L’électrométallurgie est un terme utilisé pour les procédés qui raffinent ou purifient les métaux à l’aide de l’électricité. Il peut également s’agir d’un terme général désignant les procédés électriques utilisés pour plaquer un métal avec un autre à des fins décoratives ou de résistance à la corrosion. Le traitement des métaux à l’aide d’électricité n’est généralement pas la première étape de la purification des métaux, mais plutôt une étape ultérieure ou finale utilisée pour créer des métaux très purs pour d’autres processus industriels.
Le minerai brut extrait du sol peut contenir un métal précieux tel que l’or, le cuivre ou l’aluminium avec une grande quantité d’impuretés. Certains traitements peuvent être effectués en faisant fondre les minerais à haute température et en séparant les métaux recherchés. Ces processus donnent des métaux qui peuvent encore contenir un pourcentage indésirable de minéraux ou d’autres métaux. L’électrométallurgie peut être utilisée de plusieurs manières pour purifier ou séparer les produits restants.
L’électrolyse est un processus qui utilise un courant électrique traversant un bain à base d’eau, appelé cellule, pour séparer les molécules métalliques, ou ions, en une tige ou une plaque. Un circuit électrique se compose d’une charge positive et négative et d’un moyen pour le courant électrique de circuler entre elles. Lorsque deux électrodes chargées, appelées cathode et anode, sont placées dans la cellule, les ions métalliques se rassemblent sur l’une des électrodes. Un contrôle minutieux de la tension et du flux de courant peut créer des dépôts de métal très purs. Il s’agit d’un processus courant pour purifier le cuivre à partir de mélanges de cuivre moins purs.
Un autre procédé d’électrométallurgie est l’électroraffinage, qui utilise des courants électriques plus importants pour chauffer et fondre des minerais partiellement raffinés afin d’extraire les métaux. Il s’agit d’un procédé courant pour le raffinage de l’aluminium, appelé procédé Hall. Dans ce processus, l’oxyde d’aluminium partiellement raffiné est d’abord fabriqué à partir de minerai d’aluminium appelé bauxite. L’oxyde d’aluminium est ensuite mélangé à de la cryolite, un minéral composé de sodium, d’aluminium et de fluor, qui fond à une température beaucoup plus basse que l’oxyde d’aluminium. Lorsque le mélange est exposé à des courants électriques élevés, il fond et produit de l’aluminium pur.
La galvanoplastie est une technique d’électrométallurgie où un courant électrique est passé à travers un bain eau-acide contenant un mélange dissous de métal et d’autres minéraux. Un objet placé dans ce bain et chargé électriquement peut attirer les ions métalliques à sa surface, qui vont ensuite se plaquer ou se déposer en une fine couche sur l’objet. Il s’agit d’un processus courant pour créer des objets plaqués tels que des pièces chromées utilisées pour les automobiles, les motos et les appareils ménagers. Les métaux électrolytiques ont non seulement un attrait décoratif brillant, mais le chromage agit comme un revêtement résistant à la corrosion pour prolonger la durée de vie de la pièce.
Un autre procédé utilisé en électrométallurgie est le dépôt physique en phase vapeur. Ceci est similaire à la galvanoplastie, car un métal est déposé sur une autre surface. Le métal est vaporisé électriquement pour lui donner une charge électrique, et la surface à revêtir reçoit la charge opposée, ce qui provoque le dépôt d’une très fine couche de métal. Une chambre à vide où l’air est éliminé est généralement utilisée pour éliminer l’oxygène qui peut contaminer le produit. Le dépôt de vapeur est utilisé là où les solutions eau-acide peuvent endommager les pièces, comme dans certains circuits électriques. Il a également la capacité de former des couches très minces qui peuvent être utiles dans l’électronique et certains processus industriels.