Éd. 1971-1976

électrométallurgie (suite)

Le procédé à électrode consommable évite la contamination du bain métallique par l’électrode de graphite. Il est utilisé par exemple pour le lingotage sous vide ou sous argon du zirconium ou du molybdène, l’électrode consommable étant constituée par le métal à fondre (éponge de zirconium ou électrode frittée de molybdène). Ce procédé se développe depuis 1965 pour l’élaboration finale d’aciers spéciaux pour outils ou pour roulements à basse teneur en inclusions (0,001 5 p. 100 de soufre) et oxydes (0,002 p. 100 d’oxygène), sous forme de refusion de l’électrode consommable à travers un laitier affinant électroconducteur. Le titane, métal réactif, est lingoté sous vide par fusion de poudre de titane avec électrode non consommable en tungstène.

• Le chauffage par bombardement électronique, grâce à une forte concentration énergétique (30 000 kW/cm²), permet la fusion sous vide de métaux réfractaires sensibles à certaines pollutions atmosphériques.

Du stade laboratoire, les installations ont rapidement atteint une dimension industrielle, de puissance supérieure à 1 000 kW, pour l’élaboration du niobium, de l’hafnium, du tungstène, du molybdène, du tantale, du zirconium. Cette technique est utilisée également pour le soudage (éléments d’ailes d’avions en titane).

• Le chauffage par plasma (plasma d’arc et plasma d’induction à haute fréquence) de même que le chauffage par laser sont les dernières acquisitions de l’électrothermie pour atteindre des températures supérieures à 10 000 K. Ces techniques se développent dans l’industrie aéronautique et spatiale pour l’élaboration d’alliages réfractaires et de cermets à oxydes hautement réfractaires, ainsi que pour leur soudage ou leur découpage.

Électrolyse ignée

Elle utilise à la fois l’effet de décomposition électrolytique du courant continu sur des sels fondus électro-conducteurs et l’effet thermique, qui permet de maintenir ces sels en fusion. L’exemple le plus caractéristique de ce procédé est l’élaboration de l’aluminium par électrolyse à 950 °C d’un mélange d’alumine et de cryolithe (fluorure double d’aluminium et de métaux alcalins). L’électrolyse ignée s’emploie également pour l’affinage de l’aluminium (pureté 99,99 p. 100), du magnésium (pureté 99,85 p. 100) et pour l’obtention du béryllium et des métaux alcalins et alcalino-terreux.

R. Le R.

V. A. Paschkis, Industriel Electric Furnaces and Appliances (New York, 1945-1948 ; 2 vol. ; trad. fr. les Fours électriques industriels, Dunod, 1952 ; 2 vol.). / D. Warburton-Brown, Induction Heating Practice (Londres, 1956 ; trad. fr. la Pratique du chauffage par induction, Eyrolles, 1959). / H. Bourdon, Aciéristes et fondeurs ; le four électrique basique (Dunod, 1957).

électromètre

Appareil de mesure dont le fonctionnement résulte de forces électrostatiques.

Il comprend au moins deux électrodes conductrices, dont une (l’« aiguille ») est mobile. Un écran, ou cage, protège l’aiguille contre les influences parasites qui modifieraient l’étalonnage ; il peut être réalisé par la seconde électrode, reliée au sol.

Suivant les modèles, l’aiguille est réalisée à l’aide d’une ou de deux feuilles d’or, d’un mince fil de silice métallisé, d’un ou plusieurs secteurs métalliques tournants formant avec des secteurs fixes une capacité variable. Lorsque l’appareil n’a que deux électrodes, la force appliquée à l’aiguille est proportionnelle au carré de la tension, de telle sorte qu’il mesure directement les grandeurs efficaces. La plus grande sensibilité aisément réalisable est de 100 à 200 volts pour toute la déviation.

Bien que l’appareil soit intrinsèquement un voltmètre, il peut servir à mesurer des courants très faibles (10^– 15 ampère) en raison de sa très petite capacité (1 à 10 picofarads) et de sa résistance interne extrêmement grande. Pour la protection contre les rayonnements ionisants, on a utilisé des « stylos », petits électromètres à fil enfermés dans un tube métallique. L’appareil intègre le courant d’ionisation du volume d’air qu’il contient et est gradué directement en millirads.

Lorsque l’aiguille et sa suspension sont plus robustes et permettent la lecture directe sur un cadran, l’appareil est appelé voltmètre électrostatique. Il présente l’avantage d’une résistance interne très grande et n’absorbe aucune puissance sous tension continue, tout en donnant la tension efficace en alternatif.

En introduisant des électrodes auxiliaires fixes portées à quelques centaines de volts par des sources constantes, on augmente considérablement la sensibilité, au prix, il est vrai, d’un maniement délicat (électromètre à quadrants et autres appareils « hétérostatiques »).

Comme il est très facile d’amplifier une tension ou un courant alternatif, on utilise fréquemment des « électromètres » où le potentiel de l’aiguille est mesuré non par la force qu’elle subit, mais par le courant capacitif qu’elle induit dans une électrode fixe lorsqu’elle exécute un mouvement rotatif ou vibratoire déterminé. Ces appareils (« voltmètre rotatif », « électromètre à anche vibrante ») peuvent être utilisés à la mesure des potentiels, des champs et aussi des courants ou quantités d’électricité très petits.

N. F.

électron

Particule élémentaire de charge électrique négative.

Introduction

L’étude de la constitution de la matière et celle de l’électrolyse ont conduit à admettre que la matière possède une structure granulaire (atomes) et qu’il en est de même des charges électriques portées par les atomes. L’Anglais Crookes*, étudiant en 1893 la décharge électrique dans le vide, observa que la colonne lumineuse émise par la cathode, frappant les pales d’un léger moulinet, pouvait le faire tourner. Il en conclut que le rayonnement cathodique était constitué par des projectiles matériels. En 1897, le Français J. Perrin* montra que les rayons cathodiques étaient constitués par un flux de charges électriques négatives en mouvement rapide.