Applications courantes du titane
Le titane est un élément d'alliage de l'acier (ferro-titane) qui réduit la taille du grain et agit comme désoxydant pour diminuer sa teneur en oxygène ; l'ajout de titane à l'acier inoxydable réduit sa teneur en carbone. Le titane est souvent allié à d'autres métaux, notamment l'aluminium (pour améliorer la taille du grain), le vanadium, le cuivre (pour le durcir), le magnésium et le molybdène. Les produits mécaniques en titane (tôles, plaques, tubes, fils, pièces forgées, pièces moulées) sont utilisés dans l'industrie, l'aérospatiale, les loisirs et les marchés émergents. La poudre de titane est utilisée en pyrotechnie pour produire des particules incandescentes.
Pigments, additifs et revêtements
Le dioxyde de titane est le composé de titane le plus couramment utilisé.
Environ 95 % du minerai de titane extrait de la surface terrestre est raffiné pour obtenir du dioxyde de titane (TiO₂), communément appelé dioxyde de titane en poudre. Ce pigment ultra-blanc, durable, est stable, non toxique et possède un excellent pouvoir couvrant. Il est fréquemment utilisé dans la fabrication de peintures, de papier, de dentifrice et de plastiques, et constitue l'ingrédient principal de Ricochet White. Le dioxyde de titane entre également dans la composition du ciment, des pierres précieuses, des opacifiants pour la fabrication du papier et sert d'agent de renforcement pour les cannes à pêche et les clubs de golf en composite de graphite.
Le dioxyde de titane en poudre est chimiquement inerte, inaltérable à la lumière du soleil et très opaque : ce sont ces propriétés qui lui permettent de conférer une couleur blanche pure et éclatante aux produits chimiques gris ou bruns utilisés pour la fabrication des plastiques ménagers. À l’état naturel, le dioxyde de titane est un composé présent dans les minéraux anatase, plagioclase et rutile. Les revêtements à base de dioxyde de titane résistent aux hautes températures, constituent une barrière légère contre l’accumulation de poussière et résistent aux effets du milieu marin. Le dioxyde de titane pur possède un indice de réfraction très élevé et une dispersion optique supérieure à celle du diamant. Outre son rôle de pigment important, le dioxyde de titane absorbe les rayons ultraviolets et est utilisé dans les produits cosmétiques de protection solaire.
Il est également utilisé dans les purificateurs d'air (revêtements filtrants) et dans les films appliqués aux fenêtres des bâtiments ; lorsqu'il est exposé à la lumière ultraviolette (solaire ou artificielle) ou à l'humidité de l'air, il produit des espèces redox hautement réactives telles que les radicaux hydroxyles, qui purifient l'air ou maintiennent les surfaces des fenêtres propres.
Astronautique et navigation
Grâce à son rapport résistance à la traction/densité élevé, son excellente résistance à la corrosion, à la fatigue et à la fissuration, ainsi qu'à sa capacité à supporter des températures modérées sans fluage, les alliages de titane sont utilisés dans les avions, les blindages, les navires de guerre, les engins spatiaux et les missiles.
Dans ces applications, des alliages de titane contenant de l'aluminium, du vanadium et d'autres éléments sont utilisés pour fabriquer divers composants, notamment des pièces structurelles critiques, des pare-feu, des trains d'atterrissage, des tuyaux d'échappement (hélicoptères) et des systèmes hydrauliques. En fait, environ deux tiers des Production de titane il sert à fabriquer les moteurs et les structures des engins spatiaux.
Grâce à sa résistance à la corrosion par l'eau de mer, le titane est utilisé dans les arbres d'hélice, le gréement et les échangeurs de chaleur des usines de dessalement ; il entre également dans la composition des chauffe-eau pour aquariums d'eau de mer, des lignes de pêche et des couteaux de plongée. Le titane sert à la fabrication de coques et d'autres composants pour les navires de surveillance maritime, ainsi que d'instruments de surveillance à usage scientifique ou militaire. L'ex-Union soviétique a développé la technologie permettant de construire des sous-marins principalement en titane.
Industrie
Les industries chimiques et pétrochimiques utilisent des tuyauteries et des équipements de traitement soudés au titane (échangeurs de chaleur, réservoirs, cuves de traitement, vannesLe titane est principalement utilisé pour sa résistance à la corrosion. Dans les applications hydrométallurgiques de forage et de nickelage, on emploie des alliages spécifiques, comme le titane bêta C, qui nécessitent une résistance mécanique élevée, une résistance à la corrosion élevée, ou les deux simultanément. Dans l'industrie papetière, le titane est utilisé pour certains équipements de production exposés à des milieux corrosifs, notamment l'hypochlorite de sodium ou le chlore gazeux humide (pour le blanchiment). Parmi ses autres applications, on peut citer le soudage par ultrasons, le brasage et la pulvérisation cathodique.
Le tétrachlorure de titane (TiCl4) est un liquide incolore et un intermédiaire important dans la production de dioxyde de titane, qui est utilisé dans la production de catalyseurs Ziegler-Natta et de verre iridium-plaqué, et parce qu'il produit une fumée dense dans les gaz humides, le tétrachlorure de titane peut être utilisé dans la fabrication d'écrans de fumée.
biens de consommation et matériaux de construction
Le titane est utilisé dans l'automobile, notamment pour les voitures et motos de course, où il est impératif de réduire le poids sans compromettre la résistance et la rigidité. De manière générale, le titane est trop cher pour le grand public et difficile à commercialiser ; son principal marché est donc celui des produits haut de gamme, en particulier pour la compétition et les véhicules de haute performance.
Le titane est utilisé dans une variété d'articles de sport : raquettes de tennis, têtes de clubs de golf, manches de battes de baseball ; protections de casques pour le cricket, le hockey sur gazon, le baseball et le football américain ; et cadres et composants de vélos. Bien que le titane ne soit pas un matériau courant dans la fabrication de vélos, il reste utilisé par les sportifs et les amateurs de cyclotourisme. Le titane sert également à fabriquer des montures de lunettes, certes un peu chères, mais légères, résistantes et hypoallergéniques. De nombreux randonneurs emportent du matériel en titane, notamment des ustensiles de cuisine, des couverts, des lanternes et des piquets de tente. Bien que légèrement plus chers que leurs équivalents traditionnels en acier ou en aluminium, ces produits en titane sont beaucoup plus légers sans être moins robustes. Les maréchaux-ferrants privilégient également le titane pour sa légèreté et sa durabilité supérieures à celles de l'acier.