Aluminium A380 aux USA - historique et impact du magnésium

L'AlSi9Cu3(Fe) est connu aux Etats Unis sous la dénomination A380. Sa teneur en Mg maximale est fixée à 0.1 % contre 0.55 % pour L'Al Si9Cu3(Fe) en normalisation Européenne (EN AC-46000 de la norme NF EN 1706 de Mai 1998). Cette faible teneur en Mg induit des surcoûts (opération de réduction du magnésium) par rapport aux alliages à haute teneur en Mg (0.3 % ou davantage) utilisés dans le reste du monde et une perte de compétitivité des fondeurs de l'Oncle Sam. De plus, le chlore utilisé a un impact environnemental non négligeable.

Histoire de l'alliage A380 aux USA
La très grosse production de matériel de guerre pendant le second conflit mondial engendra des quantité considérable de scraps d'aluminium mélangés. Le "Board and Ordnance Department" demanda à Alcoa de l'aide dans le développement d'alliage de fonderie à base de scrap. L'alliage pour la fonderie sous pression qui résulta de ces travuax fut nommé AXS 679 et avait une composition de 4 % de cuivre et 5 % de silicium.

Les développement ultérieurs conduisirent à l'alliage "AXS 679 Revision 3" à base de 3 % de cuivre et 9 % de silicium. Cette dernière composition devint rapidement le standart de la fonderie sous pression. Communément appellé le 39 ou 85X, il était désigné sous le nom de SC84A par l'ASTM et apparu pour la première fois en 1952 dans le standart ASTM pour la fonderie sous pression.

On connait couramment cet alliage sous le nom B380.1.
Bien qu'il y ait peu de documentation disponible sur les travaux d'Alcoa de l'époque, un employé d'Alcoa à la retraite impliqué dans le développement rappelait que "peu de travaux techniques ont été réalisés autour de la teneur maximale à 0.1% de magnésium, en particulier sur la tenue mécanique".

Au début des années 1950, des quantités importantes de scraps d'avions militaires obsolètes à forte teneur en zinc inondèrent le marché.
Dans un effort pour utiliser ces sources de matières premières bon marché et très importantes, les affineurs d'aluminium secondaire aidèrent le sous comité B6 de l'ASTM pour développer une version du SC84A avec 3% de zinc au maximum. Vendu 1/2 à 3/4 de cent sous le prix de l'alliage avec 1% de zinc, ce nouvel A380.1 s'imposa rapidement comme le standard sur le marché nord-américain.

Il y eut peu d'effort à cette époque pour augmenter la teneur en magnésium. Le chlore, utilisé pour réduire la quantité de magnésium (appelé Demagging process) était peu onéreux et les problèmes environnementaux non pris en compte.

A partir de 1972 cependant, l'utilisation de chlore devint problématique. l'ARA (Aluminium Recycling Association) demanda aux fondeurs sous pression d'augmenter la teneur en Mg (magnésium) de 0.1 % à 0.3 %. Le sous comité B6 de l'ASTM (task group 105) découvrit que les USA et le Canada étaient les deux seuls pays au monde à limiter la teneur à 0.1 % de Mg. En 1977, le rapport final du Task Group 105 concluait ainsi "une augmentation du Rm et le Rp0.2 peut être obtenue en augmentant la teneur en Mg avec une faible mais acceptable diminution de l'allongement".

Un lobbying pour ne rien changer à la teneur basse en magnésium
Mais la révision n'eut pas lieu pour 4 raisons :
- Un des gros affineurs argumenta que cette modification ouvrirait le marché américain à des concurrents
- Un important fondeur sous pression s'y opposa car la limitation du temps de dégazage au chlore conduirait à du métal plus sale
- Le business était bon
- Le demagging process (réduction du Mg) était mieux maitrisé du point de vue environnementale

Depuis, au moins 4 études (dont celle conduite en 1975 par Doehler-Jarvis, un fondeur sous pression qui fait référence aux USA) ont montrées que la teneur en Mg pouvait être augmentée de 0.1 % à 0.3 %, voir à 0.55 % (norme européenne) avec un impact positif sur le Rm et Rp0.2 (+ 10 %) brute de fonderie en encore davantage après traitement T5 (+ 20 %).

Impact économique de 0.1 % de Mg
Encore aujourd'hui, l'utilisation d'alliage à faible teneur en Mg (0.1 %) induit des surcouts pour les fondeurs nord-américains par rapport à l'utilisation d'alliage à plus haute teneur en Mg (0.3 %). En effet, le demagging process, en particulier à 0.1 % de Mg devient peu efficace et génère des quantités importantes de HCl au niveau des fours.

Cela induit au final des surcoûts et une perte de compétitivité des fondeurs nord-américains par rapport à leurs concurrents étrangers (Asie, Europe, ...) qui n'ont pas cette contrainte à 0.1 % de Mg.

En 2006, la NADCA (North American Die Casting Association) et l'Aluminium Association ont enregistrés un alliage avec 0.3 % de Mg sous l'appellation E380.1 et B383.1

L'auteur du papier, Brian Cochran (Wabash Alloy) prône une évolution des habitudes des fondeurs et des clients d'outre atlantique.

Source : Improved Mechanical Propreties from High Mg A380.1 & A383.1, Brian Cochran
              Die casting engineer, november 2008, p. 14-16