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Trois solutions pour limiter l'usage des métaux rares

Xavier Boivinet

Mis à jour le 06/04/2018 à 07h00

Trois solutions pour limiter l'usage des métaux rares

Si certains métaux rares sont difficilement substituables en raison de leurs propriétés, des procédés industriels commencent à émerger pour en limiter l’usage. Zoom sur trois solutions économes en cobalt, en platine et en dysprosium.

1. Un grain parfait pour les aimants permanents

Les aimants permanents à base d’alliage néodyme-fer-bore (NdFeB) intègrent du dysprosium pour augmenter leur coercivité (résistance à la démagnétisation). Celle-ci diminue quand la température augmente. Pour introduire le dysprosium, on utilise la technique des deux poudres ou la technique de la diffusion en bordure du grain (GBDP).

Dans la première, une poudre de dysprosium est incorporée dans celle de l’alliage de NdFeB au moment de fondre les éléments ensemble. La microstructure résultante consiste en un assemblage de grains formés d’un cœur de NdFeB et d’une coquille où certains atomes de néodyme sont remplacés par du dysprosium. « Il s’agit de la méthode conventionnelle pour fabriquer des aimants permanents thermiquement stables, précise Oliver Gutfleisch, professeur en matériaux fonctionnels à l’université technique de Darmstadt (Allemagne). Elle est simple mais a deux inconvénients : l’usage excessif de dysprosium, cher et critique, et la diminution de l’aimantation rémanente. » C’est-à-dire celle que l’aimant conserve lorsqu’aucun champ magnétique ne lui est appliqué.

À partir du début des années 2000, le GBDP a été étudié puis développé pour une utilisation industrielle. L’aimant permanent est enrobé d’un matériau à base de dysprosium avant d’être traité thermiquement. Porté à hautes températures (jusqu’à 900 °C) pendant plusieurs heures et en différentes étapes, le dysprosium se diffuse entre les grains de NdFeB autour desquels se forment de très fines coquilles de (Nd, Dy)FeB. La quantité de dysprosium est réduite par rapport à la technique des deux poudres et la magnétisation rémanente est améliorée.

Le fabricant japonais de matériel électronique TDK affirme réduire ainsi de 20 à 50 % l’utilisation de dysprosium, grâce à son procédé GBDP. Dans un article publié en 2015 dans la revue « IEEE transactions on magnets », des chercheurs des universités de Sheffield et de Cambridge (Angleterre) revendiquent, eux, une réduction de 81 % de la quantité de dysprosium requise avec le GBDP par rapport à une technique[…]

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