Niobium - Définition

Caractéristiques notables

Le niobium est un métal brillant gris, ductile qui prend une couleur bleutée lorsqu'il est exposé à l'air à température ambiante pendant une longue période. Les propriétés chimiques du niobium sont presque identiques à celles du tantale. Le métal commence à s'oxyder à l'air au-dessus d'une température de 200 °C. Le minerai pyrochlore (Ca,Na)Nb₂O₆(OH,F) fournit la majeure partie du niobium produit.

Provenance

Le principal pays producteur de niobium est le Brésil, à 80% de la production mondiale, tandis qu'une seule mine située à Saint-Honoré, au Québec, Canada, compte pour 15% de la production mondiale. On trouve aussi du niobium dans le Nord-Kivu en République démocratique du Congo et au Gabon. Madagascar devient producteur en 2008. Par ailleurs, il existe de grandes quantités de niobium en Afghanistan mais la faiblesse des infrastructures dans ce pays rend sa récolte très difficile.

Histoire

Le nom dérive de Niobé, la fille de Tantale. Ce choix est dû au fait que le tantale découvert antérieurement s'est avéré par la suite être un mélange avec le niobium.

Le niobium a été découvert en 1801 par Charles Hatchett sous forme d'oxyde Nb₂O₅. Il l'avait baptisé « colombium ». En 1866, du niobium (relativement impur) a été préparé par Christian Wilhelm Blomstrand puis le niobium pur par Werner von Bolton en 1907.

Les États-Unis ont longtemps utilisé le nom « colombium » (symbole Cb), du district de Columbia où le minéral a été découvert. Bien que « niobium » soit le nom officiel, on trouve encore « colombium » dans diverses publications.

Précautions

Les composés du Niobium se rencontrent assez rarement dans la nature, mais beaucoup d'entre eux sont hautement toxiques et doivent être traités avec attention. La poussière métallique de niobium provoque une irritation oculaire et dermique et accroît les risques d'incendie. Le niobium n'a pas de rôle biologique connu.

Utilisations

Environ 89% de la consommation mondiale du niobium se retrouve dans la fabrication de l'acier tandis que 9% va à la production de superalliages et 2% aux applications de super-conductivité et aux applications médicales.

Alliage d'acier

Pour les aciers à hautes caractéristiques, l'adjonction bien précise de niobium, de titane et d'aluminium génère un caractère qualifié de dispersoïde. Un tel acier à dispersoïdes a une résistance améliorée (limite d'élasticité et limite de rupture, allongement, striction, résiliences) car la combinaison Ti - Al - Nb favorise l'affinement des grains. L'addition d'élément dispersoïde est très faible mais nécessite une grande précision de dosage, on parle aussi d'aciers micro-alliés.

Cette résistance justifie l'utilisation d'acier au niobium dans les applications :

• les pipelines (où le niobium est parfois associé au zirconium)
• les fusées et les satellites envoyés dans l'espace (Apollo 11 était fait à 60 % en acier au niobium).
• la construction automobile, dans les barres anti-intrusion

Les qualités du niobium en font l'une des huit matières premières stratégiques considérées comme indispensables en temps de guerre comme en temps de paix.

Aimant supraconducteur

On utilise de l'acier au niobium (60 % de niobium) et des alliages de niobium, zirconium ou étain dans des aimants supraconducteurs. L'alliage supraconducteur le plus utilisé est Nb₃Ge possédant une température critique de 23K (-250 °C).

Métal d'apport pour le soudage à l'arc

On utilise des alliages de niobium, avec le zirconium, le molybdène, le vanadium, le chrome ou le tungstène comme métal d'apport pour souder à l'arc certains aciers inoxydables.

Orthopédie

Le corps supporte bien un alliage de niobium et de titane que l'on utilise pour des implants ou dans les broches et plaques de réduction des fractures.

Cristaux de niobium et cube bleu de 1cm³

Niobium

Réacteurs nucléaires

Il est utilisé en alliage avec le zirconium pour les enveloppes de barre de combustible du fait de sa faible section de capture des neutrons.

Filtres à onde de surface

Utilisent le niobiate de lithium.

Joaillerie

Le niobium est avec l'or le seul métal qui se laisse forger à froid par l'artisan. Sa coloration par anodisation est similaire à celle des autres métaux réfractaires tel que le titane.