L’Aluminium
C’est à l’Exposition universelle de 1855 qu’apparut, pour la première fois, un lingot de ce singulier 'silver white metal from clay', comme l’appelait sir Henry Roscoe, à l’Institution royale de Londres, — de l’argent extrait de l’argile. Il ne semble pas qu’alors l’aluminium ait frappé bien vivement l’attention du public. Lorsqu’il s’exhiba de nouveau à Londres en 1862, puis à Paris en 1867, sous forme d’ustensiles de toute sorte et d’objets d’orfèvrerie, il eut d’abord un succès de curiosité dû principalement à son extraordinaire légèreté. Puis, les difficultés de sa fabrication, le haut prix qui en était la conséquence, la trop facile altérabilité de son éclat, ombrageuse virginité souillée par le moindre mélange, le firent peu à peu abandonner par certains arts qui, au premier moment, y avaient cru trouver une nouvelle ressource. Son alliage avec le cuivre, ce qu’on appela le bronze d’aluminium, malgré de remarquables qualités de résistance et sa belle couleur d’or, eut lui-même quelque peine à se maintenir dans la pratique industrielle. Peut-être ne parlerait-on plus de l’aluminium, sauf dans les laboratoires, où sa place est toujours marquée, si sa jeune histoire ne se liait à celle des progrès de l’électricité, et si, grâce à ce nouvel agent, sa fabrication n’était devenue assez facile et assez économique pour permettre d’étendre considérablement le champ de ses applications, et faire renaître, un peu prématurément encore, les espérances qui l’avaient accueilli à ses débuts.
Espérances raisonnables, après tout, et fondées sur la base solide des considérations scientifiques les plus sérieuses. Pourquoi, en effet, ne pas compter beaucoup sur ce beau métal, en prévoir l’usage étendu, la substitution, en beaucoup de cas, aux autres métaux aujourd’hui à la disposition de l’humanité, lorsqu’on pourra aisément et à bas prix l’extraire des nombreux minerais qui le recèlent ?
Soit qu’elle se présente sous l’humble aspect de cette terre aux couleurs variant du jaune au brun, dont sont formés nos champs eux-mêmes, soit que, plus pure, elle devienne ce kaolin, au blanc immaculé, dont on fait la porcelaine, l’argile n’est autre chose qu’une combinaison de silice, d’alumine, d’un peu d’eau et de quelques autres corps étrangers en proportions variables. De cette terre, vulgaire à force d’être abondante, qui forme approximativement la moitié de l’écorce du globe, le poids se répartit à peu près également entre la silice, matière même du cristal de roche, et l’alumine, et celle-ci à son tour, sous sa terreuse apparence, n’est autre chose que l’aluminium oxydé. Ce métal constitue ainsi à peu près la sixième partie du sol que nous foulons aux pieds.
Le plus abondant, il est en même temps de tous les métaux celui qui est le plus près de nous. Dans l’énorme bouillonnement de cette masse fluide et incandescente qui devait plus tard devenir le globe terrestre, les élémens, d’abord confondus, se sont graduellement superposés par ordre de densité. Les plus lourds, tendant vers le centre, se concentraient dans les profondeurs, tandis qu’au contraire les plus légers, et plus que tous les autres, les composés à base d’alumine, gagnaient la périphérie. Solidifiée d’abord par l’effet graduel du refroidissement, cette première couche flotta longtemps, à la manière d’une scorie, sur l’immense bain des minéraux plus denses, encore tenus en fusion. Lorsque, la température baissant, la vie devint possible, c’est sur cette écume légère, décidément solidifiée, qu’apparurent d’abord les premiers organismes.
L’alumine et, par conséquent, son principal composant, l’aluminium, est donc sous nos pieds, pour ainsi dire. À chaque pas, presqu’en tous lieux, nous trouvons cette argile, qui, à la rigueur, pourrait en être le minerai. Rares et éparses dans la masse, des gemmes précieuses s’y rencontrent, émeraudes, améthystes, saphirs, rubis, topazes, qui ne sont elles-mêmes que de l’alumine, à peu près pure dans les genres corindons, alliée à un peu de magnésie ou de chaux dans les spinelles ou les rubis balais. Tels, formés en apparence du même limon que les autres mortels, mais brillant d’un autre éclat, apparaissent au sein de l’humaine multitude les natures d’élite, les hommes de génie.
Cependant les âges se sont écoulés, les civilisations se sont suivies ; à la pierre taillée a succédé le bronze ou mieux l’airain, si ce n’est plutôt le cuivre pur, comme le démontrait, il y a quelques jours, à l’Académie des Sciences, le savant M. Berthelot. À son tour apparaît le métal de la période historique, le fer, qui semble être l’agent nécessaire du progrès des sociétés. Et cependant cet autre métal, plus abondamment épandu que tout autre dans le sol sur lequel elle vit, l’humanité, jusqu’aujourd’hui, pour ainsi dire, en a ignoré non-seulement l’usage, mais même l’existence. Comment cela a-t-il pu se faire ? Pour le dire, une explication préliminaire, un peu aride, peut-être, mais inévitable, est nécessaire.
Il n’y a pas encore cent ans, la fureur jacobine faisait tomber la tête de Lavoisier, et jusqu’à lui les hommes n’avaient pas distingué dans la nature plus de six à sept métaux, mis à leur disposition par le hasard lointain d’une découverte imprévue. Pour les prédécesseurs de Lavoisier, encore imprégnés de conceptions alchimistes, ces quelques métaux étaient doués d’un principe subtil ; terre inflammable, disait Bêcher de Spire ; phlogistique, l’appelait Stahl, le médecin du roi de Prusse. Chauffés dans l’air, soumis à l’action de l’humidité, ces métaux perdaient, croyait-on, ce phlogistique mystérieux et avec lui leurs qualités essentielles ; plus de sonorité, plus d’éclat, plus de ténacité ; ce n’étaient plus, disait-on avec une nuance de mépris, que des chaux métalliques, des terres friables et inutiles, se confondant avec le reste de ces matériaux hétérogènes, mal connus, dont le mélange formait la Terre, l’un des quatre élémens d’Aristote.
