Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
N

nickel (suite)

Élaboration du métal

Deux types principaux de minerais sont actuellement exploités :
— les minerais sulfurés, pyrites complexes ou pyrrhotines, contenant du fer, du cuivre, du cobalt et 2,5 à 5 p. 100 de nickel, exploités principalement au Canada, mais également aux États-Unis, en Afrique et en Australie ;
— les minerais silicatés, dont le principal est la garniérite (hydrosilicate complexe de magnésium et de nickel 3 à 5 p. 100) de Nouvelle-Calédonie ; d’autres hydrosilicates abondants, les latérites titrant 1 à 2 p. 100 de nickel, sont exploités à Cuba.

Ces divers minerais nécessitent des traitements métallurgiques différents, adaptés à la nature des gangues et à la présence des autres métaux à séparer et à récupérer (cuivre, cobalt) ; ainsi, certains minerais canadiens étaient exploités à l’origine en vue de l’extraction du cuivre d’abord, le nickel ne constituant alors qu’un sous-produit. De plus, les procédés d’élaboration imposent en général des opérations nombreuses de séparation et de concentration en raison des faibles teneurs en nickel des minerais.

• Les minerais canadiens sulfurés soumis à des procédés pyrométallurgiques (International Nickel) fournissent une matte constituée par du sulfure de cuivre et de nickel (25 à 30 p. 100). Celle-ci est traitée soit par le procédé Mond, par volatilisation et décomposition thermique du tétracarbonyle de nickel Ni(CO)4, soit par le procédé de décantation et extraction électrolytique qui a remplacé le procédé Orford de traitement de la matte par le sulfure de sodium, longtemps pratiqué. Les minerais sulfurés sont aussi traités par le procédé Sheritt-Gordon hydrométallurgique de dissolution ammoniacale sous pression, avec réduction finale par l’hydrogène.

• Les minerais silicatés calédoniens sont traités suivant deux procédés (société Le Nickel) :
1o fusion réductrice et convertissage pour aboutir à une matte à 78 p. 100 de nickel dont le traitement final s’effectue en métropole par grillage oxydant et réduction au moyen de carbone ;
2o fusion réductrice au four électrique qui permet d’obtenir successivement une fonte au nickel, puis, par convertissage, un ferronickel à 30 p. 100 de nickel.

• Les minerais silicatés cubains sont traités par voie humide (procédé Nicaro), par lixiviation suivie de transformation en sulfate et réduction par l’hydrogène sous pression, ce qui conduit à du nickel en poudre (associé à du cobalt).


Emplois du nickel

À l’état pur, le métal a des applications relativement limitées par rapport à son utilisation sous forme d’alliages avec de nombreux métaux. Ce sont ses propriétés de résistance à la corrosion atmosphérique et à de nombreux agents chimiques qui motivent principalement son emploi pour les pièces de monnaie, les appareillages dans les industries chimique et alimentaire, le matériel de laboratoire, les instruments chirurgicaux, les composants électroniques et magnétiques, les éléments d’accumulateurs et les produits catalytiques.

Le nickel est utilisé à l’état de revêtement sur des aciers, cupro-alliages ou alliages légers, soit plaqué, soit déposé électrolytiquement ou chimiquement. Le nickelage électrolytique se pratique avec un dépôt d’au moins 5 μ d’épaisseur, avec parfois interposition d’une couche de cuivre pour assurer la protection en atmosphère courante d’objets d’ornementation, menuiserie métallique, pièces de matériel d’alimentation en acier ou en cupro-alliages. La couche de nickel peut servir également de support à un dépôt de chromage. Suivant les conditions électrolytiques, on obtient un dépôt de nickel mat, semi-brillant, brillant ou de dureté accrue.

Le nickel s’emploie surtout pour la confection de très nombreux alliages, et plus de 60 p. 100 de sa production servent à des alliages à base de fer. Sa solubilité aussi bien dans le fer α que dans le fer γ et l’absence de formation de carbure modifient les points de transformation des aciers et de ce fait facilitent leurs traitements thermiques et améliorent leurs caractéristiques mécaniques.

• Les ferronickels titrant de 25 à 80 p. 100 de nickel sont utilisés suivant les compositions pour leurs caractéristiques physiques ou chimiques particulières :
— à partir de 25 à 30 p. 100 en nickel, les ferronickels ont une bonne résistance à la corrosion alcaline, à celle de certains acides et aux atmosphères humides ;
— à 36 p. 100 de nickel, l’alliage Invar possède un coefficient de dilatation pratiquement nul entre – 50 et + 100 °C, ce qui le fait employer en chronométrie et pour des appareils géodésiques ;
— à 46 p. 100 de nickel, l’alliage Platinite, dont la dilatabilité est identique à celle du verre, est utilisé pour les lampes et tubes radioélectriques ;
— à 50 p. 100 de nickel, les alliages, présentant une perméabilité magnétique égale à dix fois celle du fer, servent à confectionner des noyaux de transformateurs ;
— à 78 p. 100 de nickel, les alliages de type Permalloy 78 ou Mumetal, ayant une haute perméabilité, cinquante fois celle du fer, sont employés particulièrement pour les câbles sous-marins.

• Les aciers inoxydables, dérivés de la composition de base à 18 p. 100 de chrome, 8 p. 100 de nickel et moins de 0,10 p. 100 de carbone, sont très appréciés en chaudronnerie, matériel de l’industrie chimique et alimentaire, stockage de liquides divers, appareillages domestiques, construction métallique, en raison de leur tenue aux atmosphères corrosives et à l’attaque de certains acides ; des compositions améliorées à plus forte teneur en nickel, jusqu’à 15 p. 100, et basse teneur en carbone, inférieure à 0,03 p. 100, avec addition de molybdène et de stabilisants tels que le titane ou le niobium, permettent des tenues en milieux salins et acides oxydants.

• Les aciers à hautes caractéristiques mécaniques ont pour représentant le plus typique l’acier à durcissement structural appelé Maraging, titrant 18 p. 100 de nickel, 8 p. 100 de cobalt, 4 p. 100 de molybdène, 0,03 p. 100 de carbone et quelques additions (manganèse, titane, aluminium, silicium) ; le traitement de durcissement à une température modérée de 450-500 °C, après usinage, permet d’obtenir une résistance à la traction de 190 hbar avec 11 p. 100 d’allongement, ce qui explique le développement des utilisations de cet acier en construction aéronautique et spatiale, ainsi que pour la fabrication des réservoirs de gaz et l’appareillage chimique sous pression.

• Les aciers spéciaux au nickel ou au nickel-chrome de 2 à 6 p. 100 de nickel, 1 à 3 p. 100 de chrome, 0,1 à 0,4 p. 100 de carbone (additions de molybdène, vanadium) sont couramment utilisés en construction mécanique, automobile, aéronautique, etc., tant pour leurs caractéristiques mécaniques que pour la facilité de leur traitement thermique (aciers autotrempants).

• Les aimants permanents contiennent de 15 à 30 p. 100 de nickel associé au fer, à l’aluminium, au cobalt, au cuivre et au molybdène (alliages de type Alnico).

• Les fontes au nickel ou au nickel-chrome, dont les structures et les caractéristiques sont améliorées par ces additions, sont employées pour la confection de chemises de cylindres de moteurs, d’engrenages, de pièces de fours électriques, de cylindres de laminoirs (fontes Ni-Hard et Ni-Resist).

• Les alliages nickel-chrome, à 80 p. 100 de nickel, servent en construction électrothermique pour la réalisation de résistances, de pièces de fours, de couples pyrométriques.