I ricercatori utilizzano liquidi ionici per riciclare i magneti permanenti NdFeB legati

Ricercatori in Europa hanno dimostrato l'uso di liquidi ionici per riciclare magneti permanenti NdFeB legati. Un articolo ad accesso libero sul loro lavoro è stato pubblicato sulla rivista Green Chemistry della RSC.

I magneti permanenti NdFeB sono di due tipi: magneti sinterizzati e legati (polimero o resina). Entrambi i tipi sono (parzialmente) costituiti da polveri di leghe magnetiche che possono presentare caratteristiche di flusso quando sono molto fini.

Nei magneti sinterizzati la polvere magnetica viene pressata in una forma e fustellata con l'aiuto di lubrificanti. Il prodotto ottenuto rimane molto fragile ma, mediante riscaldamento in forno sotto vuoto, la sua densità e resistenza meccanica vengono notevolmente migliorate.

I magneti NdFeB legati si ottengono generalmente miscelando la polvere magnetica NdFeB con un legante polimerico in un rapporto di massa appropriato in un miscelatore o estrusore e sottoponendo l'estruso a forma di pellet allo stampaggio a iniezione o compressione.

Durante l’ultimo decennio, molta attenzione è stata dedicata al riciclaggio dei magneti NdFeB sinterizzati e questi sforzi sono stati esaminati altrove. In generale, questi percorsi includono approcci pirometallurgici, idrometallurgici e solvometallurgici, o una combinazione di essi. Al contrario, è stata prestata un’attenzione molto limitata al riciclaggio dei magneti NdFeB incollati. Questa mancanza di attenzione può essere spiegata dal contenuto di terre rare dei magneti legati rispetto a quello dei magneti sinterizzati, nonché dal fatto che la presenza di leganti polimerici o resine rende possibili percorsi di riciclaggio diretti (come la decrepitazione dell'idrogeno). ) difficile.

… I liquidi ionici (IL) sono noti per essere eccellenti solventi verdi per molti tipi di polimeri sintetici e biopolimeri. È stato anche riportato che i liquidi ionici cloroalluminati acidi di Lewis possono essere utilizzati per dissolvere le resine epossidiche dei condensatori al tantalio. Per questi motivi, abbiamo deciso di esplorare per la prima volta l’uso di liquidi ionici per il riciclaggio di magneti NdFeB incollati. Questo studio è anche il primo a raccogliere diversi tipi di magneti incollati dal mercato globale dei magneti per simulare una situazione reale. Il comportamento di dissoluzione di diversi tipi di leganti polimerici nei liquidi ionici è stato quindi testato su una selezione di magneti legati. Il sistema solvente più promettente è stato testato su scala più ampia per preparare un lotto di polvere magnetica utilizzata per produrre nuovi magneti legati con resina epossidica anisotropica. Le proprietà magnetiche di questi nuovi magneti sono state misurate e confrontate con quelle delle controparti commerciali per valutare l'efficienza complessiva del processo di riciclaggio.

I ricercatori, della KU Leuven in Belgio, dell’Università di Birmingham nel Regno Unito e della Kolektor Magnet Technology GmbH in Germania, hanno trovato tre tipi principali di polimeri nei magneti NdFeB legati in commercio: poliammidi (PA6 e PA12), poli-p-fenilene solfuro (PPS) ed epossidico.

Entrambi i tipi di resine poliammidiche venivano facilmente sciolti da liquidi ionici con anioni coordinanti (cloruro, acetato o dialchilfosfato). La rimozione della resina PPS non è stata possibile mediante solventi liquidi ionici, ma solo utilizzando 1-cloronaftalene e 1,3,5-trifenilbenzene ad alte temperature.

Sebbene la resina epossidica possa essere rimossa da diversi liquidi ionici, è stata osservata la reazione tra la polvere di NdFeB e i liquidi ionici. Un lotto di magneti legati a PA6 è stato trattato con un dietilfosfato tributiletilfosfonio liquido ionico, [P4442][Et2PO4], per rimuovere selettivamente la porzione polimerica. È stato scoperto che la polvere magnetica priva di PA risultante conserva più del 90% delle sue proprietà magnetiche originali.

I ricercatori hanno prodotto due nuovi magneti con legante epossidico prodotti con questa polvere magnetica riciclata; i magneti hanno mostrato proprietà magnetiche vicine a quelle delle controparti commerciali, dimostrando così la versatilità del processo e la possibilità di chiudere con successo il ciclo dei materiali.

Questo lavoro mostra che il trattamento con liquido ionico dei magneti NdFeB legati a fine vita è un metodo promettente per il riciclaggio diretto di questi magneti. Oltre ad essere rispettoso dell'ambiente, il processo è anche un percorso versatile che consente la produzione di magneti secondari con nuovo design e materiale polimerico.