Lavoisier dissipe ces profondes ignorances. Soumis à l’action du feu, le métal, en effet se transforme. Est-ce en perdant ce phlogistique, cet ens rationis que personne n’a jamais ni vu ni pesé ? Non ; le phlogistique n’existe pas. Le métal chauffé ne perd rien : il s’unit, au contraire, à cet élément de l’air, propre à entretenir la combustion, que Priestley, qui venait de le découvrir, appelait l’air vital, qui reçut ensuite, en 1778, de Lavoisier lui-même, le nom d’oxygène. Dans le composé qui résulte de cette union, dans cette chaux métallique, qui va tout à l’heure s’appeler un oxyde, on retrouve rigoureusement le poids des deux élémens constituans, et l’analyse les restitue avec tous leurs caractères distinctifs, avec leur absolue personnalité. La notion fondamentale des corps simples jaillit, comme un lumineux corollaire, des recherches et des méditations de l’illustre novateur. Ce sont ceux qui, soumis à l’épreuve de toutes les forces de désagrégation dont l’homme peut disposer, y résistent, se retrouvent toujours les mêmes, indestructibles, indécomposables. Lavoisier leur imprime le caractère d’une individualité propre. Ils sont aujourd’hui au nombre de soixante. Sous le régime des lois de l’affinité, ils s’unissent et se combinent deux à deux, non au hasard, mais dans des proportions déterminées. À leur tour, observant les mêmes lois, deux corps ainsi composés peuvent s’unir entre eux. Ainsi toutes les combinaisons chimiques sont binaires : tel est le trait caractéristique de cette grande théorie du dualisme que Lavoisier eut l’impérissable gloire de fonder pour toujours. Grandiose dans sa simplicité, elle fournit aussitôt, pour s’expliquer, le principe de cette langue chimique, d’une précision si lumineuse, qui, en facilitant la compréhension des phénomènes et la généralisation de leurs lois, a multiplié l’essor et la fécondité des recherches.
L’oxygène avec le métal donne l’oxyde ; uni aux corps simples non métalliques, comme le soufre, par exemple, l’oxygène engendre un acide : et la combinaison de ces deux composés binaires, l’acide avec l’oxyde, s’appelle un sel. Un corps simple peut déplacer l’un des élémens d’un composé binaire, se substituer à lui. Jamais un corps simple ne s’unit à un composé binaire. Et alors, si les terres, chaux, magnésie, alumine, si les alcalis, soude, potasse, peuvent, en s’unissant aux acides, former des sels, c’est que ce sont eux-mêmes des composés binaires ; ce sont des oxydes : intuition de génie qui devinait ainsi, sous leur grossière métempsycose, l’individualité de ces métaux encore inconnus qu’on ne devait découvrir que longtemps après Lavoisier, au prix de savantes recherches et de laborieuses tentatives.
Les minerais des métaux connus dès les premiers âges de l’humanité, le cuivre, l’étain, le fer, sous l’influence de la chaleur cédaient aisément leur oxygène au carbone, se laissaient réduire par lui : le métal était isolé. Mais les alcalis, les terres, résistaient à l’action de ces deux agens, les seuls connus de l’ancienne métallurgie. Pourquoi cette différence ? Pourquoi le charbon, efficace réducteur des uns, était-il impuissant sur les autres ? Pourquoi s’emparait-il de l’oxygène des premiers, et ne parvenait-il pas à dissocier les élémens des alcalis ? C’est que ces combinaisons ne sont pas l’œuvre d’un aveugle et morne hasard. Une loi très nette y présidé. Entre ces élémens primordiaux de l’inerte matière, l’affinité, une des formes sans doute de l’universelle attraction, agit, qui les pousse à se chercher, à s’unir, à former des combinaisons dans lesquelles chacun s’oublie et disparaît, faisant place à un composé qui a son individualité propre, ses qualités personnelles. Mais toutes ces unions ne sont pas durables : le carbone, nous l’avons vu, détruit celles que l’oxygène avait, au sein des formations géologiques, contractées avec le fer et les autres métaux usuels ; il ne peut rien ni sur les terres ni sur les alcalis ; l’hydrogène prend aux côtés du chlore ou de l’iode la place que cherchait à y occuper l’oxygène ; le soufre refuse de s’unir à l’azote.
M. Berthelot, qui ne le cède pas à ses illustres devanciers, a, en créant la thermo-chimie, donné la formule précise, indiqué le pourquoi des unions et des divorces de ce monde insensible où l’amour s’appelle affinité. Plus les affinités de deux corps sont vives, plus ils se sentent l’un pour l’autre d’attraits, plus aussi est ardente la chaleur qui se manifeste au moment où se consomme leur union.
