. L’élaboration principale s’effectue par transformation de la chromite au four à arc. On peut abaisser le carbone par addition de ferrosilicium pour les ferrochromes bas carbone ou des oxydations gradués par raffinage. Il existe trois gammes de produits principaux : — le ferrochrome à haute teneur carbone 2 % à 10 % ; — le ferrochrome à moyenne teneur carbone 0,7 % à 2 % ; — le ferrochrome bas carbone 0,02 % à 0,5 %. Les tableaux C [Doc. M 2 245] et D [Doc. M 2 245] donnent l’évolution de la production des différents producteurs de ferrochrome.

3.2 Aluminothermie 3.2.1 Généralités Vers 1897, Goldschmidt pensa à supprimer les sources extérieures de chaleur et généralisa sa propre méthode sous le nom de thermoréaction qu’il définit de la façon suivante : « Dans une thermoréaction, un composé métallique est réduit par un ou plusieurs métaux ou alliages métalliques, de telle façon que lorsque la réaction est amorcée en un point avec incandescence, elle se poursuit spontanément avec oxydation complète de l’agent réducteur, tandis qu’une scorie fluide se forme et que le métal réduit est obtenu sous forme de culot compact ». L’aluminothermie proprement dite n’exige pas de préchauffage de la masse réagissante, sauf apport local de chaleur pour amorçage. L’oxyde du métal à obtenir doit présenter un degré d’oxydation d’autant plus grand que la quantité de chaleur indispensable à la fusion de ce métal et de la scorie est grande. L’oxyde, dans la majorité des cas, est d’autant plus réductible que son degré d’oxydation est plus élevé (exemple : la réduction de Cr2O3 par l’aluminium correspond à + 500 kJ alors que celle de CrO3 correspond à + 1 060 kJ), ce qui fait qu’il est possible d’augmenter la température d’une réaction en ajoutant suivant le cas, une proportion du corps le plus oxygéné.

Origine du corindon La division métaux élabore des métaux et alliages purs par procédé aluminothermique. Le principal produit est le chrome dont la pureté est à l’origine du développement actuel. Le corindon est un sous-produit de la fabrication du chrome. Lors du démoulage des creusets, on recueille d’une part du chrome et d’autre part du corindon à l’état solide sous forme de pains. Ordres de grandeurs Les pains de corindon pèsent en moyenne 2,3 t. Leurs dimensions moyennes sont : D 1 170 mm x H 700 mm. L’analyse chimique suivante donne les valeurs minimales et maximales des constituants du corindon. Éléments mini (en %) type (en %) maxi (en %) Al2O3 80,7 84,8 90 SiO2 < 0,05 < 0,05 < 0,06 Fe2O3 total < 0,01 0,05 0,10 < 0,02 < 0,02 0,02 P2O5 TiO2 < 0,01 < 0,01 0,01 CaO < 0,01 < 0,01 0,01 MgO 0,05 1,1 2,0 MnO < 0,01 < 0,01 0,01 K2O 0,9 3,3 4,5 NA2O 0,05 0,07 0,20 Cr2O3 7,0 10 16 Gain au feu + 0,08 + 0,34 + 1,1 Le corindon est utilisable en vrac ou avec différentes granulométries. Dureté du corindon selon l’échelle de Mohs : 7,5 à 8. Densité du corindon : 3,6 à 3,8. Classification du corindon : TUPAC corindon de chrome CAS n˚ 34144845 EINECS n˚ 2822167 Propriétés reconnues Le corindon présente une grande dureté, une bonne résistance aux hautes températures, ainsi que des caractéristiques abrasives. Commercialisation actuelle Le pain de corindon est cerclé et positionné sur une palette pour être expédié chez les réfractoristes. Une partie du corindon est disponible sous forme de sables et poudres avec des granulométries qu’il reste à définir (figure 3 bis). Applications réfractaires : lances d’injection, rigoles de coulée, voûtes de fours électriques, entourages d’électrodes.

