Niobium (Nb), élément chimique, métal réfractaire du groupe 5 (Vb) du tableau périodique, utilisé dans les alliages, outils et matrices, et aimants supraconducteurs. Le niobium est étroitement associé au tantale dans les minerais et dans les propriétés.
Artem Topchiy
En raison de la grande similitude chimique du niobium et du tantale, létablissement des identités individuelles des deux éléments a été très difficile. Le niobium a été découvert pour la première fois (1801) dans un échantillon de minerai du Connecticut par le chimiste anglais Charles Hatchett, qui a appelé lélément columbium en lhonneur du pays dorigine, la Colombie étant synonyme des États-Unis. En 1844, un chimiste allemand, Heinrich Rose, découvrit ce quil considérait comme un nouvel élément se produisant avec le tantale et le nomma niobium après Niobe, la déesse mythologique qui était la fille de Tantale. Après une controverse considérable, il a été décidé que le colombium et le niobium étaient le même élément. Finalement, un accord international (vers 1950) a été conclu pour adopter le nom de niobium, bien que le colombium ait persisté dans lindustrie métallurgique américaine.
Le niobium est environ 10 fois plus abondant dans la croûte terrestre que le tantale. Le niobium, plus abondant que le plomb et moins abondant que le cuivre dans la croûte terrestre, est dispersé à l’exception de quelques minéraux. Parmi ces minéraux, la série colombite – tantalite, dans laquelle la colombite (FeNb2O6) et la tantalite (FeTa2O6) sont présentes dans des rapports très variables, est la principale source commerciale. Le pyrochlore, un niobate de calcium et de sodium, est également la principale source commerciale. Le niobium naturel se présente entièrement sous forme disotope stable niobium 93.
Les procédures de production du niobium sont complexes, le problème majeur étant sa séparation du tantale. La séparation du tantale, si nécessaire, est effectuée par extraction au solvant dans un procédé liquide-liquide; le niobium est ensuite précipité et grillé en pentoxyde de niobium, qui est réduit en poudre de niobium par des procédés métallothermiques et dhydruration. La poudre est consolidée et purifiée davantage par fusion par faisceau délectrons. Le frittage sous vide de la poudre est également utilisé pour la consolidation. Le niobium peut également être obtenu soit par électrolyse de sels fondus, soit par réduction de complexes fluorés avec un métal très réactif tel que le sodium. (Pour plus dinformations sur lextraction, la récupération et les applications du niobium, consultez le traitement du niobium.)
Le métal pur est mou et ductile; il ressemble à de lacier ou, une fois poli, au platine. Bien quil ait une excellente résistance à la corrosion, le niobium est sensible à loxydation au-dessus denviron 400 ° C (750 ° F). Le niobium peut être dissous au mieux dans un mélange dacides nitrique et fluorhydrique. Complètement miscible au fer, il est ajouté sous forme de ferroniobium à certains aciers inoxydables pour donner une stabilité au soudage ou à léchauffement. Le niobium est utilisé comme élément dalliage majeur dans les superalliages à base de nickel et comme additif mineur mais important pour les aciers faiblement alliés à haute résistance. En raison de sa compatibilité avec luranium, de sa résistance à la corrosion par des caloporteurs de métaux alcalins fondus et de sa faible section efficace des neutrons thermiques, il a été utilisé seul ou en alliage avec du zirconium dans les gaines des cœurs de réacteur nucléaire. Les carbures cimentés utilisés comme matrices de pressage à chaud et outils de coupe sont rendus plus durs et plus résistants aux chocs et à lérosion par la présence de niobium. Le niobium est utile dans la construction de dispositifs électroniques cryogéniques (basse température) de faible consommation dénergie. Le niobium-étain (Nb3Sn) est un supraconducteur en dessous de 18,45 Kelvins (K), et le niobium métal lui-même, en dessous de 9,15 K.
Les composés de niobium sont dune importance relativement mineure. Ceux trouvés dans la nature ont létat doxydation +5, mais des composés détats doxydation inférieurs (+2 à +4) ont été préparés. Le niobium quadruplement chargé, par exemple, sous forme de carbure, NbC, est utilisé pour fabriquer des carbures cémentés.