Dressant par ordre croissant d’intensité le tableau des chaleurs dégagées dans les diverses combinaisons, l’illustre savant a établi cette loi expérimentale si féconde et si conforme aux plus hautes inductions de la philosophie naturelle : Les composés qui se produisent avec le plus grand dégagement de chaleur tendent à se former de préférence aux autres. La combinaison du carbone avec l’oxygène développe deux fois plus de chaleur que celle qui a donné naissance à l’oxyde de fer ; mis en présence de cet oxyde dans des conditions de température convenables au développement de leurs affinités, le carbone lui enlèvera son oxygène. En revanche, ce puissant réducteur sera sans action sur l’oxyde d’aluminium, l’alumine, dont la chaleur de formation est supérieure à celle des produits oxygénés du carbone. C’est la raison pour laquelle les longs siècles qui ont précédé celui-ci ont connu le fer, ont ignoré l’aluminium. Le carbone, seule ressource de leur métallurgie, efficace à faire sortir le fer de ses combinaisons avec l’oxygène, était sans action sur les argiles qui recelaient le léger métal. Le carbone était plus impuissant encore sur la soude et la potasse, et presque aussi longtemps que l’aluminium, les métaux de ces alcalis restèrent ignorés et, partant, inutiles. En 1807, Humphrey Davy soumet les alcalis à l’action d’une pile électrique, puissante pour l’époque : à l’électrode négative apparaissent des grains d’une couleur grisâtre. Les métaux alcalins, le potassium, le sodium, étaient découverts au moment même où, sur le Niémen, les maîtres du monde s’entendaient pour lui donner une paix, moins durable, hélas ! que les conquêtes de la science. Cependant, la magnésie, l’alumine, résistent encore. La science pour les vaincre prend un détour. Œrsted convertit ces intraitables oxydes en chlorures anhydres, et Woehler, à son tour, a la gloire de décomposer ceux-ci en les mettant en présence du potassium. L’intuition du savant suédois n’avait pas été vaine. Le potassium avait bien, en effet, pour le chlore, une affinité supérieure à celle de ces métaux terreux, jusque-là réfractaires à toute tentative. Entre le chlorure d’aluminium et le potassium la réaction s’opère : le métal alcalin s’empare du chlore, devient un chlorure à son tour, tandis qu’au fond du creuset, l’aluminium, sortant de la combinaison qui le voilait, pour ainsi dire, apparaît enfin dans sa métallique nudité.
Tout n’était pas fait d’ailleurs avec la découverte de Woehler. Une poussière grisâtre, quelques globules, dont les plus volumineux étaient gros comme des têtes d’épingle, c’est tout ce qu’il avait pu obtenir. Aussi, malgré la perspicacité que donne l’habitude de la recherche aux esprits vraiment scientifiques, n’avait-il pu que déterminer incomplètement, et même, sur certains points, fort inexactement, les propriétés les plus essentielles du nouveau métal. Ce sont les beaux travaux d’Henri Sainte-Claire Deville qui ont mis en valeur la découverte de l’aluminium.
Henri Sainte-Claire Deville est une des belles figures de notre temps, qui a vu peu d’existences plus dignement remplies. Dévoué à la science, trouvant son bonheur à explorer ces divines régions du savoir aux limites infiniment lointaines, ne reculant devant aucune des conséquences de la vérité scientifique, il fut en même temps de ceux chez qui, suivant la profonde parole de Pascal, le cœur a ses raisons, et ces raisons lui suffisaient à concilier, dans la sereine intimité de sa pensée, la science avec la foi. On peut dire de lui ce qu’il disait de Faraday : « La grandeur et la bonté de son caractère, la pureté inaltérable de sa vie scientifique, l’amour sincère du bien qu’il a toujours pratiqué avec l’ardeur et la vivacité de sa nature, toutes ces qualités et toutes ces vertus, qui se peignent sur ses traits animés et sympathiques ont exercé sur ses contemporains une attraction à laquelle personne ne résistait[1]. »
Dans son cher laboratoire de l’École normale, à quelques pas de celui où Pasteur poursuivait ses admirables recherches sur les fermens, Henri Sainte-Claire Deville s’était lait cette vie studieuse du savant, rendue si douce et si facile, — il le disait lui-même, — par l’éloignement des hommes et de leurs débats intéressés. Bienveillant aux hardiesses, sévère aux idées fausses, Sainte-Claire Deville pratiquait la plus large tolérance. Il ignorait la jalousie, dit Jean-Baptiste Dumas, dans l’admirable éloge qu’il a fait de celui qui fut son élève et son émule. Il était étranger à l’envie. Dans sa notice sur M. de Senarmont, M. Joseph Bertrand raconte à ce propos une anecdote caractéristique. Elle est connue peut-être de quelques lecteurs : je ne résiste cependant pas au plaisir de la citer, car elle met en lumière le noble souci de sincérité de ces âmes pures, leur scrupuleuse probité scientifique.
« Un jour, dit M. Joseph Bertrand, c’était en 1856, dans le laboratoire de l’École normale, Sénarmont avait suivi avec une curiosité émue la cristallisation si intéressante et si ingénieusement obtenue du silicium. Henri Sainte-Claire Deville, heureux de son invention, courant à son goniomètre, trouve un angle de cristal égal à 71°30’ et s’écrie, plein de joie : « Il appartient au système régulier, c’est un diamant de silicium ! » Sénarmont répète la mesure, trouve à peu près le même angle, mais conserve quelques doutes. Il emporte le précieux cristal et revient le lendemain : « Vous vous êtes trompé, dit-il, c’est un rhomboèdre dont un angle est égal accidentellement à un de ceux du système régulier. » Puis il montre des facettes incompatibles avec une cristallisation semblable à celle du diamant. Deville s’incline devant une autorité incontestée ; il communique sa découverte à l’Académie des Sciences, rend compte de ses premières illusions et des judicieuses critiques qui l’y ont fait renoncer. À peine le compte-rendu est-il imprimé, qu’il voit accourir Sénarmont, très sérieusement mécontent : « Pour qui me prenez-vous ? dit-il. Si je viens dans votre laboratoire et si j’y suis admis à tout voir et à tout manier, croyez-vous que ce soit pour vous imposer un collaborateur et attacher mon nom à vos découvertes ? Je suis très mécontent que vous m’ayez cité ; si vous recommencez, je n’y reviendrai plus. » À quelques jours de là, on refait l’expérience. Sénarmont examine les cristaux et y découvre un octaèdre. Le doute n’était plus possible, la nature était prise sur le fait : « Vous aviez raison, dit-il, à Sainte-Claire Deville, mes facettes provenaient du groupement de plusieurs cristaux ; j’aurais dû le deviner, je suis bien aise que vous m’ayez cité, j’ai ce que je mérite, cela fait mon compte. » Vous reconnaissez donc, lui dit Deville, que loyalement je devais publier l’observation des facettes sous votre nom ? — Eh bien ! oui, répond Sénarmont. Vous êtes un brave homme… Et moi aussi. — Et ils s’embrassèrent[2]. »
