Aimant au néodyme

La structure cristalline tétragonale du Nd₂Fe₁₄B possède une grande anisotropie magnétique (H_A~7 teslas (T))^[4]. Cela lui donne un fort champ coercitif ainsi qu'une haute saturation (J_s ~1,6 T). En conséquence, le matériau peut emmagasiner une grande quantité d'énergie magnétique (produit énergétique maximal (en) BH_max ~ 512 kJ/m³), beaucoup plus grande que les alliages tels ceux de samarium-cobalt (SmCo), premiers aimants permanents aux terres rares commercialisés.

En pratique, les propriétés des aimants au néodyme dépendent fortement de la composition précise de l'alliage, de la microstructure et des techniques de construction employés.

En 1982, à la suite de recherches motivées par les coûts importants des aimants permanents au samarium-cobalt, General Motors (GM) et Sumitomo Special Metals découvrent le composé Nd₂Fe₁₄B. GM travaillait sur le développement d'aimants trempés sur roue et basés sur des nanocristaux de Nd₂Fe₁₄B, alors que Sumitomo travaillait avec le même matériau, mais par un procédé de frittage.

GM a commercialisé ses inventions, menant à la fondation de Magnequench en 1986 (après une série d'évolutions, l'entreprise est devenue une composante de Molycorp (en)). La compagnie fournissait de la poudre de Nd₂Fe₁₄B à des manufacturiers.

Sumitomo a enregistré environ 600 brevets sur les aimants au néodyme^[5]. Les installations de l'entreprise sont devenues une partie de la Hitachi Corporation et ont produit, et autorisé d'autres compagnies à produire, des aimants au néodyme.

Le marché est dominé par des manufacturiers chinois, notamment en raison de la présence de grands gisements de terres rares sur leur territoire^[6].

Le département de l'Énergie des États-Unis a commencé des recherches pour trouver des substituts aux terres rares pour les aimants permanents. L'Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) a ainsi commandité divers projets tels le programme Rare Earth Alternatives in Critical Technologies (REACT, pouvant se traduire en français par « alternatives aux terres rares dans les technologiques critiques »). En 2011, ARPA-E a accordé environ 31,6 millions de dollars américains pour de tels projets^[7].

Il existe deux principales méthodes de production d'aimants au néodyme : par frittage et par trempe sur roue.

Les aimants construits par frittage sont créés à partir de la matière brute introduite dans un four, placés dans un moule et refroidis pour faire des lingots. Ces derniers sont par la suite broyés en de fines particules et frittés selon un processus amenant la poudre à être orientée magnétiquement dans des blocs denses. Les blocs sont par la suite traités thermiquement, coupés, traités en surface et magnétisés.

En date de 2012, 45 000 tonnes d'aimants au néodyme sont officiellement produites par la Chine chaque année. En 2013, 72 000 tonnes sont produites par des compagnies^{[trad 1],[8]}. La Chine produit environ 76 % des aimants en terre rare de la planète^[9].

Les aimants construits par trempe sur roue prennent, quant à eux, la forme d'un fin ruban de NdFeB. Ce dernier est constitué de grains nanométriques de Nd₂Fe₁₄B orientés aléatoirement. Le ruban est par la suite broyé en fines particules qui sont mélangées à un polymère, puis soit moulées par compression ou par injection. Ces aimants possèdent un flux magnétique moindre que ceux faits par frittage, mais ils sont plus malléables et peuvent être formés de différentes manières, telles celle d'Halbach^[10].

En 2012, 50 000 tonnes d’aimants au néodyme sont officiellement produites chaque année en Chine, et 80 000 tonnes selon un calcul « entreprise par entreprise » effectué en 2013^[8]. La Chine produit plus de 95 % des terres rares et environ 76 % des aimants permanents au néodyme-fer-bore mondiaux, ainsi que la majeure partie du néodyme mondial^[11],[12].

