Titane

Métal léger, résistant, biocompatible, le titane est utilisé dans les alliages légers aux remarquables propriétés mécaniques utilisés des montures de lunettes aux Airbus, et son oxyde est le pigment blanc de référence

Le titane fait partie des métaux de transition. De numéro atomique 22 et de masse atomique de 47,8, c’est un métal léger d = 4,5. Le titane n’est pas un métal rare puisque les sources minérales réparties sur les minerais tels que l’illménite FeTiO3 et le rutile TiO2 sont estimées à 600 Mt (en équivalent TiO2).

Le titane a été découvert par le révérend William Gregor, un pasteur minéralogiste à ses heures, qui découvra en 1789 dans les sables des rivières de Cornouailles le « sable noir » qui était l’illménite. Après dissolution, elle laissa apparaître un précipité blanc qui était son oxyde. Ce n’est que 36 ans plus tard que Jacob Berzélius isola le titane, mais il fallut attendre plus de 100 ans, pour qu’en 1939 le procédé Kroll, du nom du chimiste luxembourgeois Wilhelm J. Kroll, permette une production industrielle.

Ce procédé convertit le dioxyde de titane en son chlorure, l’oxygène étant éliminé sous forme de monoxyde de carbone, le chlorure étant réduit par le magnésium :

TiO2+ 2 C + 2 Cl ---> TiCl4 + 2 CO
TiCl4 + 2 Mg ---> 2 MgCl2 + Ti

Le chlorure de magnésium est séparé par distillation à 950°C sous vide ou sous argon et le titane est obtenu sous la forme d’un solide poreux dit « éponge de titane ». Cette éponge est purifiée par fusion successives pour obtenir le titane pur à 99 %.

Les pays producteurs sont principalement la Chine, la Russie et les Etats Unis. La demande mondiale est proche de 50 000 t/an. Sa production demandant beaucoup d’énergie et de manipulations chimiques et métallurgiques, on comprend qu’il se négocie autour de 7 500 €/t mais peut atteindre le double en période de crise, car c’est un métal stratégique. Ainsi l’URSS avait une forte tradition dans la production des éponges de titane et la Russie a créé en 2007 la « Vallée du titane dans l’Oural » et a signé des partenariats avec Boeing, Airbus et EADS pour leur approvisionnement en titane jusqu’en 2020.

Les propriétés de résistance mécanique, de résistance à la corrosion et de légèreté du titane en font un métal très prisé dans les hautes technologies. Très oxydable, il se recouvre cependant d’un fine couche de TiO2 très stable qui le protège de la corrosion notamment en milieu marin d’où son utilisation dans les usines de dessalement de l’eau de mer et dans les réacteurs en pétrochimie. Ses alliages T40 (Ti 98 %) ou TAV6 (Ti 90 %, Al 6 %, V 4 %) alpdft tenue mécanique et faible poids, d’où leur utilisation en aéronautique (par exemple le train d’atterrissage du Boeing 777) et dans les moteurs de propulsion spatiale. Sa biocompatibilité et son module d’élasticité proche de celui des structures osseuses en fait un métal de choix pour les prothèses. Sa légèreté et son ouvrabilité lui font faire également des percées dans les accessoires de sport, la lunetterie et l’horlogerie.

La pensée du jour
« Le p’titane du Poitou est il plus résistant que le p’titane gris ? »

Sources

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