C’est d’abord là, dans ce laboratoire de l’École normale, que Sainte-Claire Deville reprit en 1854 l’expérience décisive de Woehler. — Au potassium, rare, coûteux, d’un maniement difficile et quelquefois dangereux, Deville parvient, dans la préparation de l’aluminium, à substituer le sodium, qu’il venait de trouver le moyen d’extraire facilement et économiquement du sel marin. En outre, au lieu de partir de l’argile, ce qui exigeait une préalable séparation de la silice et de l’aluminium, Henri Sainte-Claire Deville a l’idée d’employer directement l’alumine hydratée, dont les gisemens considérables, situés dans l’Hérault, le Var, et surtout les Bouches-du-Rhône, auprès de la petite ville de Baux, voisine d’Arles, étaient exploités, depuis assez longtemps déjà, sous le nom de bauxite, pour la fabrication de l’alun. Des dispositifs ingénieux, qu’il imagine, lui permettent d’opérer sur des quantités considérables. — Sous l’action directe du chlore, un mélange de bauxite et de sel marin devient un chlorure double de sodium et d’aluminium ; l’addition à ce mélange, porté à la température de la fusion, d’une convenable quantité de sodium, en élimine l’aluminium, qui se réunit au fond du creuset. Une nouvelle fusion débarrasse le métal de la majeure partie des impuretés, donne à ses molécules un surcroît de cohésion, permet de le couler en lingots. — Tout cela n’allait pas sans grande dépense. Le budget de l’École normale, s’il est permis d’appeler d’un nom si gros les humbles ressources dont disposait alors la science, n’aurait pu suffire longtemps aux recherches de son maître de conférences. Prévenu de la situation, l’empereur Napoléon III, qui eut quelquefois d’intelligentes munificences, ouvrit sa cassette au savant. — C’est ainsi que les nouveaux procédés sortant du laboratoire purent s’essayer dans le domaine industriel. L’année suivante, le 18 juin 1855, Jean-Baptiste Dumas présentait à l’Académie des Sciences[3] le premier lingot d’aluminium, fabriqué dans la petite usine de Javel.
On pouvait dès lors l’étudier à l’aise, en déterminer exactement les propriétés physiques et chimiques. D’un blanc d’argent, le nouveau métal n’est un peu altérable à l’air, qui en ternit alors l’éclat sous une légère patine bleuissante, que lorsqu’il contient quelques atomes de fer ; — ce qui, il est vrai, arrive souvent, la bauxite étant très ferrugineuse. Sa qualité principale, celle qui a surtout attiré l’attention, et celle aussi qui justifierait son emploi, dans la plupart des applications industrielles, c’est son extrême légèreté. Sa densité varie, en effet, de 2,56, quand il est simplement fondu, à 2,71, quand le laminoir, comprimant sa masse, en rapproche les molécules. En moyenne, on admet aujourd’hui le chiffre de 2,60. Cela signifie qu’il pèse seulement deux fois et demie plus que l’eau. L’acier est près de trois fois plus lourd, et le cuivre trois fois et demie. L’argent pèse quatre fois plus, et l’or tout près de huit fois. — Ce qui revient à dire qu’avec un kilogramme d’aluminium, on peut fabriquer quatre fois plus d’objets qu’avec le même poids d’argent. — Dans bien des cas, la substitution d’un métal à l’autre peut d’ailleurs se faire sans inconvéniens. S’il n’est pas tout à fait aussi dur que l’or et l’argent, l’aluminium en a la malléabilité et la ductilité ; il se laisse mettre par le battage en minces pellicules, que le moindre souffle fait voltiger, avec lesquelles on pourrait aussi bien aluminer que dorer. On l’étiré en fils plus minces qu’un cheveu, assez solides cependant et assez souples pour que la navette puisse les unir à la soie. Moins fusible que le zinc qui fond à 600°, il l’est plus que l’argent ; aisément donc il peut être fondu et moulé. Sa sonorité est remarquable, et cette qualité, jointe à celle de sa fusibilité, semblait en indiquer l’emploi pour la fabrication des cloches. On n’y est pas parvenu encore : sous les chocs du battant, le métal promptement s’écrouit et devient cassant. On s’est consolé de cet insuccès en fabriquant des diapasons en aluminium, dont les artistes, paraît-il, sont satisfaits. Faraday, cependant, au dire de sir Henry Roscoe, faisant vibrer un barreau d’aluminium, avait perçu deux sons d’inégale intensité, dont les ondes se superposaient sans se confondre. — À un autre point de vue, les sulfures qui, comme l’on sait, noircissent si facilement l’argent, sont sans action sur l’aluminium. — Également insensible aux sécrétions organiques, il se prête à la confection de certains appareils de chirurgie. On en a fait ces tubes ingénieux qui permettent aux malheureux opérés de la trachéotomie de respirer encore, et depuis longtemps les dentistes américains l’utilisent pour la construction de leurs discrets appareils. Il se prête également à la confection de la vaisselle et d’une aristocratique batterie de cuisine ; dans ces circonstances, sa grande chaleur spécifique, qui se manifeste par un refroidissement très lent, en fait apprécier l’emploi. — Sa conductibilité, soit pour la chaleur, soit pour l’électricité, semble aussi lui réserver un assez bel avenir. — On sait que les corps se laissent plus ou moins facilement traverser par la chaleur, — qu’ils sont, pour employer le vocabulaire des physiciens, plus ou moins bons conducteurs. Les matières organiques sont en général mauvaises conductrices, — et, comme l’aurait pu dire le candide auteur des Harmonies de la