Des chercheurs utilisent des liquides ioniques pour recycler des aimants permanents NdFeB collés

Des chercheurs européens ont démontré l'utilisation de liquides ioniques pour le recyclage d'aimants permanents NdFeB collés. 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 (partiellement) 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 poinçonnée à l'aide de lubrifiants. Le produit obtenu reste très cassant 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, beaucoup d'attention a été consacrée au recyclage des aimants NdFeB frittés et ces efforts ont été passés en revue ailleurs. En général, ces voies comprennent des approches pyrométallurgiques, hydrométallurgiques et solvométallurgiques, ou une combinaison de celles-ci. En revanche, une attention très limitée a été accordée au recyclage des aimants NdFeB collés. Ce manque d'attention peut s'expliquer par la teneur beaucoup plus faible en terres rares des aimants liés par rapport à celle des aimants frittés, ainsi que par le fait que la présence des liants polymères ou des résines rend les voies de recyclage directes (telles que la décrépitation d'hydrogène ) difficile.

… Les liquides ioniques (IL) sont connus pour être d'excellents solvants verts pour de nombreux types de polymères synthétiques et de biopolymères. Il a également été rapporté que des liquides ioniques de chloroaluminate acide de Lewis peuvent 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 d'aimants NdFeB liés. Cette étude est également la première à collecter différents types d'aimants collés 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 collés. Le système de solvant le plus prometteur a été testé à plus grande échelle pour préparer un lot de poudre d'aimant qui a été utilisé pour produire de nouveaux aimants à liaison époxy anisotrope. Les propriétés magnétiques de ces nouveaux aimants ont été mesurées et comparées à celles de leurs homologues commerciaux pour 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 trouvé 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 de polyamide ont été facilement dissous par des liquides ioniques avec des anions de coordination (chlorure, acétate ou dialkylphosphate). L'élimination de la résine PPS n'a pas été possible par 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. La poudre d'aimant sans PA résultante s'est avérée conserver > 90 % de ses propriétés magnétiques d'origine.

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

Ce travail montre que le traitement liquide ionique des aimants NdFeB collés 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 est également une voie polyvalente qui permet la production d'aimants liés secondaires avec un nouveau design et un matériau polymère.

Ressources

Önal, Mehmet Ali Recai et Dewilde, Sven et Degri, Malik et Pickering, Lydia et Saje, Boris et Riaño, Sofía et Walton, Allan et Binnemans, Koen (2020) "Recyclage d'aimants permanents NdFeB liés à l'aide de liquides ioniques"

Publié le 16 avril 2020 dans Électrique (Batterie), Hybrides, Moteurs, Recyclage | Lien permanent | Commentaires (0)