Produire de nouveaux aimants en terres rares à partir du recyclage des déchets électroniques
Les métaux de terres rares (TR) sont utilisés pour la production d’aimants, qui jouent un rôle clé dans des applications modernes comme les smartphones, les écouteurs, les voitures électriques ou les dispositifs micro-mécaniques. Cependant, l’Europe est fortement dépendante des sources externes pour les métaux TR, avec 80 % des métaux TR manufacturés provenant de Chine. Des rapports récents ont révélé que les matériaux pour aimants TR présentent le plus fort risque fournisseur pour les manufactures industrielles européennes. Le recyclage des déchets des appareils électroniques contenant des aimants pourrait être une solution. Le projet Horizon 2020 REProMag a mis au point et validé un procédé de façonnage, de déliantage et de frittage (FDF), innovant et efficace en matière d’utilisation des ressources, pour les aimants TR afin de produire des pièces magnétiques avec des géométries et des structures complexes pour un coût raisonnable. Recycler les déchets magnétiques Depuis plus de deux décennies, les aimants à base de néodyme (Nd), de fer (Fe), et de bore (B) font partie des composants indispensables pour toute une gamme d'appareils électroniques. «L’approche FDF recourt à un traitement à l’hydrogène des déchets magnétiques (HPMS) à partir des flux de déchets existants pour réduire les aimants en une poudre friable, démagnétisée et hydrogénée. Ce matériau est ensuite séparé des autres composants restant par un procédé mécanique, pour une production 100 % sans déchet des aimants TR,» déclare le Dr. Carlo Burkhardt, coordinateur du projet. La production d’aimants TR à partir d’un procédé FDF permet de surmonter les problématiques associées aux aimants frittés et liés. Le frittage forme une masse solide de matériel à chaud ou par pression, tandis que les aimants liés sont produits par le mélange de fines particules magnétiques ou de poudre fine avec un adhésif ou un autre liant puis sont moulés pour former un aimant solide. Pour façonner ces matériaux magnétiques, la poudre HPMS est mélangée à chaud à un liant organique multi-composants pour créer un mélange dans lequel chaque particule de métal est uniformément revêtue de liant. Une fois refroidi, ce mélange est transformé en granules et constitue une matière première qui peut être utilisée pour l’impression 3D ou pour le moulage par injection de métal (MIM). «Cela permet la production zéro déchets de formes complexes présentant une haute tolérance, évitant de fait les traitements post-frittage,» explique le Dr. Burkhardt. Réutiliser, remodeler, recouvrir Les partenaires du projet ont construit trois outils de tests MIM avec des aimants intégrés pour aligner les particules et créer des aimants anisotropes ou même des agencements multi-polaires qui ne nécessitent pas d’usinage supplémentaire. D’après le Dr Burkhardt: «Les travaux initiaux menés sur l’impression 3D avec une poudre magnétique à base de strontium ferrite a montré un alignement significatif des parties imprimées sur un grand aimant permanent qui a induit un champ d’alignement.» Le polymère liant nécessaire pour l’opération de modelage est éliminé à la fin du processus dans un bain de solvant à température légèrement élevée pendant plusieurs heures, et l’on obtient une structure métallique dense. Une très petite quantité de liant d'ossature centrale, insoluble dans le solvant, continue à maintenir les particules en forme et doit être éliminée au cours d’une deuxième étape d’élimination du liant, en chauffant à la température de frittage. Aucune autre phase post-traitement n’est nécessaire, à l’exception d’une méthode de revêtement innovante qui évite la corrosion. REProMag est donc parvenu à valider l’utilisation de 100 % de matières premières recyclées pour la production durable d’aimants TR, en recourant à des procédés FDF. «Cela contribuera à garantir l’autonomie de l’industrie européenne par rapport aux matières premières critiques produites en Asie et apportera d’autres bénéfices à la société en réduisant la consommation d’énergie et de produits chimiques dangereux pendant le traitement des minerais TR,» conclut le Dr. Burkhardt.
Mots‑clés
REProMag, aimant, aimant en terres rares (TR), frittage, façonnage, déliantage