Nature, — c’est fort heureux, car si les tissus qui composent le corps humain laissaient facilement aller et venir la chaleur à travers leurs pores, la moindre variation de la température extérieure se ferait sentir jusqu’aux organes essentiels dont on connaît l’extrême susceptibilité, et nous péririons vingt fois par jour, tantôt de chaud, tantôt de froid. — Le bois est mauvais conducteur, ce qui permet de tenir entre les doigts une allumette en feu jusqu’à ce qu’elle soit presque entièrement consumée. L’eau conduit -mal la chaleur et l’air encore moins. De récentes expériences semblent démontrer que la chaleur ne circule pas dans le vide absolu ; et si l’astre bienfaisant, centre de notre système planétaire, parvient à faire arriver jusqu’à nous quelques rayons vivifians, c’est qu’entre lui et notre terre, l’immensité de l’espace est remplie de ce fluide hypothétique, subtil, impondérable, qui s’appelle l’éther. Les métaux, au contraire, sont tous bons conducteurs du calorique. On serait peut être tenté de dire que, la chaleur n’étant après tout qu’une vibration des molécules matérielles, la conductibilité dépend du rapprochement plus ou moins grand de ces molécules ; que la distance qui les sépare les unes des autres, très grande dans l’éther, grande encore dans l’air, moins grande dans l’eau, diminue dans les corps solides et y diminue de plus en plus, à mesure que l’on va d’un corps lourd à un autre plus lourd encore, ce qui conduirait à penser que la conductibilité est proportionnelle à la densité. Mais, en ces sortes de théories, il ne faut pas trop se presser de raisonner ; on risquerait de le faire avec l’imagination. Comme le dit Fontenelle, les vrais philosophes sont comme les éléphans qui, en marchant, ne posent jamais le second pied à terre que le premier ne soit bien affermi[4]. En fait, dans les métaux, la conductibilité et la densité ne vont pas toujours ensemble. L’aluminium, pour nous en tenir à notre sujet, plus léger et de beaucoup qu’aucun autre métal, est, en effet, moins bon conducteur que l’or ou l’argent ; mais il l’est presque autant que le cuivre, il l’est deux fois plus que le fer. La proportion est sensiblement la même s’il s’agit, au lieu de la chaleur, de livrer passage à l’électricité. — Il en résulte qu’un fil d’aluminium laissera dans le même temps s’écouler une quantité d’électricité double de celle qui pourrait circuler dans un fil de fer de même dimension ; ou, ce qui revient au même, qu’une quantité donnée d’électricité s’écoulera dans le même temps soit par un fil de fer d’une certaine grosseur, soit par un fil d’aluminium moitié moins gros, et pesant par conséquent près de six fois moins, puisqu’à dimensions égales, l’aluminium est près de trois fois moins lourd que le fer. C’est la substitution très probable dans un avenir prochain de l’aluminium au fer sur nos lignes télégraphiques, sans compter que l’inaltérabilité de l’aluminium dispensera de la galvanisation, nécessaire au contraire pour préserver le fer des influences atmosphériques.
Si, pour la conductibilité, l’aluminium l’emporte sur le fer et l’acier, il n’en est plus de même au point de vue de la ténacité. Cette qualité peut se définir la résistance aux divers efforts, arrachement, flexion, torsion, qui tendent à rompre le métal, à en dissocier en un certain point les molécules. À volume égal, l’aluminium et la fonte de fer ont à peu près la même force de résistance à ces diverses actions. Celle du cuivre n’est pas tout à fait double, mais celle du fer est plus de trois fois plus grande, et celle de l’acier, cinq fois environ. Le chemin de fer du Midi traverse la Gironde à Bordeaux, sur un pont en fer. Imaginons pour un instant qu’à ce métal on ait voulu substituer l’aluminium, — en admettant toutefois qu’on ait pu s’en procurer une quantité suffisante. — Pour donner au pont la résistance qu’il a actuellement, et qui lui est indispensable, pour lui conserver ce qu’on peut appeler son coefficient de sécurité, il eût fallu tripler le volume de toutes les pièces qui le composent, en augmenter toutes les dimensions. Il n’eût pas, il est vrai, été plus lourd qu’il n’est aujourd’hui, mais il aurait eu un aspect pour le moins singulier, et la substitution d’un métal à l’autre, en écartant pour un instant la question de prix, n’eût dans ce cas présenté aucun avantage. Mais, dans une foule d’autres circonstances, la question d’une plus ou moins grande résistance est sans intérêt, et les autres qualités de l’aluminium, ductilité, conductibilité, légèreté, surtout, peuvent être des raisons prédominantes pour l’employer. C’est la question de prix qui jusqu’ici en a limité l’usage. C’est là une loi générale. Lorsque vers la fin du xviir9 siècle on apporta d’Amérique cette blanche laine végétale, dont on apprenaît à peine sur les rives du Mississipi à récolter les ondoyans flocons, les premiers tissus qui en furent faits furent regardés comme des raretés, dignes d’être offertes à une reine ; il n’est aujourd’hui si humble prolétaire qui n’emploie à mille usages divers ces mêmes tissus de coton. Il en sera de même pour l’aluminium. Quand il ne coûtera pas plus cher que le fer, on lui trouvera une foule d’emplois utiles et nouveaux, auxquels on ne songe même point aujourd’hui. Dès maintenant, il est beaucoup plus répandu et utilisé qu’au moment où Sainte-Claire Deville en fondait les premiers lingots dans la petite usine de Javel : mais aussi est-il beaucoup moins cher. En 1856, le kilogramme en coûtait 900 francs ; l’année suivante, Sainte-Claire Deville en transportait la fabrication à la Glacière, où les opérations pouvaient s’exécuter d’une façon continue. Le prix en tombait à 300 francs. Mais l’aluminium ne fit qu’une halte sur les sommets de la Glacière. Un an après, l’usine était à Salindres, près d’Alais, avec le combustible et la bauxite à portée. L’économie qui résulte de cette nouvelle situation, l’emploi en petite quantité, et à titre, pour ainsi dire, de fondant, d’un nouveau minerai d’aluminium, la cryolite, qu’on venait de découvrir au Groenland, font rapidement baisser le prix du métal. Il n’était plus que de 90 francs en 1883.