La production d’aimants permanents au néodyme-fer-bore (NdFeB) est très concentrée en Asie de l’Est : en 2024, des analystes ont estimé la production mondiale à environ 220 000 à 240 000 tonnes, dont au moins 85 % en Chine ; la plupart du reste est produite au Japon et au Vietnam^[13]. Le Japon est le deuxième producteur avec environ 7 % du marché mondial^[14]. La production du Vietnam reste modeste (environ 1 % en 2023) mais progresse avec l’ouverture de nouvelles usines^[15]. Hors d’Asie, les États-Unis et l’Europe disposent de capacités limitées mais en croissance, soutenues par des politiques industrielles et de nouvelles implantations^[16].

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masse moléculaire ^m(Nd₂Fe₁₄B) : 1081.125u

masse molaire ^M(Nd₂Fe₁₄B) : 6508 g.mol^-1

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En raison de leur champ magnétique intense, les aimants au néodyme peuvent présenter un danger :

• ils peuvent endommager irréversiblement certains appareils et objets :
  • les composants électriques et électroniques, en modifiant l’induction dans les bobines, mais aussi en modifiant les caractéristiques intrinsèques de certains composants ;
  • certaines pièces mécaniques, en leur donnant une aimantation irréversible.
• sur le plan de la santé, les aimants au néodyme peuvent être néfastes au bon fonctionnement des stimulateurs cardiaques, et être dangereux pour la santé des personnes dont la vie dépend d’un appareil électronique ou mécanique.

• Lorsque deux aimants néodymes s’attirent, leur champ magnétique est si intense qu’ils peuvent éclater en se cognant.

Il existe des aimants au néodyme de toutes formes, tailles, intensité, orientation de polarité. Des applications existent dans de nombreux domaines :

• Expériences de physique :
  • Courant de Foucault
  • Lévitation de supra-conducteur
  • Paramagnétisme du dioxygène
  • Ferrofluide
• Bricolage
• Loisir créatif
• Décoration intérieure
• La pêche à l'aimant
• Transport
• Énergies renouvelables, où des aimants au néodyme équipent les rotors de petite centrales hydrauliques et d'éoliennes
• Sonorisation, les aimants des haut-parleurs d'enceintes sont de plus en plus au néodyme
• Moteurs électriques
• Smartphones
• L'identification des métaux précieux dans divers objets (couverts, pièces de monnaie, bijoux etc.)

Le recyclage des aimants au néodyme est appelé à devenir un enjeu important, du fait de l'usage croissant qui en est fait (voiture électrique et énergie éolienne notamment), et de la criticité du néodyme comme ressource (matière première rare, extraction très polluante, approvisionnement dominé par la Chine)^[23].

Les aimants au néodyme peuvent contenir, outre le néodyme lui-même, jusqu'à trois autres métaux de la famille des terres rares^[23] :

• le terbium (Tb)
• le praséodyme (Pr)
• le dysprosium (Dy) lorsqu'une température de fonctionnement élevée est nécessaire.

Le recyclage s'est historiquement limité aux chutes d'usinage, le développement du recyclage en fin de cycle de vie des produits n'ayant pas trouvé de modèle économique^[23].

Des procédés visant à séparer les aimants permanents (contenus notamment dans les disques durs) des déchets d'équipements électriques et électroniques) ont été expérimentés^[24].

Plusieurs approches de recyclage des aimants NdFeB sont en cours de développement :

• Réemploi direct : les chutes d’usinage ou aimants en fin de vie peuvent être traités mécaniquement par décrépitation à l’hydrogène pour produire une poudre qui est ensuite re-frittée en nouveaux aimants (voir aussi Métallurgie des poudres)^[25].
• Voies hydrométallurgiques : dissolution acide des aimants, puis séparation des oxydes de terres rares par extraction par solvant ou précipitation. Ces méthodes peuvent fournir des produits de haute pureté, mais consomment de grands volumes de réactifs^[26].
• Voies pyrométallurgiques : des procédés à haute température (fusion) récupèrent des alliages de terres rares, parfois avec co-production de fer ou de cobalt ; ces voies sont robustes mais énergivores^[27],[28].
• Procédé « SEEE » (Selective extraction – Évaporation – Électrolyse) : procédé émergent où les terres rares sont extraites sélectivement d’un déchet d’aimants dans un solvant, concentrées par évaporation, puis récupérées comme métaux par électrolyse en sels fondus ; il vise à réduire l’usage de réactifs par rapport à l’hydrométallurgie et à produire des alliages directement réutilisables en fabrication d’aimants^[29].

