Histoire de l'aluminium
Propriétés chimiques
Alliage d'aluminium
Recyclage de l'aluminium
Matière première et extraction
Écologie et environment
Propriétés physiques
Caractéristiques mécaniques et traitement
Santé et aspects sociaux
Importance économiques de l'aluminium
Histoire de l'aluminium
Premières découvertes
L’historien latin Pline l’Ancien (23-79 ap. JC.) rapporte dans son „Historica naturalis“ l’existence de la terre d’alun (composée de souffre et d’aluminium).
Avant cela, des sels extraits de la terre d’alun probablement vers 1000 av. J.C. par les Égyptiens, puis par les Grecs, mais aussi dans la Chine ancienne, servaient de liants pour les teintures et les textiles.
Pline rapporte une légende intéressante qui se serait passé au temps de l'empereur Tibère. Un artisan inconnu aurait fait cadeau à l'empereur d'un calice particulièrement léger et qui ressemblait étrangement à de l'argent.
Était-ce vraiment de l'aluminium obtenu en travaillant la glaise? Rien n'est moins sûr. Toutefois la fable veut que l'empereur ait fait décapiter le mystérieux artisan pour éviter que son or ne soit déprécié par le nouveau métal. Ce que rapporte Pline reste de l’ordre de la légende.
On sait avec davantage de certitude que les terres d'aluns furent utilisées pendant les siècles suivants comme médicaments tranquillisants puis comme liant dans le travail du cuir.
C’est seulement vers le milieu du 18e siècle que le chimiste Allemand Andreas Sigismund Marggraf (1709-1782) découvre la matière première de l'alun: l'alumine. Il s’agit d’une combinaison d'un métal inconnu avec l'oxygène. A l’époque où il est révélé à la communauté scientifique, ce métal n’est d’abord pas reconnu comme tel car il n'existe en effet dans la nature que sous forme combinée avec de l'oxygène ou de la silice.
L'aluminium devient un métal
Au début de l’année 1809 le savant anglais Sir Humphry Davy (1778-1829) parvient, pendant une fraction de seconde, à isoler l'aluminium de l'alumine, et peut ainsi prouver son existence. Il lui donne le nom d' „Aluminium“ (d'après „alum“ le terme anglais pour l’alun).
La première fixation du métal en tant que tel a lieu vers 1825, on la doit au savant danois Hans Christian Oersted (1777-1851). „C'est un morceau métallique qui ressemble à de l'étain par sa brillance et sa couleur“, écrit-il au sujet de sa découverte, mais il renonce peu après à poursuivre ses expériences. Il fait toutefois part de ses résultats au chimiste allemand Friedrich Wöhler (1800-1882). Ce dernier, mis sur la voie par Oersted, mais améliorant son procédé, parvient à une pureté plus grande encore, augmente les quantités de métal obtenu et en détermine les propriétés chimiques et physiques, en particulier la densité, la conductivité électrique, la résistance à la corrosion et l'inflammabilité.
En 1854 Robert Wilhelm Bunsen, qui a découvert le magnésium par l'électrolyse d'oxydes de magnésium, tente avec succès d’isoler l'aluminium par électrolyse d'oxydes de sodium-aluminium. En parallèle un autre savant parvient aux mêmes résultats. C’est à ce dernier d’ailleurs que l’on doit le premier processus qui va permettre l’industrialisation. La méthode électrolytique, parce qu’elle nécessite de l’électricité, n’est pas encore réalisable à l’échelle industrielle, il faudra passer par un procédé chimique pour la première industrialisation.
Le chercheur en question est le chimiste Français Henri Étienne Sainte-Claire Deville (1818-1881). En se basant sur les travaux de Wöhlers, il obtient en cette même année 1854 ses premiers résultats. Comme Wöhler il s’occupe de la réduction de l'oxyde d'aluminium mais innove dans l’utilisation, à la place du coûteux potassium, de chlorure double d’aluminium et de sodium. Le sodium se combine alors avec le chlore et donne le sel de cuisine (NaCl) le reste constitue l'aluminium.