C’est vers ce moment que se créèrent en Angleterre plusieurs fabriques d’aluminium. On continuait à y appliquer les procédés de Sainte-Claire Deville, non toutefois sans les améliorer de façon à les rendre plus économiques. Ainsi, la production de 100 kilos d’aluminium exigeait près de 300 kilos de sodium, qui continuait à coûter de 12 à 13 francs le kilo. M. Castner, à Oldbury, près de Birmingham, emploie un nouveau mode de préparation de ce dernier métal, qui permet d’en baisser le prix à 3 francs. Celui de l’aluminium descend à 50 francs. L’année suivante, C. Netto, à l’usine de Wallsend, dans le voisinage de Newcastle-on-Tyne, imagine, sur du charbon de bois porté à l’incandescence dans une cornue en fer, de projeter à l’état de pulvérisation la soude caustique préalablement fondue. Il obtient ainsi directement le sodium. L’économie du procédé en abaisse le prix à 1 fr. 25, et, comme précédemment, par voie de conséquence, celui de l’aluminium descend à 35 ou 36 francs.
Il semblait difficile aux procédés chimiques jusque-là employés d’aller beaucoup plus avant dans la voie des améliorations économiques, et la métallurgie de l’aluminium ne promettait aux arts qu’un produit d’un emploi d’autant plus restreint qu’il aurait été plus coûteux. Depuis quelques années, l’électricité a donné un nouvel essor à cette fabrication. Maniée par des mains habiles et persévérantes, elle permet d’entrevoir, avec une plus grande facilité dans les moyens de production, la possibilité d’obtenir un métal à la fois plus pur, plus abondant et d’un prix de moins en moins élevé.
C’est au moment à peu près où Lavoisier allait mourir, que Volta révélait au monde la pile électrique. Vingt-cinq ans après, Ampère avec l’électro-aimant, et ensuite Faraday, avec la machine d’induction, apportaient à la science électrique les élémens des merveilleux progrès qu’elle a accomplis dans ce siècle. Les applications en vont chaque jour se développant, suivant pas à pas la théorie, la devançant quelquefois.
L’électricité est une force aujourd’hui domestiquée, si l’on peut s’exprimer ainsi : docile et soumise, elle se fractionne en quantités connues, se canalise et se distribue, comme on pourrait faire de tout fluide, eau, vapeur, gaz ou air. Chacun de ses effets se mesure au moyen d’unités auxquelles les électriciens, dans leur congrès de 1881, ont eu l’heureuse inspiration de donner, en témoignage de reconnaissance, les noms mêmes des illustres créateurs de leur science. Le nom d’un savant allemand, dont la paisible existence vouée à l’étude est sans histoire, comme celle des peuples heureux, le docteur Ohm, ce nom est celui par lequel on désigne l’unité qui mesure la résistance que le courant électrique rencontre dans son mouvement à travers les fils conducteurs. L’ampère mesure l’intensité de ce courant ; et l’instrument sur lequel s’enregistre cette intensité, sorte de boussole dont l’aiguille aimantée se dévie d’un angle d’autant plus grand que le courant qui la traverse est plus intense, ne s’appelle plus aujourd’hui galvanomètre. C’est un ampèremètre. À Aloïsio Galvani reste l’honneur de donner son nom à l’une des applications les plus importantes de l’électricité. Aussi bien, dans cette découverte d’immense conséquence qu’il dut plus au hasard qu’à sa propre pénétration, le médecin bolonais n’avait-il pas deviné le courant électrique qui en était l’essentiel. Volta, au contraire, sut comprendre les causes des contractions musculaires de cette grenouille, désormais vouée à l’histoire, que Galvani suspendait par un fil de cuivre au treillage de zinc de sa fenêtre. L’unité de force électromotrice s’appellera désormais le volt. À leur tour, Joule, Coulomb, Faraday, donneront leurs noms aux unités qui mesurent l’effet calorifique des courans, la quantité d’électricité par eux débitée, la capacité des condensateurs, sortes de réservoirs dans lesquels s’emmagasine et s’accumule l’électricité d’un courant, comme dans un bassin l’eau d’une source.
Davy avait pu, au moyen du courant électrique, décomposer les métaux alcalins, et ses célèbres expériences sont le point de départ de ce qu’on a appelé l’électrolyse, c’est-à-dire la séparation au moyen de l’électricité des élémens d’un corps composé. Mais pour Davy, comme plus tard pour Sainte-Claire Deville, pour Bunsen et pour d’autres encore, l’unique source d’énergie électrique, c’était la pile.
Suffisant à décomposer dans leurs dissolutions certains sels métalliques et à en transporter le métal à un pôle, le courant de la pile a été ainsi utilisé depuis près de soixante ans dans la grande industrie de la galvanoplastie, arrivée aujourd’hui à un développement peu commun. Au moment de l’Exposition universelle de 1889, la célèbre maison Christofle avait employé 275,000 kilogrammes d’argent. À raison d’un dépôt de 3 grammes par décimètre carré, les surfaces ainsi couvertes ont ensemble une étendue de près de 92 hectares.
Mais il eût été difficile et, en tout cas, fort coûteux, d’accroître la puissance de la pile, de façon à vaincre les affinités particulièrement énergiques des sels alcalins et terreux. C’est pour ce motif que les tentatives faites pour réaliser par l’électrolyse la décomposition des sels d’alumine en dissolution ne donnèrent pas de résultat digne d’être noté. Aujourd’hui, où, grâce à l’électro-aimant et à l’induction, le travail mécanique se transforme en énergie électrique, il n’y a plus d’autres limites à la puissance de celle-là que la puissance même des moteurs, chutes d’eau, appareils à vapeur ou autres, dont on peut disposer pour mouvoir les machines dynamos. Les courans qui s’y développent, propres à devenir lumière ou force, se distribuent suivant tel fractionnement que l’on veut.
