Occurrence, propriétés et utilisations
La quantité de tungstène dans la croûte terrestre est estimée à 1,5 partie par million, soit environ 1,5 gramme par tonne de roche. La Chine est le producteur dominant de tungstène ; en 2016, elle a produit plus de 80 % du tungstène total extrait, et elle contenait près des deux tiers des réserves mondiales. Le Vietnam, la Russie, le Canada et la Bolivie produisent la majeure partie du reste. Le tungstène n’est pas un métal libre. Il est à peu près aussi abondant que l’étain ou que le molybdène, auquel il ressemble, et moitié moins que l’uranium. Bien que le tungstène se présente sous forme de tungsténite – disulfure de tungstène, WS2 – les minerais les plus importants dans ce cas sont les tungstates tels que la scheelite (tungstate de calcium, CaWO4), la stolzite (tungstate de plomb, PbWO4) et la wolframite – une solution solide ou un mélange ou les deux des substances isomorphes que sont le tungstate ferreux (FeWO4) et le tungstate manganeux (MnWO4).
Pour le tungstène, les minerais sont concentrés par des procédés magnétiques et mécaniques, et le concentré est ensuite fondu avec de l’alcali. Les masses fondues brutes sont lessivées avec de l’eau pour donner des solutions de tungstate de sodium, à partir desquelles le trioxyde de tungstène hydraté est précipité lors de l’acidification, et l’oxyde est ensuite séché et réduit en métal avec de l’hydrogène.
Le tungstène est plutôt résistant à l’attaque des acides, à l’exception des mélanges d’acides nitrique et fluorhydrique concentrés, et il peut être attaqué rapidement par des fondus oxydants alcalins, tels que les mélanges fondus de nitrate de potassium et d’hydroxyde de sodium ou de peroxyde de sodium ; les alcalis aqueux, cependant, sont sans effet. Il est inerte à l’oxygène à température normale, mais se combine facilement avec lui à la chaleur rouge, pour donner les trioxydes, et est attaqué par le fluor à température ambiante, pour donner les hexafluorures.
Le tungstène métallique a un éclat blanc nickelé à grisâtre. Parmi les métaux, il a le point de fusion le plus élevé, à 3 410 °C (6 170 °F), la résistance à la traction la plus élevée à des températures supérieures à 1 650 °C (3 002 °F) et le coefficient de dilatation thermique linéaire le plus faible (4,43 × 10-6 par °C à 20 °C ). Le tungstène est généralement fragile à température ambiante. Le tungstène pur peut toutefois être rendu ductile par un travail mécanique à haute température et peut alors être tréfilé en fils très fins. Le tungstène a d’abord été employé commercialement comme matériau de filament de lampe et a ensuite été utilisé dans de nombreuses applications électriques et électroniques. Il est utilisé sous forme de carbure de tungstène pour les matrices, outils, calibres et mèches très durs et résistants. Une grande partie du tungstène entre dans la production d’aciers au tungstène, et une partie a été utilisée dans l’industrie aérospatiale pour fabriquer des gorges de tuyères de moteurs de fusées et des surfaces de rentrée de bord d’attaque. (Pour des informations sur l’extraction, la récupération et les applications du tungstène, voir le traitement du tungstène.)
Planemad
Le tungstène naturel est un mélange de cinq isotopes stables : tungstène-180 (0,12 %), tungstène-182 (26,50 %), tungstène-183 (14,31 %), tungstène-184 (30,64 %) et tungstène-186 (28,43 %). Les cristaux de tungstène sont isométriques et, par analyse aux rayons X, sont considérés comme des cubes centrés sur le corps.