Tantale (chimie) - Définition

Ses applications et propriétés

Son application en électronique

Pentoxyde de tantale

L’électronique est la première application du tantale. En effet environ 68 % de la production annuelle est utilisée juste pour ce domaine. Il est principalement utilisé dans la construction de condensateurs. Dans ceux-ci, le tantale peut avoir deux rôles :

• Le tantale pur joue celui de conducteur électrique;
• Et son pentoxyde (Ta₂O₅) celui de diélectrique.

Il y a trois principaux types de condensateurs au tantale :

Condensateur électrolytique au tantale

• les condensateurs électrolytiques secs qui restent très performants même extrêmement miniaturisés. Ils sont principalement utilisés dans la fabrication de téléphones portables de 3^e génération, d’ordinateurs portables, d’appareils photo, de caméras, de consoles de jeux, etc. Bien que la quantité de tantale soit très faible dans ces condensateurs, les produits dans lesquels ils sont présents sont des produits de grande consommation et au final la masse utilisée se révèle colossale ;
• les condensateurs électrolytiques humides qui offrent des performances exceptionnelles. Ils sont beaucoup utilisés dans des domaines de technologie de pointe comme l’aérospatiale, l’armement, etc. Ces condensateurs sont malgré tout peu utilisés à cause de leur coût excessif ;
• les condensateurs en plaque, beaucoup moins fréquents, sont utilisés dans des domaines où les tensions électriques sont très importantes.

Le tantale a encore beaucoup d’autres applications en électronique comme les écrans à cristaux liquides, les filtres d’ondes acoustiques de surface, les puces d’accès aléatoire dynamique, etc. Le secteur automobile consomme aussi de plus en plus de tantale. Ceci s’explique par la présence de plus en plus courante d’électronique comme les GPS, les systèmes anticollisions et autre gadgets. Ces types de produits ne sont qu’à leurs débuts, on peut donc prévoir une importante augmentation de la consommation de tantale dans ce secteur pour les quinze prochaines années.

Son application dans l’industrie chimique

Le tantale est aussi énormément utilisé dans l’industrie chimique pour ses propriétés de résistance à la corrosion et à la température. Il est principalement utilisé dans les échangeurs de chaleur et comme revêtement pour les tuyaux et les réacteurs chimique. Il se révèle même indispensable pour des applications dans des milieux en contact avec l’acide sulfurique.

A une température inférieure à 150 °C, le tantale est quasiment insensible aux attaques chimiques acides. Il est seulement attaqué par l'acide fluorhydrique, les autres solutions d'acides contenant un ion fluorure et l'eau régale.

Son application pour les superalliages

Monocristal de tantale et cube de 1 cm³

Il est aussi utilisé dans l’élaboration de superalliage comme additif. Ces alliages servent surtout dans des milieux très exigeants thermiquement ou/et chimiquement comme les aubes de turbine des réacteurs d’avion ou celles des turbines à gaz, etc. Ces alliages à haute performance sont en monocristal ce qui leur offre de très bons comportements au fluage, à la corrosion et à la température. Il est utilisé en aérospatiale, mais l’aéronautique civile reste de loin le secteur où la demande de ces matériaux est la plus élevée.

Ses autres applications

Sous forme de carbure (TaC) le tantale, très dur, (environ 1700 HV) est utilisé pour la fabrication d’outils de coupe. L’acier au tantale est notamment employé dans la fabrication de fraise dentaire et d’outils chirurgicaux.
Le tantalate de lithium (TaLiO₃) est aussi utilisé dans le domaine de l’optique comme additif pour limiter l’aberration chromatique dans les lentilles. Ceci est dû au fort indice de réfraction de son oxyde. Il est aussi utilisé dans les nanocouches pour les antireflets ou pour ajouter une couleur.

Le tantale est également biocompatible ce qui lui offre énormément de débouchés dans le domaine médical pour faire par exemple des prothèses, des agrafes, des pacemakers, des instruments chirurgicaux des implants dentaires, etc. Il est encore utilisé dans l’horlogerie pour son aspect, comme film filtrant pour les rayons X, ou encore en élément d’alliage dans certains métaux précieux pour faciliter le décolletage.

L’utilisation du tantale demain ?

Le tantale a une gamme de propriétés impressionnantes et il est utilisé dans bien des domaines de la haute technologie. Le tantale a probablement encore énormément de débouchés technologiques à venir. La tendance de production augmente en moyenne 8 à 12% par année, une croissance pour 2010 est attendue de :

~ 10% pour le domaine de la téléphonie,

~ 6% pour les superalliages hors aéronautique,

~ 3% pour les carbures de tantale,

~ 2% pour l’industrie chimique et médicale,

~ 1,3% pour les superalliages dans l’aéronautique.