Métal de couleur argentée, le zirconium est extrait d’un minerai, le zircon, très prisé en joaillerie, ou d’un composé inorganique, la zircone, autrement appelée dioxyde de zirconium. L’UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) le classe parmi les métaux de transition, au même titre que le hafnium et le titane. Ce matériau, extrait sous forme d’oxyde dès 1789, et isolé en tant que métal en 1824, porte le numéro atomique 40 et le symbole chimique Zr.

Des centrales nucléaires aux bijoux

Le zirconium se présente en barre argentée ou en cube, selon sa forme allotropique : en dessous de 863°C pour la variété α, au-delà la variété β. Il peut également être commercialisé en poudre grise amorphe ou en flocons brillants.

En raison de son extraordinaire résistance à la corrosion et à l’oxydation (il est recouvert d’un film d’oxyde), le zirconium est employé en tant que revêtement, au sens large du terme puisqu’il peut s’agir de carrelages, de moteurs à réaction ou de parois intérieures de fours et de réacteurs. Cette résistance s’ajoute à une autre propriété, celle de la transparence aux neutrons. Supportant en outre parfaitement les hautes températures, ce métal sert énormément dans l’industrie nucléaire, aussi bien au niveau de la fabrication de gaines de combustible que de celle des sarcophages destinés à accueillir les déchets radioactifs.

Les industries nucléaires et chimiques l’utilisent également sous forme de zircaloy, un alliage contenant au moins 98,2% de zirconium, de l’étain, du fer, du chrome et/ou du hafnium ; il en existe plusieurs nuances. L’oxyde de zirconium, la zircone, est pour sa part employé sous forme de céramique technique, particulièrement en coutellerie et en joaillerie, où ses cristaux ont une beauté comparable à celle du diamant, mais également en dentisterie et en lunetterie.

La prudence pour l’usinage

Le zirconium se manie avec précaution. Il présente en effet des propriétés pyrophoriques et peut donc s’enflammer spontanément à température ambiante. Il est particulièrement instable sous forme de flocons, de poudre et de poussières. Le soudage ne peut être réalisé qu’avec des procédés adaptés comme le faisceau d’électrons. L’assemblage avec d’autres métaux est possible. Le port de gants et de lunettes de protection est indispensable.

Concernant la production de ce métal, la multinationale française Areva gère cinq sites dédiés à la métallurgie du zirconium et de ses alliages, qu’il s’agisse d’éponges, de tubes, de feuillards, de tôles… L’entreprise est d’ailleurs le premier producteur mondial pour les applications nucléaires, détenant 35% des parts de marché pour les éponges de zirconium et 30% pour les tubes de structure.