Le dysprosium métallique est un argent doux et brillant élément de terre rare (REE) utilisé dans les aimants permanents en raison de sa résistance paramagnétique et de sa durabilité à haute température.
Propriétés
- Symbole atomique: Dy
- Numéro atomique: 66
- Catégorie d'élément: Lanthanide métal
- Poids atomique: 162,50
- Point de fusion: 1412 ° C
- Point d'ébullition: 2567 ° C
- Densité: 8,551 g / cm3
- Dureté Vickers: 540 MPa
Les caractéristiques
Bien qu'il soit relativement stable dans l'air aux températures ambiantes, le dysprosium métallique réagit avec l'eau froide et se dissout rapidement au contact des acides. Dans l'acide fluorhydrique, cependant, le métal des terres rares lourdes formera une couche protectrice de fluorure de dysprosium (DyF3).
L'application principale du métal doux et argenté est dans les aimants permanents. Cela est dû au fait que le dysprosium pur est fortement paramagnétique au-dessus de -93°C (-136°F), ce qui signifie qu'il est attiré par magnétique champs dans une large gamme de températures.
Avec l'holmium, le dysprosium a également le moment magnétique le plus élevé (la force et la direction de traction résultant affectées par un champ magnétique) de tout élément.
La température de fusion élevée et la section efficace d'absorption des neutrons du dysprosium lui permettent également d'être utilisé dans les barres de contrôle nucléaire.
Bien que le dysprosium s'usine sans étincelles, il n'est pas utilisé commercialement comme métal pur ou dans des structures alliages.
Comme les autres éléments lanthanides (ou terres rares), le dysprosium est le plus souvent naturellement associé dans les corps minéralisés à d'autres éléments des terres rares.
Histoire
Le chimiste français Paul-Émile Lecoq de Boisbadran a reconnu le dysprosium comme élément indépendant en 1886 alors qu'il analysait l'oxyde d'erbium.
Reflétant la nature intime des ETR, de Boisbaudran a d'abord étudié l'oxyde d'yttrium impur, dont il a puisé l'erbium et le terbium à l'aide d'acide et d'ammoniac. L'oxyde d'erbium, lui-même, abritait deux autres éléments, l'holmium et le thulium.
Alors que de Boisbaudran travaillait chez lui, les éléments ont commencé à se révéler comme des poupées russes, et après 32 séquences acides et 26 précipitations d'ammoniac, de Boisbaudran a pu identifier le dysprosium comme un élément unique. Il a nommé le nouvel élément après le mot grec dysprositos, ce qui signifie «difficile à obtenir».
Des formes plus pures de l'élément ont été préparées en 1906 par Georges Urbain, tandis qu'une forme pure (par normes) de l'élément n'a été produit qu'en 1950, après le développement de la séparation io-échange et métallographique techniques de réduction par Frank Harold Spedding, un pionnier de la recherche sur les terres rares, et son équipe au laboratoire Ames.
Le laboratoire d'Ames, avec le Naval Ordnance Laboratory, a également joué un rôle central dans le développement de l'une des premières utilisations majeures du dysprosium, le Terfenol-D. Le matériau magnétostrictif a été étudié dans les années 1970 et commercialisé dans les années 1980 pour une utilisation dans les sonars navals, les capteurs magnéto-mécaniques, les actionneurs et les transducteurs.
L'utilisation du dysprosium dans les aimants permanents a également augmenté avec la création de néodyme-le fer-bore (NdFeB) dans les années 80. Les recherches de General Motors et Sumitomo Special Metals ont conduit à la création de ces versions plus solides et moins chères du premier permanent (samarium-cobalt) aimants, qui avaient été développés 20 ans plus tôt.
L'ajout de 3 à 6 pour cent de dysprosium (en poids) à l'alliage magnétique NdFeB augmente le Curie de l'aimant point et la coercivité, améliorant ainsi la stabilité et les performances à des températures élevées tout en réduisant démagnétisation.
Les aimants NdFeB sont désormais la norme dans les applications électroniques et les véhicules électriques hybrides.
Les REE, y compris le dysprosium, ont été mis sous les projecteurs des médias mondiaux en 2009 après que les limites des exportations chinoises d'éléments aient entraîné des pénuries d'approvisionnement et l'intérêt des investisseurs pour les métaux. Ceci, à son tour, a conduit à une augmentation rapide des prix et à des investissements importants dans le développement de sources alternatives.
Production
L'attention récente des médias à l'examen de la dépendance mondiale à l'égard de la production chinoise d'ETR met souvent en évidence le fait que le pays représente environ 90% de la production mondiale d'ETR.
Alors qu'un certain nombre de types de minerais, dont la monazite et la bastnasite, peuvent contenir du dysprosium, les sources pourcentage de dysprosium contenu sont les argiles d'adsorption ionique de la province du Jiangxi, en Chine, et les minerais de xénotime en Chine du Sud et Malaisie.
Selon le type de minerai, une variété de techniques hydrométallurgiques doivent être utilisées pour extraire les ETR individuels. Flottation de mousse et torréfaction de concentrés est la méthode la plus courante d'extraction du sulfate de terre rare, un composé précurseur qui peut par conséquent être traité par échange d'ions déplacement. Les ions dysprosium résultants sont ensuite stabilisés avec du fluor pour former du fluorure de dysprosium.
Le fluorure de dysprosium peut être réduit en lingots métalliques en chauffant avec du calcium à des températures élevées dans des creusets en tantale.
La production mondiale de dysprosium est limitée à environ 1800 tonnes métriques (contenant du dysprosium) par an. Cela ne représente que 1% environ de toutes les terres rares raffinées chaque année.
Les plus grands producteurs de terres rares sont Baotou Steel Rare Earth Hi-Tech Co., China Minmetals Corp. et Aluminium Corp. de Chine (CHALCO).
Applications
De loin, le plus gros consommateur de dysprosium est l'industrie des aimants permanents. Ces aimants dominent le marché des moteurs de traction à haut rendement utilisés dans les véhicules hybrides et électriques, les éoliennes et les disques durs.
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Sources:
Emsley, John. Blocs de construction de la nature: un guide de A à Z sur les éléments.
Oxford University Press; Nouvelle édition (septembre 14 2011)
Arnold Magnetic Technologies. Le rôle important du dysprosium dans les aimants permanents modernes. 17 janvier 2012.
British Geological Survey. Éléments de terres rares. Novembre 2011.
URL: www.mineralsuk.com
Kingsnorth, Prof. Dudley. "La dynastie des terres rares de la Chine peut-elle survivre". Conférence sur les minéraux industriels et les marchés en Chine. Présentation: 24 septembre 2013.
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