La première usine de titane a été ouverte le 2 novembre 1957, à Toronto, Ohio, par la Titanium Metals Corp. of America (TIMET). Le titane est aussi solide que l’acier mais beaucoup moins dense, ce qui en fait un ingrédient important dans les alliages utilisés pour les avions, les engins spatiaux et les missiles, ainsi que les clubs de golf, les ordinateurs portables, les vélos et les béquilles.
Chimie des Matériaux – Titane
Le titane est un élément chimique avec le symbole Ti et le numéro atomique 22. Il a une faible densité et est un métal de transition solide, brillant et résistant à la corrosion avec une couleur argentée.
Le titane a été découvert à Cornwall, en Grande-Bretagne, par William Gregor en 1791 et nommé par Martin Heinrich Klaproth d’après les Titans de la mythologie grecque. Le titane est le neuvième élément le plus abondant dans la croûte terrestre, il y a plus de titane dans la croûte terrestre qu’il n’y en a est du nickel, du zinc, du chrome, de l’étain, du plomb, du mercure et du manganèse combinés !
Chronologie du titane
Applications
Le dioxyde de titane est largement utilisé comme pigment blanc dans les peintures extérieures pour être chimiquement inerte, pour sa grande pouvoir de revêtement, son opacité aux dommages causés par les rayons UV et sa capacité d’auto-nettoyage. Le dioxyde a également été utilisé une fois comme agent de blanchiment donnant la touche finale d’une grande luminosité, dureté et résistance aux acides. Les alliages de titane se caractérisent par une résistance à la traction très élevée même à des températures élevées, un poids léger, une résistance élevée à la corrosion et une capacité à résister à des températures extrêmes. 
Utilisations du titane
Le titane métallique est utilisé comme agent d’alliage avec des métaux tels que l’aluminium, le fer, le molybdène et le manganèse. Les alliages de titane sont principalement utilisés dans l’aérospatiale, les avions et les moteurs où des matériaux solides, légers et résistants à la température sont nécessaires.
En raison de sa résistance à l’eau de mer (voir ci-dessus), le titane est utilisé pour les coques de navires, les arbres d’hélice et autres structures exposées à la mer. Le titane est également utilisé dans les implants de remplacement articulaire, tels que l’articulation de la hanche à rotule. Environ 95% de la production de titane se trouve dans le forum du dioxyde de titane (titane). Ce pigment intensément blanc, avec un indice de réfraction élevé et une forte absorption de la lumière UV, est utilisé dans la peinture blanche, les colorants alimentaires, les dentifrices, les plastiques et les crèmes solaires. Le titane est utilisé dans plusieurs produits de tous les jours tels que les forets, les vélos, les clubs de golf, les montres et les ordinateurs portables.
Alliages
Le titane peut être allié avec du fer, de l’aluminium, du vanadium, du molybdène entre autres éléments pour produire des alliages légers solides pour l’aérospatiale (moteurs à réaction, missiles et engins spatiaux), militaire, processus industriel (produits chimiques et pétrochimiques, usines de dessalement, pâte à papier et papier) et d’autres applications, y compris les automobiles et les téléphones mobiles.
Traitement du Titane
Le titane est traité au moyen du procédé Kroll. Le procédé a été inventé en 1940 par William Kroll. Le minerai brut est réduit avec du coke dérivé du pétrole dans un réacteur à lit fluidisé à 1000°C. Le mélange est ensuite traité avec du chlore gazeux, produisant du tétrachlorure de titane. Ensuite, le TiCl4 est réduit par du Mg liquide à 800-850°C dans une étuve en acier inoxydable.
2Mg + TiCl4 —> 2MgCl2 + Ti
Le matériau résultant est une éponge poreuse de Titane. La matière est lessivée pour être purifiée, puis broyée. Le matériau est fondu dans un four à arc sous vide à électrode consommable. Le titane est souvent refondu pour éliminer les inclusions et s’assurer de son uniformité. Tout ce processus augmente considérablement le prix du titane.
Réserves de titane
Le titane est très largement distribué dans le monde. Il se produit dans la plupart des minéraux. Les pays possédant les plus grandes réserves de titane sont l’Australie, la Nouvelle-Zélande, le Canada, la Norvège, l’Afrique du Sud et l’Ukraine. Les réserves totales connues sont estimées à plus de 600 millions de tonnes. L’Australie possède le plus de réserves de titane au monde. Le titane se trouve dans des formations en bandes un peu comme le fer. L’élément s’est cristallisé en minéraux qui se sont déposés dans des chambres magmatiques.
Il n’y a pas de rôle biologique connu pour le titane. Il y a une quantité détectable de titane dans le corps humain et il a été estimé que nous en absorbons environ 0,8 mg/jour, mais la plupart nous traverse sans être adsorbé. Ce n’est pas un métal toxique et le corps humain peut tolérer le titane à fortes doses. Le titane élémentaire et le dioxyde de titane sont d’un faible degré de toxicité. Des animaux de laboratoire (rats) exposés au dioxyde de titane par inhalation ont développé de petites zones localisées de dépôts de poussière de couleur foncée dans les poumons. Une exposition excessive chez l’homme peut entraîner de légers changements dans les poumons.10
Effets environnementaux du titane
Le titane est extrait avec des mines à ciel ouvert. Cela signifie que des milliers d’arbres sont coupés pour que les mineurs puissent creuser dans le sol. Le titane est transporté par de gros camions qui doivent brûler beaucoup de carburant pour atteindre les navires où il est expédié dans de nombreux pays du monde. L’impact environnemental de cela est énorme. De gros navires avec des vapeurs de fumée qui sortent. Et si le navire coulait avec des milliers de tonnes de titane avec lui. Il tuera l’environnement marin dans ses environs en détruisant les récifs et la faune marine. Lorsqu’il arrive au port. Le Titanium est retiré du navire à l’aide de grues, ce qui provoque la combustion de plus de carburant et libère plus de gaz toxiques dans l’atmosphère. Il est acheminé vers des usines où il est transformé en produits tels que des ordinateurs portables, des voitures et des machines. Cela consomme beaucoup d’énergie et libère également des fumées dans l’atmosphère. Le titane peut être recyclé, mais tout le monde ne le fait pas. Le titane peut être fondu et transformé en un nouveau produit. Ceci étant dit les impacts environnementaux du Titanium sont énormes !
Tableau macroscopique
table representing the Macroscopic Properties of Titanium
Macroscopic table of titanium
Moulin en titane
En 1957, la première usine de titane a été ouverte à Toronto, Ohio par Titanium Metals Corp. of America (TIMET). La naissance d’une industrie de charpente métallique de tonnage est un événement inhabituel. Seules trois naissances de ce type ont eu lieu au cours des 100 dernières années – aluminium, magnésium et titane. Cette usine a été la première aux États-Unis à laminer et forger du titane. La même société avait précédemment ouvert une usine de titane le 1er juin 1951, qui était le premier producteur américain entièrement autonome et entièrement intégré de lingots de titane métallique à partir de minerai de titane. À Toronto, dans l’Ohio, les lingots sont forgés en brames, billettes et barres. Les brames sont ensuite laminées à chaud en tôles et plaques ou laminées à froid pour les applications de bandes et de tubes soudés, de barres, de tiges et de fils.