연구원들은 결합된 NdFeB 영구 자석을 재활용하기 위해 이온성 액체를 사용합니다.

유럽의 연구자들은 결합된 NdFeB 영구 자석을 재활용하기 위해 이온성 액체를 사용하는 방법을 시연했습니다. 이들의 연구에 대한 공개 논문은 RSC 저널 Green Chemistry에 게재되었습니다.

영구 NdFeB 자석에는 소결 자석과 (폴리머 또는 수지) 결합 자석의 두 가지 유형이 있습니다. 두 유형 모두 (부분적으로) 매우 미세할 때 흐름 특성을 나타낼 수 있는 자석 합금 분말로 구성됩니다.

소결 자석의 경우 자석 분말을 형태로 압축한 후 윤활제를 사용하여 펀칭합니다. 얻은 제품은 매우 부서지기 쉬운 상태로 남아 있지만 진공로에서 가열하면 밀도와 기계적 강도가 크게 향상됩니다.

결합된 NdFeB 자석은 일반적으로 NdFeB 자석 분말과 고분자 결합제를 혼합기나 압출기에서 적절한 질량비로 혼합하고 펠릿 모양의 압출물을 사출 또는 압축 성형하여 얻습니다.

지난 10년 동안 소결된 NdFeB 자석의 재활용에 많은 관심이 집중되었으며 이러한 노력은 다른 곳에서도 검토되었습니다. 일반적으로 이러한 경로에는 건식 야금학, 습식 야금학 및 용매 야금학 접근법 또는 이들의 조합이 포함됩니다. 대조적으로, 결합된 NdFeB 자석의 재활용에 대해서는 매우 제한된 관심이 주어졌습니다. 이러한 관심 부족은 소결 자석에 비해 본드 자석의 희토류 함량이 훨씬 낮고 고분자 바인더 또는 수지의 존재가 직접적인 재활용 경로(예: 수소 감소)를 만든다는 사실로 설명될 수 있습니다. ) 어려운.

… 이온성 액체(IL)는 다양한 유형의 합성 고분자 및 바이오폴리머에 탁월한 친환경 용매로 알려져 있습니다. 또한 루이스산성 클로로알루미네이트 이온성 액체를 사용하여 탄탈륨 커패시터의 에폭시 수지를 용해시킬 수 있다는 보고도 있습니다. 이러한 이유로 우리는 처음으로 결합된 NdFeB 자석의 재활용을 위해 이온성 액체의 사용을 탐구하기로 결정했습니다. 이 연구는 또한 실제와 같은 상황을 시뮬레이션하기 위해 전 세계 자석 시장에서 다양한 유형의 본드 자석을 수집한 최초의 연구이기도 합니다. 이온성 액체에서 다양한 유형의 고분자 결합제의 용해 거동을 선택된 결합 자석에 대해 테스트했습니다. 가장 유망한 용매 시스템은 새로운 이방성 에폭시 결합 자석을 생산하는 데 사용되는 자석 분말 배치를 준비하기 위해 대규모로 테스트되었습니다. 재활용 공정의 전반적인 효율성을 평가하기 위해 이 새로운 자석의 자기 특성을 측정하고 상용 자석의 자기 특성과 비교했습니다.

벨기에의 KU Leuven, 영국의 버밍엄 대학교, 독일의 Kolektor Magnet Technology GmbH의 연구원들은 상업용 결합 NdFeB 자석에서 폴리아미드(PA6 및 PA12), 폴리-p-페닐렌 황화물의 세 가지 주요 유형의 폴리머를 발견했습니다. (PPS) 및 에폭시.

두 가지 유형의 폴리아미드 수지는 배위 음이온(염화물, 아세테이트 또는 디알킬포스페이트)이 있는 이온성 액체에 쉽게 용해되었습니다. 이온성 액체 용매로는 PPS 수지를 제거할 수 없었고, 고온에서 1-클로로나프탈렌과 1,3,5-트리페닐벤젠을 사용해야만 제거가 가능했다.

에폭시는 여러 이온성 액체에 의해 제거될 수 있지만 NdFeB 분말과 이온성 액체 사이의 반응이 관찰되었습니다. PA6 결합 자석 배치를 이온성 액체 트리부틸에틸포스포늄 디에틸포스페이트, [P4442][Et2PO4]로 처리하여 중합체 부분을 선택적으로 제거했습니다. 결과적으로 PA가 없는 자석 분말은 원래 자기 특성의 >90%를 유지하는 것으로 나타났습니다.

연구진은 이 재활용 자석 분말로 생산된 두 개의 새로운 에폭시 결합 자석을 생산했습니다. 자석은 상업용 자석에 가까운 자기 특성을 보여줌으로써 공정의 다양성을 보여주고 재료 루프가 성공적으로 닫힐 수 있음을 보여주었습니다.

이 연구는 수명이 다한 NdFeB 자석의 이온성 액체 처리가 이러한 자석을 직접 재활용하는 유망한 방법임을 보여줍니다. 환경친화적일 뿐만 아니라, 이 공정은 새로운 디자인과 고분자 재료를 갖춘 2차 본드 자석을 생산할 수 있는 다목적 경로이기도 합니다.