C'était la première fois que la production industrielle d'aluminium devient envisageable. Sainte-Claire Deville présente à l'Exposition Universelle de 1855 à Paris une barre d'aluminium qu’il nomme „Argent d'argile“ et qui suscite l’intérêt général. Sa valeur est à l’époque sensiblement supérieure à celle de l'or. Il intéresse toutefois l'empereur Napoléon III qui remplace le bronze par de l'aluminium doré pour fondre les aigles surmontant ses drapeaux et espère pouvoir en obtenir des cuirasses légères pour sa cavalerie. Les quelques fabriques qui sont aussitôt mises en place assurent l’essentiel de la production mondiale d’aluminium pour de nombreuses années.
Entre 1855 et 1890 des améliorations successives du procédé réduisent le coût du kilogramme d’aluminium, qui passe d'environ 1200 à 13 euros. Ces améliorations ont déjà été évoquées par Sainte-Claire Deville dans son livre „De l’Aluminium“ paru en 1856, mais il faut attendre l’invention de la première dynamo industrielle en 1872 pour permettre une avancée significative. Le brevet pour l'électrolyse de l'aluminium est déposé enfin en 1886 et c’est ce dernier procédé, enfin réalisable à l’échelle industrielle, qui fait baisser autant le prix de revient. On assiste alors à fin de l’industrie chimique de l’aluminium et à la première révolution du domaine par la méthode électrolytique.
L'industrialisation
La découverte de l'électrolyse de l'aluminium a été réalisée par deux savants en même temps et indépendamment l'un de l'autre, l’ingénieur français Paul Louis Toussaint Héroult (1863-1914) et le chimiste américain Charles Martin Hall (1863-1914). Cette découverte simultanée a été effectuée en 1886 et ses deux inventeurs étaient tous deux âgés de 23 ans.
Dans ce procédé électrolytique (connu sous le nom de „ Procédé Hall-Héroult“) l'alumine est dissoute dans un bain de cryolite (un minéral qui n'existe à l'état naturel qu'à Ivigtut au sud-est du Groenland) puis l'action de l'énergie électrique sépare l'aluminium de son oxyde.
Les deux inventeurs ayant déposés leurs brevets en même temps, une longue bataille juridique se termina par l'attribution à Hall des droits pour les Etats-Unis et à Héroult pour tous les autres pays.
Cette invention, beaucoup plus économique que celle de Sainte-Claire Deville, a permis la production industrielle de l'aluminium.
Il faut préciser que différentes choses ont changé depuis l’époque à Deville et deux inventions ont contribué d’une manière significative à l’amélioration du procédé. Tout d'abord celle de la dynamo par Werner von Siemens, 20 ans auparavant, qui fournit dès lors suffisamment d'électricité pour l'industrialisation ensuite l’invention par le chimiste autrichien Karl Joseph Bayer (1847-1904) du procédé qui porte son nom et qui permet d'extraire l'alumine de la bauxite. En effet ce minerai découvert en France en 1822 aux Baux de Provence (d'où le nom), contient environ 50% d'alumine.
Le développement de l’industrie de l'aluminium s’est penché alors sur l'amélioration de ses propriétés mécaniques par les alliages.
L'allemand Conrad Claessen signale en 1905 la possibilité de durcir certains alliages d'aluminium par trempe ; c'est de 1906 à 1911 que son compatriote Alfred Wilm (1869-1937) fait faire un pas prodigieux aux alliages d'aluminium en mettant au point industriellement le "duralumine", un alliage constitué de 4% de cuivre, 0,7% de manganèse, 0,5% de magnésium et 0,5% de silicium, qui durcit considérablement par trempe à l'eau après chauffage à 495°C et maturation à température ordinaire.
Actuellement, après l'acier, l'aluminium est devenu le métal le plus employé dans le monde. En 1900 la production mondiale atteignait les 6700 t, puis environ 100 000 t en 1916, en 1939 presque 700 000 t, pendant les années de guerre 39-45 environ 2 Millions de t. En 1990 on a produit plus de 17 Millions de tonnes tandis que le nombre de pays producteurs s'est élevé à 42.
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