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M 2 245 - 5

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MÉTALLURGIE DU CHROME ______________________________________________________________________________________________________________

Tableau 2 – Enthalpie de formation par atome d’oxygène DH form des oxydes. Tableau d’Ulich et températures de fusion T fus Réduction incomplète

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T fus (oC)

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DH form (J)

Oxyde

Classification

3 050

ThO2

1 970

UO2

2 707

CaO

2 640

MgO

610,7

1 700

Li2O

593,6

2 430

SrO

585,2

2 500

BeO

576,8

très

2 040

Al2O3

547,6

réfractaires

2 715

ZrO2

539,4

1 900

BaO

527,1

B2O3

486,5

2 600

CeO2

461,9

1 825

TiO2

459,8

1 970

V2O3

446,4

1 800

SiO2

435,3

Na2O

415,7

634,1

MnO

403,4

1 900

Cr2O3

380,4

1 800

K2O

359,5

IV Oxydes

III

1 975

ZnO

348,2

Oxydes

650

P2O5

309,3

moyennement

SnO2

288

réfractaires

1 280

WO2, MO2

1 380

FeO

269,6

CdO

259,2

1 660

NiO

244,1

1 800

CoO

240,3

655

Sb2O3

228,6

Oxydes

890

PbO

219

faciles

313

As2O3

218,2

à réduire

317

Bi2O3

192,3

As2O5

183,9

Cu2O

171,4

RbO2

135,8

PdO, HgO

II

89,9

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29

IrO2

20,9

Au2O3

- 18

M 2 245 - 6

1 527 ˚C Fe3O4

®

1 280 ˚C FeO

305,1

1 473 ˚C WO3

®

1 280 ˚C WO2

269,6

658 ˚C V2O5

®

1 970 ˚C

V2O3

244,5

MnO

232

Fe3O4

219,9

Sb2O3

196,9

273,8

I

Ag2O

DH (J)

4 490,4

1 650

1 230

Oxydes et T fus (oC)

Mn3O4

®

1 567 ˚C Fe2O3

®

1 527 ˚C

Sb2O4

®

835 ˚C

CuO

®

1 230 ˚C

AS2O5

®

313 ˚C

Cu2O

142,1

As2O3

131,2

Co3O4

®

CoO

83,6

Sb2O5

®

Sb2O4

83,2

Pb3O4

®

PbO

57,7

Oxydes

MnO2

®

Mn2O3

54,3

dissociables

PbO2

®

Pb3O4

50,2

à la chaleur

Mn2O3

®

Mn3O4

37,6

CrO3

®

Cr2O3

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7,9

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______________________________________________________________________________________________________________ MÉTALLURGIE DU CHROME

— réfractaire, — pigment peinture ou plastique.

4.2 Chrome métal On retrouve le chrome métal comme élément des : — super-alliages base nickel et cobalt (tableau 4) pour la fabrication de pièces entrant dans l’aéronautique et les turbines terrestres, le domaine de la chimie et du nucléaire ; l’élaboration principale s’effectue au four de fusion par induction après différentes refusions des lingots obtenus ; les métallurgistes peuvent aller jusqu’à l’obtention de lingots monocristaux d’où sont issues des aubes de turbine par exemple pour des moteurs CF 6-50 avec des alliages (base cobalt) ou des « fans» pur des utilisations haute pression par exemple pour des moteurs CFM 56-5 avec des alliages (base nickel) ; — alliages résistants à la corrosion utilisés pour les résistances électriques (exclusivement des alliages base nickel et aluminium sauf pour les résistances Kantal ; — alliage d’aluminium, alliage mère dans l’aéronautique ; — alliage base titane ou stellite. Nota : Le tableau E [Doc. M 2 245] compare l’évolution de la production des superalliages à celle des alliages des résistances électriques.

Parution : juin 1998 - Ce document a ete delivre pour le compte de 7200029589 - enit // yosra TOUNEKTI // 196.203.130.32

Figure 5 – Morceaux broyés de corindon de chrome

tiwekacontentpdf_m2245

Le tableau 3 donne les impuretés du chrome métal obtenu par aluminothermie.

4. Applications 4.1 Principaux dérivés du chrome

Le chrome à l’état pur peut être utilisé : — pour le soudage ; les super alliages ont besoin d’être assemblés et pour cela le chrome sous forme de poudre intervient dans la fabrication des électrodes de soudage : électrodes classiques ou fils fourrés ; — comme barrière thermique en cible de dépôt ; — dans l’industrie électrique pour la fabrication d’interrupteurs sous vide ; — dans l’industrie de l’électronique comme dépôt de protection (coating) pour la corrosion (sur LCD ou Liquid Cristal Display et sur disque dur) ; le meilleur procédé consiste à mélanger de la poudre de chrome et de l’alumine pour éviter le frittage et un halogénure d’ammonium et à température de 1 000 à 1 200 ˚C (procédé Galmiche). Les consommations de chrome métal pour les différentes applications sont les suivantes ([Doc. M 2 245, Figure E] ) :

