Tungstène

Chez les Germains, Wolfram, le tungstène n’est pas un prénom, mais seulement un métal très dur, très lourd et réfractaire, apte pour affronter les conditions extrêmes. L’élément a pour symbole W et son numéro atomique est 74. C’est un métal de transition de la série 5d.

Son nom est issu du suédois « tung » (lourd) et « sten » (pierre) pour qualifier un minerai, la tungsténite qui fut par la suite appelée scheelite. C’est en 1779 que Peter Woulfe, un minéralogiste examine un minerai dont on sait maintenant que c’était la wolframite et conclut qu’il pouvait contenir un nouvel élément. En 1781, Carl Wilhelm Scheele prépare l’acide tungstique : il suggère qu’il devait être possible d’obtenir un nouveau métal en réduisant cet acide.

Ce qui est fait en 1783 : les frères José and Fausto Elhuyar, chimistes espagnols, redécouvrent l’acide tungstique et obtiennent le tungstène par réduction par le charbon. C’est à eux qu’on attribue la découverte du métal.

De couleur gris à blanc cassé, il forme une couche d’oxyde protectrice lorsqu’il est exposé à l’air. Facile à travailler lorsqu’il est pur (99,99 %), impur il est cassant. Il a un très haut point de fusion, 3 422 °C, et la résistance à la traction la plus élevée de tous les métaux au-delà de 1 650 °C.

Il est assez bon conducteur de la chaleur et de l’électricité. Son faible coefficient de dilatation, proche de celui du verre, le fait utiliser pour les jonctions verre-métal. De très haute densité, il fait partie des métaux les plus denses, presque deux fois plus dense que le plomb.

Tungstène Uranium Platine Or Osmium Plomb
19,35 19,05 21,4 19,31 22,59 11,3

Les minerais de tungstène sont la wolframite, tungstate mixte de manganèse et de fer, (FeMn)WO4, et la scheelite tungstate de calcium, CaWO4. D’autres minéraux tels que la haebnésite et la ferbérite sont secondaires. La production mondiale est de l’ordre de 50 000 t/an, dont plus de 85 % en Chine, d’autres pays comme la Russie, l’Autriche et le Portugal et plus récemment le Pérou sont aussi producteurs. La France a été un bon producteur européen avec deux mines de scheelite à Salau dans l’Ariège et La Favière dans le Var. L’exploitation a cessé lors de la fermeture de la mine de Salau en 1986, après une production record de 1 400 t. La crise qui a touché toutes les productions était due dans les années 80 - 90 à la mise sur le marché de concentrés chinois à prix cassés.

Le tungstène a de multiples applications. Celle qui est la plus connue est liée à la dureté des alliages tels que les ferrotungstène et les aciers Hastelloy et stellite à 15 ou 18 % pour la fabrication des pièces d’usure et outils à grande vitesse.

Une grande consommation correspond à la production de carbure de tungstène, WC, que l’on trouve dans tous les outils de coupe, les pastilles en « carbure » pour le tournage, le fraisage, les forets des perceuses, etc. Près de 40 % de la production sont consommés pour ces applications mécaniques.

Une deuxième utilisation, qui a eu son heure de gloire, est celle des filaments des ampoules électriques. La saga de l’éclairage électrique débute en 1860 au Royaume-Uni avec Sir Joseph Swan et prend son essor avec Thomas Edison qui en 1879 réussit après des centaines d’essais à illuminer son labo durant 48h avec un filament incandescent de coton carbonisé sous vide. C’est après 1885 que se développent industriellement les ampoules électriques à filament de carbone puis à filament de tungstène après 1909. En effet on peut atteindre la température de 2 400 °C sur ce filament qui reste solide et rigide sans trop s’évaporer.

Pour déplacer le rayonnement vers la lumière blanche il faut encore monter la température, et pour éviter l’évaporation du tungstène et le noircissement de l’ampoule on ajoute dans l’ampoule un gaz inerte : le krypton ou l’argon (cf. Néon & Cie). Pour élever encore la température, on y ajoute un halogène comme l’iode (cf. Iode) qui réagit avec les atomes de tungstène vaporisé pour donner WI qui se dissocie sur le filament chaud et régénère le métal. On peut alors atteindre 2 800 °C, mais le verre de l’ampoule doit être changée pour du quartz. Ces ampoules à filament incandescent ont un rendement lumineux peu extraordinaire, de l’ordre de 15 à 25 Lm/W. Elles sont remplacées maintenant par les lampes à décharges notamment les fluocompactes dites à basse consommation qui ont un meilleur rendement et une durée de vie plus longue (cf. Néon & Cie).

D’autres applications comme les lubrifiants haute température avec le sulfure WS2, les électrodes réfractaires pour soudures, les contacteurs d’arc dans les disjoncteurs haute tension. Sa haute densité fait utiliser ses alliages à la place de l’uranium appauvri pour les munitions, les ogives de balles, les projectiles des canons de chars, les obus. Ils sont en effet utilisés comme composant de flèches pénétrateurs grâce à leur énergie cinétique. L’alliage lourd de tungstène frappe le blindage à la vitesse de quelques centaines de mètres par seconde, il développe une chaleur énorme qui fait fondre l’acier du blindage et laisse pénétrer la charge explosive en arrière de l’ogive à l’intérieur de la cible. Pour réduire les atteintes à l’environnement (sic) les alliages lourds de W sont largement utilisés en remplacement du Plomb (Pb) et de l’uranium appauvri (UA, cf. Uranium).

Comme le tableau le montre, les densités du tungstène et de l’or (cf. Or) ne diffèrent que de 2 millièmes (19,35 et 19,31) C’est peut être à l’origine d’un scandale financier qui a surgi à la surface en 2004 et qui remonte sous le manteau à la faveur du niveau jamais atteint par l’or en 2011.

Il y aurait de l’ordre de 5 600 lingots de 400 onces certifiés « gold delivery » (environ 60 t) qui se baladent dans les réserves de diverses banques et qui seraient en réalité des lingots de tungstène plaqués or dont une partie se serait retrouvé à Fort Knox sous l’administration Clinton à la suite d’une superbe arnaque chimio-métallurgique et l’autre partie vendue sur le marché international.

Plusieurs banques se sont retirées du négoce de l’or physique notamment à Londres, le « Gold Antitrust Action Committee » a déposé plusieurs requêtes sans que jusqu’ici les rumeurs soient vraiment démenties. Même si la Chine étrangle le marché du tungstène et si le prix est passé de 5$/kg à 50$/kg, on a encore de la marge -et de loin- du prix de l’or ! « Goldfinger » est battu !

Pensée du jour
« Ne confondez pas un gisement de scheelite avec le site WWW/Tungstène.fr ! »

Sources

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