L'aluminium (Al) est un métal léger, blanc argenté, qui se classe au troisième rang des éléments les plus abondants de la croûte terrestre, après l'oxygène et le silicium. Cependant, en raison de sa forte réactivité chimique, il n'existe jamais à l'état pur à l'état naturel. On le trouve plutôt dans des composés, principalement dans la bauxite, un minerai composé d'oxydes d'aluminium hydratés, dont la gibbsite (Al(OH)₃), la boehmite (AlO(OH)) et la diaspore.
Le processus de raffinage en deux étapes
Le parcours de la bauxite brute àL'aluminium de haute pureté impliquedeux procédés industriels distincts.
La première étape est le procédé Bayer, mis au point en 1888. La bauxite concassée est mélangée sous pression à une solution chaude d'hydroxyde de sodium, ce qui dissout les minéraux alumineux tout en éliminant les impuretés telles que les oxydes de fer et la silice. La solution d'aluminate de sodium ainsi obtenue est ensuite filtrée pour éliminer les résidus de boue rouge, ensemencée de cristaux d'hydroxyde d'aluminium, puis calcinée à environ 1 100 °C pour produire de l'alumine blanche pure, ou oxyde d'aluminium (Al₂O₃). Plus de 90 % de l'alumine mondiale est aujourd'hui produite par ce procédé.
La deuxième étape est le procédé Hall-Héroult. L'alumine ayant un point de fusion supérieur à 2 000 °C, l'électrolyse directe est impossible. La solution consiste à dissoudre Al₂O₃ dans de la cryolite fondue (Na₃AlF₆), ce qui abaisse la température de fonctionnement à environ 950-1 000 °C. Un courant électrique est ensuite appliqué au mélange. L'aluminium fondu se rassemble à la base (la cathode), tandis que l'oxygène se combine aux anodes de carbone pour former du CO₂. Cette méthode électrolytique demeure le seul procédé industriel de production d'aluminium primaire, permettant d'obtenir un métal d'une pureté de 99,5 à 99,8 %.
Quels sont les éléments contenus dans l'aluminium ?
L'aluminium pur est composé uniquement de l'élément Al, de numéro atomique 13 et de masse atomique d'environ 26,98 g/mol. L'aluminium de pureté commerciale (98,8 à 99,7 % d'Al) contient des traces de fer et de silicium comme impuretés naturelles. Cependant, la plupartCes applications utilisent des alliages d'aluminium., où des éléments spécifiques sont intentionnellement ajoutés pour adapter les propriétés mécaniques.
Pour les applications structurales, la série 6000 (par exemple, 6061) utilise le magnésium et le silicium comme principaux éléments d'alliage, généralement de 0,8 à 1,2 % de Mg et de 0,4 à 0,8 % de Si. Cet alliage offre un excellent compromis entre résistance mécanique, bonne soudabilité et usinabilité supérieure.
Pour les applications exigeant une résistance élevée, la série 7000 (par exemple, 7075) utilise le zinc et le cuivre comme principaux éléments d'alliage, avec environ 5,16 à 0,1 % de Zn et 1,2 à 2,0 % de Cu. L'état T6 du 7075 offre une résistance à la traction presque deux fois supérieure à celle du 6061-T6, ce qui en fait le matériau de choix pour les composants structuraux aérospatiaux et hautes performances.
Des traces de chrome, de manganèse et de titane sont également fréquemment présentes dans les alliages commerciaux, chacun contribuant à l'affinage du grain et à la résistance à la corrosion. La connaissance précise de la composition élémentaire de chaque alliage est essentielle pour choisir le matériau adapté aux exigences spécifiques d'usinage ou de fabrication.
Date de publication : 13 mai 2026