Les chercheurs utilisent des liquides ioniques pour recycler les aimants permanents NdFeB liés

Des chercheurs européens ont démontré l’utilisation de liquides ioniques pour recycler les aimants permanents NdFeB liés. Un article en libre accès sur leurs travaux est publié dans la revue RSC Green Chemistry.

Les aimants permanents NdFeB sont de deux types : les aimants frittés et les aimants liés (polymère ou résine). Les deux types sont (en partie) constitués de poudres d’alliages magnétiques qui peuvent présenter des caractéristiques d’écoulement lorsqu’elles sont très fines.

Pour les aimants frittés, la poudre magnétique est pressée dans une forme et découpée à l'aide de lubrifiants. Le produit obtenu reste très fragile mais, par chauffage dans un four sous vide, sa densité et sa résistance mécanique sont grandement améliorées.

Les aimants NdFeB liés sont généralement obtenus en mélangeant de la poudre d'aimant NdFeB avec un liant polymère à un rapport de masse approprié dans un mélangeur ou une extrudeuse et en soumettant l'extrudat en forme de pastille à un moulage par injection ou par compression.

Au cours de la dernière décennie, une grande attention a été accordée au recyclage des aimants NdFeB frittés et ces efforts ont été examinés ailleurs. En général, ces voies incluent des approches pyrométallurgiques, hydrométallurgiques et solvométallurgiques, ou une combinaison des deux. En revanche, une attention très limitée a été accordée au recyclage des aimants NdFeB liés. Ce manque d'attention peut s'expliquer par la teneur en terres rares beaucoup plus faible des aimants liés par rapport à celle des aimants frittés, ainsi que par le fait que la présence de liants polymères ou de résines rend les voies de recyclage directes (comme la décrépitation de l'hydrogène) ) difficile.

… Les liquides ioniques (IL) sont connus pour être d’excellents solvants verts pour de nombreux types de polymères synthétiques et biopolymères. Il a également été rapporté que des liquides ioniques de chloroaluminate acide de Lewis pouvaient être utilisés pour dissoudre les résines époxy des condensateurs au tantale. Pour ces raisons, nous avons décidé d'explorer pour la première fois l'utilisation de liquides ioniques pour le recyclage des aimants NdFeB liés. Cette étude est également la première à collecter différents types d’aimants liés sur le marché mondial des aimants pour simuler une situation réelle. Le comportement de dissolution de différents types de liants polymères dans des liquides ioniques a ensuite été testé sur une sélection d'aimants liés. Le système de solvants le plus prometteur a été testé à plus grande échelle pour préparer un lot de poudre magnétique utilisée pour produire de nouveaux aimants anisotropes à liaison époxy. Les propriétés magnétiques de ces nouveaux aimants ont été mesurées et comparées à celles de leurs homologues commerciaux afin d'évaluer l'efficacité globale du processus de recyclage.

Les chercheurs de la KU Leuven en Belgique, de l'Université de Birmingham au Royaume-Uni et de Kolektor Magnet Technology GmbH en Allemagne ont découvert trois principaux types de polymères dans les aimants NdFeB liés commerciaux : les polyamides (PA6 et PA12), le sulfure de poly-p-phénylène. (PPS) et époxy.

Les deux types de résines polyamides étaient facilement dissous par des liquides ioniques contenant des anions de coordination (chlorure, acétate ou dialkylphosphate). L'élimination de la résine PPS n'a pas été possible avec des solvants liquides ioniques, mais uniquement en utilisant du 1-chloronaphtalène et du 1,3,5-triphénylbenzène à des températures élevées.

Bien que l'époxy puisse être éliminé par plusieurs liquides ioniques, une réaction entre la poudre de NdFeB et les liquides ioniques a été observée. Un lot d'aimants liés au PA6 a été traité avec un diéthylphosphate de tributyléthylphosphonium liquide ionique, [P4442] [Et2PO4], pour éliminer sélectivement la partie polymère. Il a été constaté que la poudre magnétique sans PA obtenue conservait plus de 90 % de ses propriétés magnétiques d'origine.

Les chercheurs ont produit deux nouveaux aimants à liaison époxy fabriqués avec cette poudre magnétique recyclée ; les aimants présentaient des propriétés magnétiques proches de celles de leurs homologues commerciaux, démontrant ainsi la polyvalence du processus et la possibilité de boucler avec succès la boucle des matériaux.

Ce travail montre que le traitement par liquide ionique des aimants NdFeB liés en fin de vie est une méthode prometteuse pour le recyclage direct de ces aimants. En plus d'être respectueux de l'environnement, le processus constitue également une voie polyvalente qui permet la production d'aimants liés secondaires avec une nouvelle conception et un nouveau matériau polymère.