Les applications des principaux dérivés du chrome sont les suivantes. ■ Dichromate de sodium Na2Cr2O7 : — constituant de protection du bois, — colorant des textiles, — fabrication de pigments minéraux. ■ Acide chromique CrO3 : — fabrication de catalyseur, — pile solaire, — pigments minéraux, — mordanceur dans les textiles, — chromage dur et décor. ■ Dichromate de potassium K2Cr2O7 : — constituants chimiques pour photographie, — pyrotechnie, — gravure de lithographie, — colorant de céramique. ■ Dichromate d’ammonium (NH4)2 Cr2O7 : — fabrication du CrO2 pour bande magnétique, vidéo et audio, — agent oxydant pour les synthèses organiques. ■ Sulfate de chrome Cr2SO4 : — tannage du cuir. ■ Oxyde de chrome Cr2O3 : — fabrication de chrome métal,

super-alliages ........................................................................

52 %

alliages d’aluminium ..............................................................

12 %

soudage et revêtement ..........................................................

12 %

alliages et revêtement ............................................................

10 %

résistance électrique ..............................................................

6%

Autres ......................................................................................

8%

4.3 Réfractaires à base de chrome C’est à partir de 1879 et tout d’abord en France qu’on a fabriqué des briques réfractaires à base de chromite naturelle pour garnir l’intérieur des fours métallurgiques d’un revêtement basique. Autrefois, on l’agglomérait après addition d’argile plastique (15 % kaolin). Actuellement, on utilise la chromite pure qui fond aux environs de 1 900 à 2 000 ˚C ou en mélange avec de la magnésite ou de l’alumine. Les propriétés mécaniques, physiques et chimiques de ces réfractaires à froid et lorsqu’on les porte à des températures élevées ont fait l’objet de nombreux travaux. Un mélange de 80 % d’alumine avec 20 % de chromite est fondu au four électrique et versé dans des moules. Ce réfractaire qui a une grande inertie chimique aux températures élevées, est utilisé en particulier dans les fours où l’on prépare des verres colorés ou des verres au fluor.

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M 2 245 - 7

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MÉTALLURGIE DU CHROME ______________________________________________________________________________________________________________

Tableau 3 – Impuretés (en ppm) dans le chrome métal aluminothermique Procédé

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Élément

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Fusion à l’air

ATVG standard

ATVG bas N

DDB standard

DDB bas C

DDB bas O2

DDB ULS

HPG poudre

Ag

0,13

0,06

0,05

0,18

0,08

0,19

0,4

0,19

0,2

Al

1082

345

319

40

38

36

35

32

970

As

0,33

0,2

0,25

1,2

0,1

1,4

2,6

35

1,13

B

0,1

0,17

21

0,04

0,03

0,05

0,06

0,15

1,53

Ba

0,04

0,05

0,01

0,05

0,05

0,05

0,07

0,05

0,02

Bi

0,01

0,05

0,01

0,05

0,05

0,05

0,08

0,03

0,01

Br

0,05

0,06

0,05

0,07

0,07

0,07

0,08

0,06

0,06

Poudre standard

C

89

85

88

109

51

69

93

51

212

Ca

0,3

1,2

0,5

4

4,5

4,5

1,9

1,5

1,1

Cd

0,1

0,15

0,1

0,2

0,14

0,02

0,2

0,1

0,1

Cl

0,2

1,4

1,4

1,2

1,3

1,6

3,9

1,7

1,2

Co

2,7

1,5

1,7

2

1,3

1,9

1,8

2

1,7

Cu

5,7

6,3

7,5

4,4

4,7

4,1

4,6

5,1

15,6

F

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

Fe

2505

983

981

947

951

963

755

362

3690

Ga

49

61

66,3

27,4

28,3

29

25

19,2

71

Ge

0,1

0,1

0,1

0,09

0,08

0,08

0,08

0,2

0,1

H

0,6

0,8

0,1

2,5

2,2

3

2,9

0,8

0,5

Hg

0,1

0,15

0,1

0,2

0,2

0,2

0,2

0,1

0,1

K

0,3

0,4

0,4

2,3

2,7

2,7

4,9

1,9

27

Li

0,03

0,03

0,03

0,03

0,02

0,02

0,03

0,02

0,03

Mg

0,8

0,4

0,5

1,6

1,7

1,6

2,5

0,5

0,7

Mn

7,9

13,8

17

6,9

4,1

7,1

3,9

4,3

25,5

Mo

1,9

1,4

1,8

1,9

1,5

1,9

1,9

1,9

2

N

222

140

64

27,8

25,8

13,9

16,8

26,5

339 0,8

Na

0,1

0,1

0,1

1,7

0,2

2,1

0,1

0,7

Nb

1

0,6

0,7

0,5

0,8

0,4

0,7