La méthode de fusion par induction à ultra haute température des métaux rares est une technique qui consiste à chauffer les métaux à des températures très élevées, généralement supérieures à 2000 XNUMX °C, dans un four à induction pour obtenir des lingots ou des poudres métalliques pures et homogènes. Cette méthode est principalement utilisée pour la préparation et la purification de métaux des terres rares et de céramiques à ultra haute température, qui possèdent des propriétés optiques, électriques et magnétiques particulières et sont largement appliquées dans les matériaux fonctionnels, l'acier et les métaux non ferreux.
La méthode de fusion par induction présente plusieurs avantages par rapport à d'autres méthodes, telles que le chauffage à l'arc électrique ou la métallothermie. Par exemple, la fusion par induction peut fournir un processus plus propre et plus flexible, car elle ne nécessite aucune électrode ni aucun agent réducteur susceptible de contaminer le métal. La fusion par induction peut également permettre d'obtenir un degré plus élevé de contrôle sur la température et la composition du métal, car elle peut ajuster la fréquence et la puissance de la bobine d'induction. La fusion par induction peut également s'opérer sous vide ou sous atmosphère inerte, ce qui peut empêcher l'oxydation du métal ou la perte d'éléments volatils.
Certains des défis de la méthode de fusion par induction sont la sélection d’un creuset approprié et d’un électrolyte fondu stable. Le creuset doit pouvoir résister aux températures élevées et au caractère corrosif du métal en fusion. L'électrolyte fondu doit être plus stable que les oxydes métalliques et avoir un point de fusion plus bas et une conductivité plus élevée. Une solution possible consiste à utiliser des binaires d’oxydes de terres rares directement comme solvant, car ils ont une stabilité élevée et une faible pression de vapeur.
La méthode de fusion par induction à ultra haute température des métaux rares est une technique prometteuse qui peut simplifier et améliorer les méthodes industrielles actuelles d’extraction et de récupération des terres rares. Il peut également permettre la production de céramiques à ultra haute température, qui ont des applications potentielles dans les industries aérospatiale, nucléaire et de défense.
Certains des matériaux couramment utilisés pour les creusets pour la fusion par induction à ultra haute température sont :
- Alumine: Les creusets en alumine sont largement utilisés pour faire fondre les métaux des terres rares et les alliages à haute température, tels que les superalliages à base de cobalt et de nickel. Les creusets en alumine ont des points de fusion et une résistance chimique élevés, et ils sont inertes vis-à-vis de la plupart des métaux et électrolytes. Cependant, les creusets en alumine sont fragiles et peuvent se fissurer sous l'effet d'un choc thermique ou d'une contrainte mécanique.
- Graphite: Les creusets en graphite sont les meilleurs creusets pour la fusion du métal et le chauffage par induction en raison de leur résistance aux hautes températures. Ils peuvent être utilisés pour faire fondre des métaux tels que le fer, l’acier, le cuivre, le laiton, l’or, l’argent, le platine et le palladium. Cependant, les creusets en graphite ne conviennent pas aux métaux qui réagissent avec le carbone, comme le titane, le zirconium et le tungstène. Les creusets en graphite sont également sujets à l'oxydation et à l'érosion par le métal en fusion et l'électrolyte.
- zircon: Les creusets en zircone conviennent à la fusion des métaux précieux et des superalliages, tels que le platine, le palladium, le rhodium et l'iridium. Les creusets en zircone ont une excellente résistance à l'usure et aux chocs thermiques et peuvent empêcher la contamination du métal par le creuset. Cependant, les creusets en zircone sont coûteux et peuvent réagir avec certains métaux et électrolytes, comme l'aluminium et le sodium.
- L'oxyde de magnésium: Les creusets en oxyde de magnésium sont souvent utilisés pour faire fondre les électrolytes de lithium à l'état solide, utilisés pour les batteries et les piles à combustible. Les creusets en oxyde de magnésium peuvent résister à des températures ultra-élevées et sont stables pour la plupart des métaux et électrolytes. Cependant, les creusets en oxyde de magnésium sont hygroscopiques et peuvent absorber l'humidité de l'air, ce qui peut affecter la qualité de l'électrolyte.