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Auteur(s)
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Fernand MARATRAY : Directeur Technique Honoraire de la Climax Molybdenum SA
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Lire l’articleINTRODUCTION
Karl Wilhelm Scheele mettait fin, en 1778, à la confusion qui régnait sur la nature de la molybdénite et du graphite, en montrant que la molybdénite (MoS2 ), soumise à une attaque nitrique à chaud, laissait un résidu blanc, qu’il identifiait ensuite comme un oxyde acide, que nous savons être l’anhydride molybdique.
En 1782, P. J. Hjelm séparait le métal, sous la forme d’une poudre fine, en chauffant l’oxyde avec du charbon de bois, et lui donnait le nom de molybdène. Il ne pouvait obtenir la fusion de cette poudre, et ce n’est qu’en 1893 que H. Moissan réussit la fusion du molybdène en chauffant un mélange de dioxyde de molybdène et de charbon de bois au four électrique. Le métal obtenu contenait de nombreuses impuretés et titrait 92 à 96 % de molybdène.
La première utilisation industrielle du molybdène est l’ajout de cet élément dans des aciers pour blindages, en 1894, aux usines Schneider du Creusot. La production industrielle du molybdène pur, sous une forme massive, est devenue possible, à partir de 1909, quand W. D. Coolidge montra que la technique de métallurgie des poudres, qu’il avait mise au point pour la fabrication de filaments de tungstène, était applicable au molybdène. Le fil de molybdène, utilisé dans la fabrication des lampes à incandescence, a été la première application industrielle importante. L’utilisation du fil s’est développée en métallisation et, avec le ruban, dans la fabrication des lampes radio et des contacts électriques. Ces applications ont constitué l’essentiel de la consommation de molybdène massif jusqu’au début de la Seconde Guerre mondiale.
Dans les années 50, pour satisfaire à de nouvelles applications dans des secteurs industriels très variés, la production de semi‐produits de grandes dimensions et plus performants a conduit à une véritable mutation technologique des procédés de fabrication, molybdène électrofondu (Climax Molybdenum 1953), pressage isostatique, accompagnée de la production de molybdène de plus haute pureté et de la mise au point d’alliages à durcissement par précipitation, et de durcissement de solution solide.
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Techniques de fabrication des produits finis
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4. Production de molybdène massif
La quasi‐totalité du molybdène massif est obtenue par métallurgie des poudres ; le solde, 5 à 10 % environ, est électrofondu au four à arc à électrode consommable ou à bombardement électronique.
4.1 Technique de frittage
La technique de frittage présente, en ce qui concerne le mode de pressage, trois variantes suivant la masse de la pièce et l’utilisation envisagée.
Le pressage des pièces de petites dimensions, sur presses automatiques, utilise des granulés de poudre agglomérée pour faciliter l’écoulement vers le moule et bien contrôler son alimentation. La granulation est effectuée en pulvérisant une mixture de poudre de molybdène, en suspension dans un solvant contenant un liant organique en solution, dans une chambre chaude verticale. Le solvant s’évapore au cours de la pulvérisation et le liant organique agglomère les particules de poudre.
Le pressage est effectué sous une pression de l’ordre de 200 MPa, ensuite le liant est éliminé par chauffage avant frittage.
Les lingots de forge et de laminage (jusqu’à 5 t) sont pressés à froid, en conditions isostatiques, sous une pression de 100 à 300 MPa. La poudre est placée, avant passage, dans un container en élastomère scellé.
Le pressage classique de pièces moyennes exige, en raison des frottements, une pression plus élevée, 150 à 500 MPa.
L’énergie apparente d’activation de la diffusion en volume du molybdène, 405 kJ/mol, impose une température de frittage très élevée pour éviter une durée de maintien excessive à température. Le taux de densification [(masse volumique apparente/masse volumique du solide) 100] et, dans une moindre mesure, la dimension des porosités, leur forme et leur répartition ont une influence très importante sur la charge de rupture et la ductilité. Un taux de densification minimal de 90 % est suffisant pour certaines applications ; par contre un taux de densification de 94 à 97 % est nécessaire pour que le matériau puisse supporter une transformation thermomécanique.
Le chauffage est effectué, en général, en atmosphère d’hydrogène, dans un four à résistance de tungstène. Le cycle thermique, d’une durée de 4 à 30 h, comprend généralement deux paliers, un maintien à température de préfrittage vers 1 190 oC,...
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Production de molybdène massif
ANNEXES
Le prix de la poudre de molybdène en 1992 était de l’ordre de 15 à 20 $ ; les difficultés de fabrication et la mise au mille augmentent considérablement le prix des demi‐produits laminés quand le diamètre ou l’épaisseur diminue (figure 1).
1.2.1 Évaluation des réserves en 1992
Gisements de molybdène exploités 1 265 × 103 t
Gisements de molybdène non exploités 3 036 × 103 t
Gisements de molybdène associé exploités 2 316 × 103 t
Gisements de molybdène associé non exploités 1 142 × 103 t
Total...
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