C’est quelquefois aussi sous forme de calorique que se fait l’utilisation de l’énergie électrique. L’arc voltaïque, cette flamme, qui, éblouissante, jaillit et se maintient entre les deux pôles suffisamment rapprochés d’un courant, en est l’ordinaire et cependant toujours imposante manifestation. Sa température est la plus haute que l’homme puisse produire. D’après les dernières mesures, elle dépasse celle de 3,000° centigrades, à laquelle le charbon lui-même se volatilise. C’est d’abord sous cette forme que, grâce aux ingénieux creusets de Siemens, on a utilisé l’électricité, dans cette branche très récente de l’industrie scientifique qu’on appelle l’électro-métallurgie.
Au sein d’un mélange de minerai pulvérulent et de charbon, on fait agir la flamme d’un arc voltaïque. Les minerais entrent en fusion. Il se produit un de ces phénomènes de dissociation dont Sainte-Claire Deville, d’une façon si brillante, a établi les lois. Le métal sort, fluide, limpide et brillant, de sa combinaison. Mais c’est là l’effet maximum, celui qui exige le plus grand effort, sans donner toujours le rendement le plus avantageux. On s’approche davantage de celui-ci, en faisant agir l’arc voltaïque non plus dans un mélange pulvérulent, mais dans un bain de matières minérales, préalablement amenées à l’état de fusion ignée. Les phénomènes qui se produisent alors, à la fois calorifiques et chimiques, sont complexes. Ce n’était pas un motif pour embarrasser cette jeune science, ardente à se porter en avant, qui s’empare d’abord des faits, sauf à laisser à l’avenir le soin de les expliquer.
Des usines importantes se sont établies pour obtenir par ce procédé, soit l’aluminium pur, soit ses alliages avec d’autres métaux, principalement le fer et le cuivre. C’est par des procédés de ce genre que la Pittsburg réduction C° transforme en aluminium à peu près chimiquement pur les bauxites et les corindons grossiers dont on a découvert des amas importans dans la partie septentrionale des États-Unis. L’usine de Neuhausen utilise une partie de la belle chute du Rhin, à Schaffhouse, à la mise en mouvement de puissantes turbines actionnant directement des dynamos, dont l’électricité est employée à la production de l’aluminium et de ses alliages. L’Angleterre, l’Allemagne, ont également vu se créer des centres importans de fabrication. Il en existe plusieurs en France ; l’usine de Froges, dans la Drôme, est particulièrement intéressante. À celle plus récente encore de Saint-Michel, sur la Valloirette, petit affluent de cette pittoresque rivière de l’Arc, qui traverse Saint-Jean-de-Maurienne, 3,500 litres d’eau tombant, à chaque seconde, d’une hauteur de 133 mètres, donnent une puissance de plus de 6,000 chevaux-vapeur, qui, transformés en énergie électrique, sont utilisés principalement à la production de l’aluminium et de ses alliages, par les procédés, très nouveaux encore, mais très scientifiquement étudiés, de l’électrolyse par fusion ignée.
Ces nouvelles méthodes, encore susceptibles de perfectionnemens, procurent dans le traitement des minerais une économie considérable sur les anciens procédés purement chimiques. Dans l’un et dans l’autre cas, c’est, en somme, la chaleur qu’on fait intervenir. Mais combien elle est mieux utilisée dans les creusets électriques que dans ces fourneaux d’autrefois, soumis à tant de causes de refroidissement ! 400 grammes de charbon au plus brûlés dans le foyer d’une machine à vapeur qui actionnerait une dynamo suffisent à la production de l’énergie électrique, qui, dans un électrolyte fondu, isole 1 kilogramme d’aluminium. Il en fallait plus de vingt fois autant dans l’ancien procédé chimique. Cette meilleure utilisation du calorique, jointe à une plus grande perfection dans l’aménagement et l’outillage des usines, a eu un résultat économique important. Le prix de l’aluminium n’a cessé de s’abaisser. Il y a quelques mois, il n’était plus que de 4 francs le kilogramme. On peut prévoir qu’il sera prochainement à 2 fr. 50 ou même 2 fr., — et ce ne sera pas le dernier mot. — Ce serait lui assurer un débouché commercial important. Il s’en produit actuellement dans le monde entier 1,400 à 1,800 kilogrammes par jour à peine. On en aura dix fois, cent fois plus, — car la matière première ne manque pas, — lorsque son prix permettra de le substituer, dans une foule d’usages, au fer et au cuivre.
Ses alliages tiennent dès aujourd’hui une grande place dans la pratique industrielle. Les bronzes et les laitons d’aluminium, plus légers, plus tenaces et plus résistans que le cuivre même, conduisant mieux que lui la chaleur et l’électricité, le remplaceront quelque jour. C’est également vers la production des alliages avec la fonte de fer que tendent les nouvelles usines. Les forges les leur demandent pour l’affinage de la fonte et de l’acier.
La métallurgie du fer est aujourd’hui une science autant qu’une industrie. L’enseignement de notre grande École des mines, illustrée par les Berthier, les Rivot, les Grüner et leurs successeurs, a chassé l’empirisme et donné comme guide aux opérations du maître de forge les indications précises d’une rigoureuse analyse. C’est un hommage qu’on lui rend dans la patrie de Bessemer aussi bien que sur le continent, et il convient de saisir avec empressement l’occasion de le noter ici. Grâce à cet enseignement, la propension aciéreuse, cette prétendue qualité mystérieuse, spéciale à certains minerais, est allée rejoindre dans les limbes l’action catalytique, l’horreur de la nature pour le vide, tous ces mots aussi dépourvus de sens que la vertu dormitive de l’opium et auxquels s’applique si bien le mot : « Ils ne servent qu’à couvrir l’ignorance de ceux qui les inventent. »
Ainsi instruit par l’analyse et de la composition exacte des élémens qui entrent dans le lit de fusion et de celle des produits à tous les momens de l’opération, le métallurgiste détermine à coup sûr ce qu’il faut éliminer, ce qu’il faut ajouter pour donner à la fonte la qualité requise pour l’emploi qu’on en veut faire. Ce métal sera-t-il Dieu, table ou cuvette ? Sera-t-il obus ou bien cuirasse ? Quelques centièmes d’alliage en décideront. Un peu de chrome rend incassables les projectiles de l’artillerie ; le nickel, heureusement, ajoute aux blindages un surcroît de résistance. Introduite à propos dans le convertisseur Bessemer ou le four Martin, une petite proportion d’alliage de fonte et d’aluminium communique au métal en fusion une fluidité qui facilite le dégagement des gaz qui, autrement, resteraient emprisonnés dans le bain métallique, produisant dans le métal ces soufflures que les Anglais appellent blow-holes, et qui, surtout dans les pièces volumineuses, nuisent à l’homogénéité et à la résistance. Ces utiles alliages, connus sous les noms de metal mitis, de ferro-aluminium, ont, comme bien d’autres produits, obtenu les honneurs de la persécution douanière. On en a surélevé artificiellement le prix, en les frappant de droits élevés, au préjudice des industries métallurgiques auxquelles ils deviennent chaque jour plus indispensables.
