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H2020

REProMag — Risultato in breve

Project ID: 636881
Finanziato nell'ambito di: H2020-EU.2.1.5.1.
Paese: Germania
Dominio: Tecnologie industriali, Cambiamento climatico e Ambiente

Nuovi magneti di terre rare

Ricercatori finanziati dall’UE hanno sviluppato un metodo efficace e privo di sprechi per produrre magneti permanenti di forma complessa da componenti elettronici riciclati.
Nuovi magneti di terre rare
I metalli di terre rare (RE) sono utilizzati nella produzione di magneti, che svolgono un ruolo fondamentale in applicazioni moderne come smartphone, cuffie, auto elettriche e dispositivi micro-meccanici. Tuttavia, l’Europa è fortemente dipendente da fonti esterne di metalli RE, con l’80 % dei metalli sintetici fabbricati proveniente dalla Cina. Rapporti recenti hanno rivelato che i materiali magnetici RE sono esposti al rischio più alto di fornitura per le aziende manifatturiere dell’UE.

Il riciclaggio di rifiuti elettronici contenenti magneti potrebbe fornire la soluzione. Il progetto Orizzonte 2020 REProMag ha sviluppato e convalidato un processo innovativo ed efficiente nell’uso delle risorse per la formatura, il deceraggio e la sinterizzazione (SDS) di magneti RE allo scopo di produrre in modo economico componenti magnetiche con strutture complesse e geometrie.

Materiale di scarto magnetico riciclato

Per oltre due decenni, i magneti al neodimio (Nd), ferro (Fe) e boro (B) sono stati un componente cruciale all’interno di una gamma di dispositivi elettronici. «L’approccio SDS utilizza la lavorazione all’idrogeno dei rottami magnetici (HPMS) dai flussi di rifiuti esistenti per scomporre i magneti in una polvere friabile, smagnetizzata, idrogenata. Questo materiale viene separato meccanicamente dai restanti componenti per garantire una produzione al 100 % esente da sprechi di magneti RE», afferma il coordinatore del progetto, il dott. Carlo Burkhardt.

I magneti RE di fabbricazione che utilizzano il processo SDS superano i problemi associati ai magneti sinterizzati e incollati. La sinterizzazione forma una massa solida di materiale attraverso il calore o la pressione, mentre i magneti legati vengono prodotti miscelando particelle di magnete fine o polvere fine con un adesivo o altro legante e stampando tutto in un magnete solido.

Per modellare il materiale magnetico, la polvere HPMS viene miscelata con un legante organico a più componenti allo stato caldo per formare una miscela in cui ogni particella metallica è uniformemente rivestita con il legante. Una volta raffreddata, questa miscela viene quindi granulata in pellet per creare una materia prima che può essere elaborata utilizzando la stampa 3D o lo stampaggio a iniezione di metallo (MIM). «Ciò consente la produzione senza sprechi di forme complesse con tolleranze elevate, evitando così costosi trattamenti post-sinterizzazione», spiega il dott. Burkhardt.

Riutilizzo, rimodellazione e rivestimento

I partner del progetto hanno realizzato tre strumenti di test MIM con magneti integrati per allineare le particelle al fine di creare magneti anisotropi o addirittura disposizioni polari che non richiedono ulteriori lavorazioni. Secondo il dott. Burkhardt: «Il lavoro iniziale condotto sulla stampa 3D di una polvere magnetica a base di ferrite di stronzio ha mostrato un significativo allineamento delle parti stampate su un magnete permanente di grandi dimensioni, che ha indotto il campo di allineamento».

Il legante polimerico necessario per l’operazione di sagomatura viene infine rimosso usando un solvente a temperatura leggermente elevata per diverse ore, lasciando una struttura metallica densa. Una quantità molto bassa di legante a spina dorsale, che è insolubile nel solvente, mantiene ancora le particelle in forma e deve essere rimossa in una seconda fase di deceraggio, mediante riscaldamento alla temperatura di sinterizzazione. Non deve essere utilizzata nessuna ulteriore fase di post-elaborazione, fatta eccezione per un metodo di rivestimento innovativo allo scopo di evitare la corrosione.

REProMag ha convalidato con successo l’uso di materie prime riciclate al 100 % per la produzione sostenibile di magneti RE utilizzando i processi SDS. «Ciò contribuirà a garantire l’indipendenza delle industrie europee dalle materie prime essenziali prodotte in Asia e porterà ulteriori benefici alla società riducendo il consumo di energia e di sostanze chimiche pericolose durante la lavorazione dei minerali naturali», conclude il dott. Burkhardt.

Keywords

REProMag, magnete, magnete di terre rare (RE), sinterizzazione, sagomatura, deceraggio