Recyclage d'aimants NdFeB par frittages non conventionnels – SinterMagRec

Les aimants de type Terres Rares-Fer-Bore (TRFeB) sont des constituants des moteurs électriques de haute performance. Avec le développement des voitures électriques ou hybrides, celui des éoliennes et des hydroliennes, le besoin de tels aimants connaît une expansion très importante. En 2010/11, l’industrie des éoliennes a utilisé 11 540 tonnes. En 2013, 37000 tonnes d’aimants de Terres Rares ont aussi été employées pour la fabrication de voitures électriques et hybrides.
La demande en Terres Rares est par conséquent en constante augmentation, pour l’élément Néodyme elle devrait notamment connaître une croissance de 700% dans les 25 années prochaines années. Les sources actuelles d’approvisionnement ne devraient donc pas suffire pour répondre à cette tendance. De plus, le marché des Terres Rares est soumis à des prix extrêmement volatiles, reflétant les tensions géopolitiques et le jeu stratégique des pays producteurs, en particulier la Chine..
Parmi les différentes solutions pour réduire la compétition pour l’accès aux Terres Rares dans la fabrication d’aimants, le recyclage apparaît comme la voie d’avenir. Les Déchets d’Equipement Electroniques et Electriques (DEEE) d' Europe représentent une source d’approvisionnement en Terres Rares encore inexploitée. L’exploitation de ces gisements « urbains » constitue donc un facteur majeur pour assurer l’indépendance européenne. Cette volonté de donner une seconde vie aux produits est aussi largement soutenue par la Commission Européen qui a fixé par décret des objectifs de collecte en augmentation constante pour les prochaines années : en 2015 un taux de collecte de 40% a été atteint, un objectif de 85% a été fixé pour 2019.
L’objectif principal de ce projet est de développer des aimants à partir de poudres d’aimants TRFeB issus des mines urbaines. Au cours du procédé proposé, le recyclage des aimants frittés issus des DEEE, conduit, dans un premier temps, à la récupération de poudres de TRFeB. Dans un second temps, le développement de techniques de frittage non conventionnel utilisant la poudre ouvre une perspective de valorisation intéressante. Deux technologies sont possibles afin de développer la microstructure et les propriétés magnétiques dans un nouvel aimant TRFeB issu de poudre recyclée: : les micro-ondes ou le SPS (Spark Plasma Sintering). Ces procédés de frittage non conventionnels présentent des avantages significatifs par rapport aux procédés classiques de frittage, tels que: un temps de traitement et une réduction de la température importants, des vitesses de chauffage très rapides, et une réduction de la consommation d'énergie.
Ainsi, dans le cadre de l’étude proposée, on s’attachera à :
•Etudier et comprendre les mécanismes de frittage flash par micro-onde et SPS. Des poudres de précurseurs seront produites par mécano-synthèse et réaction à l’état solide (procédé dit de décrépitation à l’hydrogène),
•Etudier l’influence d’une microstructure contrôlée sur les propriétés magnétiques
•Etudier le développement d’anisotropie des propriétés magnétiques par un contrôle de la texturation des matériaux
•Caractériser les propriétés d'usage des aimants produits, par des tests, notamment sur machines électriques.