Comme de nombreux autres métaux, les applications du nickel à l'état pur sont beaucoup moins importantes que celles sous forme d'alliage avec d'autres composants.
Répartition des débouchés par secteur d'utilisation en 2006
Source : Secrétariat de la CNUCED d'après les données statistiques du Groupe d'étude international sur le nickel
Le nickel est actuellement l'élément d'addition le plus répandu dans les alliages modernes.
La proportion de nickel dans l'alliage est très variable selon les propriétés recherchées. Le tableau ci-dessous présente quelques-uns de ces alliages ainsi que la proportion de nickel contenu.
| 1 - 3% |
Aciers spéciaux |
| 8 - 14% |
Aciers inoxydables |
| 15 - 40% |
Alliages spéciaux |
| 40 - 90% |
Alliages spéciaux pour les industries aéronautique et électronique |
A ce jour, plus des quatre cinquièmes de la production mondiale de nickel sont utilisés dans la fabrication d'alliages. Plus de 3000 sortes d'alliages sont recencés, leurs qualités tant physiques que mécaniques ou chimiques sont très variables et modulables en fonction du domaine et de l'emploi que l'on souhaite en faire.
Sur ces 80%, on estime aux deux tiers environ, la part de la production mondiale destinée à la fabrication d'aciers inoxydables et réfractaires pour les secteurs chimique, des appareils ménagers (résistances électriques chauffantes), automobile (soupape d'échappement de moteurs à combustion interne) ou du bâtiment. Ce pourcentage était de 35% en 1960 et de 46% en 1974. Le nickel (8% en masse de l'alliage) est avec le chrome (18% en masse de l'alliage), le composant essentiel des aciers inoxydables et des aciers réfractaires. La composition de ces aciers varie en fonction des domaines auxquels ils sont destinés et ls conditions requises par leur utilisation (résistance à la corrosion ou à la chaleur par exemple).
L'acier inoxydable est employé dans diverses industries et dans les produits de grande consommation (tels que les éviers et les casseroles). On l'utilise également en architecture et en décoration.
Les aciers réfractaires trouvent une large place dans les industries chimiques et pétrochimiques où les milieux sont très corrosifs et dans les installations de traitement thermique où les températures et les pressions sont souvent élevées. Le nickel étant peu attaqué par les solutions salines et alcalines non oxydantes de même que par la plupart des acides et des composés organiques que l'on rencontre dans l'industrie alimentaire, il peut être employé dans le cadre du dessalement de l'eau de mer ou de l'hydrogénation des huiles.
Toujours dans le domaine des alliages, les 15% restants sont utilisés dans la réalisation d'alliages à base d'acier ou de métaux non ferreux (batteries rechargeables, pots catalytiques, etc.). Entrent notamment dans cette catégorie : les superalliages qui sont souvent employés dans des industries très spécialisées du type aéronautique ou militaire. A ce jour, il existe plus d'une centaine de compositions différentes de superalliages. Par exemple, le rendement d'un turboréacteur augmente avec la température (+20% quand la température passe de 900°C à 1200°C). Actuellement, la température maximale atteint 1050°C, ce qui nécéssite des superalliages capables de résister à de si hautes températures.
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GLOSSAIRE
Les aciers réfractaires
Pour de très nombreuses applications il a été nécessaire de mettre au point des alliages qui conservent des propriétés mécaniques acceptables à haute température (entre 700 et 1000°C) sans se dégrader par oxydation.
Les superalliages
Nom générique d'alliages complexes présentant une très bonne résistance à haute température et haute pression à l'oxydation, à la corrosion, au fluage et à des contraintes cycliques (mécaniques ou thermiques). Il sont en général destinés à l'aéronautique, aux réacteurs chimiques, à la cryogénie et aux centrales thermiques.
8% du nickel produit dans le monde est destiné à la protection de métaux moins résistants que lui à la corrosion. Peuvent être cités au nombre de ceux-ci, le fer ou l'acier. Comme la galvanisation du zinc, celle du nickel peut se dérouler soit par plaquage, soit par dépôt électrolytique (nickelage - voir partie technologie) ou chimique.
L'une des utilisations les plus anciennes du nickel est la fabrication de pièces de monnaie. Que ce soit pour le "knife-coin" chinois, la pièce de vingt centimes suisse (1881) ou beaucoup plus récemment, les pièces de un et deux euros, le nickel est fortement apprécié sous la forme de cupronickel. Avec 20% à 30% de nickel, ces alliages offrent en effet, la malléabilité nécessaire à une impression profonde dans la pièce, mais restent suffisamment résistants pour circuler de mains en mains pendant des années. Ils conservent, en outre, leur lustre et leur brillance qui font le prestige d'une monnaie, durant des années. On estime qu'aujourd'hui, environ 6% de la production mondiale de nickel est destinée à cet usage.
Des alliages regroupant 15 à 30% de nickel, de fer, d'aluminium, de cobalt, de cuivre ainsi que de molybdène sont connus sous le nom d'Alnico ou Alcomax et permettent de fabriquer des aimants permanents.
La fabrication de batteries nickel-cadmium pourrait connaître un boom avec le développement des voitures électriques.
Pour une liste plus large des applications du nickel, consulter notamment les sites internet suivants :
Nickel and its uses
En ce qui concerne l'usage du nickel dans les pièces de monnaie, se reporter, par exemple, au site développé dans le cadre d'un programme soutenu par le Fonds de formation de l'industrie chimique et le Fonds pour la formation professionnelle des employés dans l'industrie chimique en suivant le lien suivant.
- Le Maraging ou acier à durcissement structural
Principal représentant des aciers à hautes caractéristiques mécaniques, il est constitué de 18% de nickel, de 8% de cobalt, de 4% de molybdène et de 0,03% de carbone, ainsi que de divers autres éléments tels que : manganèse, titane, aluminium ou silicium.
- Le Constantan (nom déposé)
C'est un alliage de cuivre et de nickel utilisé entre autres pour la confection de fils de résistance électrique.
C'est un alliage de fer contenant 36% de nickel et dont le coefficient de dilatation est proche de 0. Il est employé dans l'horlogerie et dans tous les domaines dans lesquels les pièces sont soumises à des variations de températures.