Quant au métal pur, on lui trouve chaque jour une nouvelle utilité : moins employé dans l’orfèvrerie, il l’est davantage dans les rangs plus modestes de la vaisselle et de la batterie de cuisine. Aux États-Unis et en Allemagne, on l’introduit, à titre d’essai tout au moins, dans l’équipement du soldat. Son alliage avec le titane, métal assez rare, dont notre colonie de la Réunion possède d’importans gisemens, est très dur, très résistant, tout en restant fort léger. N’en pourrait-on pas faire des pioches, des baïonnettes, des sabres, des gamelles, qui chargeraient moins nos pauvres petits hoplites ? L’armée russe essaie des horse shoe en aluminium, et les chevaux des dragons finnois, sur lesquels se fait l’expérience, y gagnent, paraît-il, une sensible rapidité d’allures. Il s’introduit aussi dans les machines, pour alléger le poids mort de certaines pièces, — particulier avantage pour la navigation aérienne, et aussi pour les vélocipèdes. On a vu sur le lac de Genève évoluer un petit canot entièrement en aluminium, coque et machine, et peut-être y a-t-il là une ressource pour les hardis explorateurs des fleuves, aux multiples rapides, du continent africain. On parle d’en faire des aérostats, et les Américains annoncent que l’un des clous, — pour parler le langage courant, — de l’exposition de Chicago sera une maison de seize étages entièrement en aluminium, y compris portes, fenêtres et lambris. Faut-il croire que l’aluminium va ainsi se substituer aux autres métaux usuels ? Mérite-t-il ce nom de fer de l’avenir qu’on lui donne quelquefois, et un journal américain a-t-il eu raison d’appeler par avance le siècle qui va commencer, le siècle de l’aluminium ?
Ne convient-il pas plutôt de penser que les besoins naissent et croissent avec les moyens de les satisfaire, et que, sans nuire à ses prédécesseurs, le nouveau métal créera en quelque sorte les usages auxquels on l’emploiera ? Ce qu’il faut surtout retenir, c’est le caractère rigoureusement scientifique des progrès faits dans la découverte et la production de l’aluminium. Rien n’y est le fruit du hasard. Tout y est l’œuvre de l’humaine intelligence.
J. FLEURY.
- ↑ Notice sur Faraday, par H. Sainte-Claire Deville, en tête de l’Histoire d’une chandelle, l’un de ces petits ouvrages de vulgarisation où le savant et habile conférencier de la Royal Institution savait mettre autant de charme et de bonne grâce que de rigoureuse exactitude.
- ↑ M. Jules Gay, professeur au lycée Louis-le-Grand, un des élèves de Sainte-Claire Deville, a publié, il y a quelques années, sur la vie et les travaux de son maître, une notice fort intéressante, à laquelle j’ai été heureux d’emprunter plus d’un trait, et où l’émotion très simple et très sincère du récit révèle les sentimens d’affectueuse vénération que conservent pour ce grand et noble esprit tous ceux qui ont eu le bonheur de le connaître.
- ↑ Henri Sainte-Claire Deville ne fut nommé membre de l’Académie des Sciences qu’en 1861, à l’âge de quarante-trois ans. Il y était attendu depuis longtemps, dit M. Jules Gay, mais il avait tenu à n’y entrer qu’après son frère, nouveau et touchant témoignage de la délicatesse des sentimens qui animaient cette nature supérieure. — L’œuvre d’Henri Sainte-Claire Deville ne se borne pas à la production de l’aluminium. À un moment où la chimie organique avait pour tant de chercheurs et de savans d’irrésistibles séductions, il resta Adèle à la chimie minérale. Il en a superbement agrandi les acquisitions. Qu’il suffise de rappeler ses beaux travaux sur les métaux réfractaires, sur le bore, le silicium, le magnésium, enfin sur le pétrole. Avec des collaborateurs dignes de lui, MM. Caron, Debray, Troost, il eut, dans la reproduction des espèces minérales, des triomphes comparables à celui que l’Académie des Sciences faisait l’autre jour à M. Moissan lorsque l’habile savant lui présenta le diamant noir sorti de ses fourneaux. Ses ingénieux appareils lui ont permis de produire le premier des températures assez élevées pour fondre le platine en grandes masses. Il a pu ainsi fournir les prototypes, inaltérables pour toujours, du mètre et du kilogramme, bases de la sécurité de toute mesure. C’est à lui, enfin, que revient l’honneur de la loi des dissociations, que J.-B. Dumas appelait « l’une des plus grandes acquisitions, non-seulement de la chimie, mais de la philosophie naturelle. »
- ↑ « La comparaison, ripostait la spirituelle marquise avec qui s’entretenait Fontenelle, me parait d’autant plus juste que le mérite de ces deux espèces, éléphans et philosophes, ne consiste nullement dans les agrémens extérieurs. » (Fontenelle, les Mondes, 6° soir.) Cette impertinence de jolie femme date de plus de deux siècles, et ne peut, par conséquent, atteindre aucun de nos contemporains.