Les besoins de l'industrie en métaux stratétiques

Présentation par éléments stratégiques

L’antimoine (Sb)

Propriétés

L’antimoine est un sémi métal qui est principalement trouvé sous sa forme métallique la plus stable. Sous sa forme métallique, il est physiquement brillant, et argenté avec un lustre métallique. Il possède une dureté et une fragilité moyenne. C’est un mauvais conducteur thermique et éléctrique. L’antimoine et beaucoup de ses composants sont toxiques. Il peut être utilisé pour faire des retardateurs de flamme, des alliages, du caoutchouc, du verre, des catalyseurs et des pigments.

Applications

En pratique, c’est surtout pour faire des retardateurs de flamme, du caoutchouc et des catalyseurs qu’il est utilisé car il peut être substitué dans les autres domaines avec une baisse limitée de la performance et du prix.

Le Béryllium (Be)

Il a une faible densité et un des points de fusion des métaux légers les plus élevés. C’est un très bon conducteur thermique (à définir) et il a des propriétés diamagnétiques (à définir) remarquables. Sa résistivité électronique (à définir) est sensiblement plus faible que celle du cuivre et de l’aluminium alors que son module d’élasticité (à définir) est plus important que celui de l’acier. Le Béryllium est l’un des métaux rares les plus chers 93$/kg en 2011. Le Béryllium est utilisé dans les équipements mécaniques, l’électronique et l’ITC, dans les équipements électriques et les applications domestiques, dans l’automobile pour ses propriétés d’alliages, et dans l’aérospatial. Le Béryllium est un métal très cher et est irremplaçable dans les domaines de l’automobile, des équipements mécaniques et difficilement remplaçable dans les domaines spatial et électronique.

Le Cobalt (Co)

Le Cobalt est un métal brillant, gris et fragile avec une structure cristaline hexagonale à température ambiante. Mais il change de structure 3D avec la température. Il a une température de fusion de 1493°C et d’ébullition de 3100°C. Il garde sa force et son intégrité à des températures extrêmement hautes. De plus il est ferromagnétique (definition) et maintient ses propriétés jusqu’à 1100°C température de Curie (Définition) Le Cobalt est rarement utilisé seul pour les structures ais plutôt en tant qu’alliage. Applications : dans les batteries, les superalliages et les aimants, dans les métaux lours et le traitement des surfaces, en tant que pigment (bleu), et pour les catalyseurs. La substitution du Cobalt dans les batteries lithium/ions est possible cependant ce n’est pas la solution choisie. Le recyclage et la réutilisation du Cobalt possède un potentiel prometteur. La substitution entraine une baisse trop importante de la qualité (au niveau du prix cela reste avantageux)

Le Fluorspar (CaF2)

Ce minéral est incolore et transparent mais de la couleur peut être ajouté par des impuretés dans la structure cristalline. Le Fluorspar est utilisé opur faire de l’acide hydroflorique, de l’acier (le domaine de l’acier consomme environ 25% du total de fluorspar, le fluorspar diminue le point de fusion et la viscosité des scories), et de l’aluminium (qui consomme 18% du florspar, ce métal permet de séparer l’aluminium). Il est la principale source de fluorine et d’acide hydrofluorique.

Le Gallium (Ga)

Le gallium est un métal moue (température de fusion 29.76°C) et argenté. Le gallium est principalement utilisé pour ses propriétés de semi-conducteur III-IV. Il est utilisé dans les circuits intégrés (il n’est pas remplaçable dans ce domaine), et optoelectronic devices.

Le Germanium (Ge)

Le Germanium est un métal semi-conducteur dur et fragile. SA position dans le tableau périodique des éléments montre qu’il partage des propriétés chimiques avec le silicium. Il a été utilisé industriellement dans des transistors, mais il a été remplacé par le sillicium. Depuis il est surtout utilisé dans les panneaux photovoltaïques (par rapport au sillicium il diminu l’épaisseur de la surface absorbant la lumière. Il est aussi utilisé dans la fibre optique pour augmenter leur indice de réfraction (pour réduire les pertes de transmission) et dans la détection infrarouge, il est aussi utilisé comme catalyseur en chimie organique.

Le Germanium est utilisé sous 3 formes : Métal, en oxydes GeO2, en chlorite GeCl4.

Applications : Fibre Optique, la polymérisation de catalyseur, optique infrarouge, énergie solaire.

Le carbone graphite naturel (C)

La graphite est composé de carbone uniquement Applications : industrie de l’acier, les fonderies, l’industrie du creuset, application éléctrique, refraction, lubrifiants, crayons, batterie

L’indium (In)

Métal brillant blanc, propriété chmique similaire au Gallium et tallium Applications : éléctronique : écrans d’ordinateur, télé, portable, optronique (association de système optique et électronique, un capteur optique + un système de traitement d’image) , diminution du point de fusion des alliages, et des composants de l’indium

Le magnésium (Mg)

Métal structural le plus léger. Applications : aluminium, les alliages.

Le Niobium (Nb)

L’un des 5 éléments réfractaires, très bonne résistance à la corrosion. Applications : acier, superalliages.

Les platinoïdes

Autocatalyseurs, bijouterie, électronique, catalyseur (pétrole…), les dents, le verre.

Les terres rares

Les aimants, la métallurgie, le polissage, les pigments, le verre, les catalyseurs, les batteries, les phosphores.

Le tantale (Ta)

Métal dense, ductile et malléable, de couleur bleu grise. Bon conducteur thermique et électrique. Applications : condensateurs, cemented carbides, superalliage de l’automobile et de l’aérospatial, process equipment, applications chirurgicales

Le tungstène (W)

Très lourd, dense, blanc brillant, très résistant à la corrosion, possède la température de fusion la plus élevé de tous les métaux, l’un des 5 éléments réfractaires. Applications : métal lourd, acier, les superalliages, production d’usine.

Présentation par application dans l’industrie

Création de matériaux de construction

Les alliages, les superalliages, l’aluminium, l’acier, le caoutchouc, le verre, les aimants, les fonderies Les alliages Sb, Mg, Nb, Co: Les superalliages Co, In, Nb, W, Platinoïdes, Ta Aluminium, CaF2 Mg, REE Acier CaF2 C Nb, W Les fonderies C