Des projets pilotes testent l’industrialisation du recyclage NdFeB dans plusieurs régions. Aux États-Unis, la startup HyProMag USA prévoit une usine de recyclage d’aimants NdFeB près de Dallas-Fort Worth, avec un démarrage visé en 2027 et une capacité d’environ 750 tonnes par an^[30],[31]. En Europe, le projet européen SUSMAGPRO a démontré au niveau pilote la réutilisation d’aimants NdFeB recyclés pour des haut-parleurs et des moteurs, et des applications pour éoliennes^[32],[33]. En France l'entreprise grenobloise MagREEsource a réalisé une unité pilote de fabrication à partir d'aimants usagés, et prévoit de démarrer une usine d'ici 2028^[34]. Au Japon, Envipro Holdings a signé un protocole d’accord avec HyProMag pour mener des essais de recyclage NdFeB sur des rebuts issus du marché japonais^[35].

La chaîne d’approvisionnement mondiale des aimants au néodyme-fer-bore (NdFeB) a d’importantes implications géopolitiques. La Chine conserve une position dominante, représentant plus de 85 % de la production mondiale, ce que d’autres pays considèrent comme une vulnérabilité stratégique, notamment pour les secteurs de la défense, des véhicules électriques et des énergies renouvelables^[36].

En août 2025, le président des États-Unis Donald Trump a averti publiquement que son pays imposerait jusqu’à 200 % de droits de douane sur les produits chinois si Pékin restreignait les exportations d’aimants de terres rares vers les États-Unis, une mesure perçue comme un levier dans des négociations commerciales plus larges^[37].

De son côté, la Chine a renforcé son contrôle sur les exportations d’aimants de terres rares et de matériaux associés. Depuis avril 2025, les exportateurs doivent obtenir une licence spéciale pour expédier certains éléments comme le dysprosium et le terbium, ainsi que des aimants, et les volumes d’exportation ont chuté d’environ 74 % en mai par rapport à l’année précédente. Ce mécanisme de licence est conçu comme un outil flexible d’influence géopolitique sans enfreindre directement les règles du commerce international^[38].

 : document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.

• MMPA 0100-00, Standard Specifications for Permanent Magnet Materials
• (en) K. H. Jürgen Buschow, Permanent-magnet materials and their applications, Uetikon-Zuerich, Switzerland Enfield, N.H, Trans Tech Publications, coll. « Materials science foundations » (n^o 5), 1998, 82 p. (ISBN 978-0-878-49796-6, OCLC 634318194)
• (en) Peter Campbell, Permanent Magnet Materials and their Application, New York, Cambridge University Press, 1994 (ISBN 0-521-24996-1)
• (en) Steven Chu, Critical Materials Strategy, département de l'Énergie des États-Unis, décembre 2011, 196 p. (lire en ligne). 
• (en) Edward P. Furlani, Permanent Magnet and Electromechanical Devices: Materials, Analysis and Applications, Londres, Academic Press, 2001 (ISBN 0-12-269951-3)
• (en) D Brown, Bao-Min Ma et Zhongmin Chen, « Developments in the processing and properties of NdFeB-type permanent magnets », Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 248, n^o 3,‎ 2002, p. 432–440 (DOI 10.1016/S0304-8853(02)00334-7, Bibcode 2002JMMM..248..432B)
• « The Dependence of Magnetic Properties and Hot Workability of Rare Earth-Iron-Boride Magnets Upon Composition »^{(Archive.org • Wikiwix • Google • Que faire ?)} (consulté le 7 novembre 2014).