TANTALE ET NIOBIUM

Énergie nucléaire

Le niobium et certains de ses alliages (par exemple Nb + 1 p. 100 Zr) peuvent être utilisés comme des matériaux de gainage et comme conduites de fluides caloporteurs des réacteurs nucléaires avancés fonctionnant à haute température. Les avantages du niobium sont ici la faible section de capture, la compatibilité avec la plupart des combustibles et fluides caloporteurs et la résistance mécanique à chaud intéressante.

Génie chimique

Les applications du tantale sont ici très nombreuses. C'est principalement dans les milieux acides chauds, et tout particulièrement en milieu sulfurique, qu'il est employé, soit sous forme de revêtement chaudronné placé dans des capacités en acier, soit sous forme de tubes constituant des échangeurs de chaleur. Le tantale apparaît comme un métal tout à fait indispensable dans le génie chimique moderne. Citons encore les implants dentaires, les fils et plaques utilisés en chirurgie, le tantale restant inerte dans le corps humain.

Électronique

L'application aujourd'hui la plus importante du tantale, si l'on considère les quantités consommées, se rencontre dans la fabrication des condensateurs soit sous forme de feuille mince, soit surtout sous forme d'anode frittée. Les condensateurs qu'on réalise ont une très forte capacité et des caractéristiques très stables dans un large domaine de température (de — 70 à + 200 ⁰C).

Le condensateur à feuille de tantale a, pour un même volume, une capacité sept fois plus forte que le condensateur papier. Les performances des condensateurs à anode poreuse, schématisés sur la figure 4, sont encore plus remarquables.

La pièce principale est l'anode, obtenue par frittage de poudre de tantale à température relativement basse (de 1 800 à 2 000 ⁰C), ce qui laisse une grande porosité ouverte (de 30 à 50 p. 100). L'anode est ensuite oxydée anodiquement. La porosité de l'anode donne une surface active très élevée, et la capacité par unité de volume est mille fois supérieure à celle du condensateur papier. L'utilisation de tels condensateurs en électronique permet de miniaturiser davantage les circuits ; elle se répand dans tous les domaines, y compris celui de la consommation courante.

Supraconductivité

Ce domaine est dominé par le niobium et ses alliages, alors que le tantale en est quasiment exclu.

L'utilisation du niobium ou de ses alliages dans leur état supraconducteur ouvre des horizons immenses à toute l'électrotechnique (générateurs, moteurs, bobinages magnétiques, lignes de transport), car on pourrait ainsi produire, absorber ou transporter des puissances énormes sous de très faibles volumes et pratiquement sans perte. Toutefois, de très gros problèmes restent encore à surmonter. C'est pourquoi il n'y a pour l'instant que quelques très rares réalisations de laboratoire dans le domaine du moteur, du générateur ou du conducteur de puissance.

En revanche, un développement important se rencontre dans un domaine relativement plus facile, celui des bobines électromagnétiques dont a besoin la physique avancée pour disposer de champs magnétiques extrêmement intenses, irréalisables par d'autres moyens.

Utilisations à haute température

La réalisation de résistors et d'écrans de fours à vide à très haute température constitue une application relativement banale du tantale. Par rapport à ses concurrents (molybdène et tungstène) dans ce domaine, le tantale présente l'avantage d'une mise en forme très facile et de ne pas se fragiliser trop rapidement en service.

Pour les alliages de niobium, deux types d'applications beaucoup plus avancées sont étudiés :

– dans les moteurs à réaction, d'une part, où le remplacement des alliages superréfractaires par des alliages de niobium dans la partie turbine permettrait de fonctionner à une température[...]