Des chercheurs sud-coréens mettent au point un procédé de fabrication d’aimants au néodyme sans terres rares lourdes coûteuses

Un nouveau procédé de fabrication d’aimants pour les voitures et les robots

Le Korea Institute of Materials Science (KIMS), en Corée du Sud, a annoncé le 23 octobre 2026 que ses chercheurs avaient mis au point des technologies essentielles pour fabriquer des aimants permanents puissants sans ajouter de dysprosium ni de terbium, deux terres rares lourdes coûteuses. Le procédé utilise des particules de poudre de grande pureté d’environ un micromètre et associe la production de poudre, l’alignement magnétique et le frittage, un processus de chauffage qui transforme une poudre compactée en aimant solide.

La communication complète du KIMS décrit la mise au point d’une poudre ultrafine de monocristaux de Nd-Fe-B, ainsi que des technologies d’alignement et de frittage nécessaires pour la transformer en aimants permanents sans ajout de terres rares lourdes.

Les travaux ont été menés par Kim Su-min, chercheur senior, et les chercheurs principaux Kim Tae-hoon et Lee Jung-gu, au sein de la division de recherche sur les nanomatériaux de l’institut. Leur approche porte sur les aimants au néodyme, au fer et au bore, appelés aimants Nd-Fe-B, utilisés dans les moteurs de véhicules électriques, les articulations de robots et les générateurs d’éoliennes.

Le néodyme reste un ingrédient essentiel. L’avancée consiste à supprimer le besoin de certains additifs de terres rares lourdes tout en améliorant la capacité de l’aimant à résister à la perte de son magnétisme. Pour y parvenir, l’équipe a réduit la taille des grains cristallins du matériau et mis au point des méthodes pour transformer la poudre fine obtenue en aimant fonctionnel.

Pour les fabricants coréens, le procédé pourrait permettre une production nationale moins dépendante de matériaux coûteux, dont l’approvisionnement est concentré dans un petit nombre de pays. Kim a précisé que des travaux supplémentaires seraient nécessaires pour intégrer les procédés et mettre en place une production de masse avant toute application dans des moteurs de véhicules électriques et des robots humanoïdes.

Pourquoi la résistance à la démagnétisation est importante

Les aimants Nd-Fe-B sont largement utilisés parce qu’ils produisent des champs magnétiques puissants. Dans un moteur de véhicule électrique, toutefois, la puissance magnétique ne suffit pas. L’aimant doit aussi conserver son magnétisme lorsqu’il fonctionne dans un environnement chaud.

Les chercheurs désignent la résistance à la démagnétisation par le terme « coercivité ». En termes simples, elle mesure la capacité d’un aimant à résister à un champ magnétique opposé qui cherche à modifier son état magnétique. Une coercivité élevée est particulièrement utile dans les moteurs soumis à de fortes contraintes, où il est essentiel de conserver les performances magnétiques.

Du dysprosium et du terbium sont couramment ajoutés pour améliorer cette résistance. Ces deux éléments appartiennent au groupe des terres rares lourdes et sont coûteux, avec des chaînes d’approvisionnement concentrées. Les fabricants ont donc intérêt à rechercher un autre moyen d’obtenir les propriétés magnétiques requises.

L’équipe du KIMS s’est concentrée sur la structure interne de l’aimant plutôt que sur ces additifs. Son approche utilise une poudre très fine pour obtenir des grains cristallins plus petits, c’est-à-dire les minuscules régions cristallines qui composent le matériau fini. L’affinement de ces grains permet d’améliorer la coercivité sans ajouter de dysprosium ni de terbium.

Produire des particules minuscules plutôt que broyer un alliage

La production classique de poudre consiste à réduire un alliage existant en fragments plus petits. Le broyage mécanique a toutefois ses limites lorsque l’objectif est d’obtenir des particules extrêmement fines adaptées à cette approche.

Les chercheurs ont plutôt utilisé des oxydes de terres rares comme matières premières et synthétisé directement de fins cristaux de Nd-Fe-B par un procédé de réduction-diffusion, abrégé RD. La réduction consiste à retirer l’oxygène des composés de départ, tandis que la diffusion permet aux atomes de se déplacer et de se combiner pour former le matériau souhaité.

Les particules de poudre obtenues mesuraient environ un micromètre, soit un millionième de mètre. Cela correspond à un millième de millimètre. Il s’agit de la taille des particules de poudre utilisées pour fabriquer l’aimant, et non de celle du composant fini.

La synthèse directe permet de contourner les limites du broyage en produisant de petites particules dès le départ. Les chercheurs devaient ensuite préserver la qualité de cette poudre et mettre au point des méthodes de traitement adaptées à des particules si petites qu’elles ont tendance à s’agglomérer.

Protéger la poudre de l’oxydation

La méthode RD présentait déjà un problème de traitement : l’oxydation de la poudre. L’oxygène qui réagit avec le matériau pendant le traitement peut en compromettre la qualité. La maîtrise de l’état de la poudre est donc essentielle pour produire un matériau magnétique utilisable.

L’équipe du KIMS a mis au point un traitement après la synthèse pour remédier à ce problème d’oxydation. Selon l’institut, ce traitement a permis de produire une poudre de Nd-Fe-B de grande pureté, avec des particules d’environ un micromètre.

La taille et la pureté de la poudre constituaient donc deux volets liés des travaux. Les chercheurs avaient besoin de particules assez petites pour affiner les grains, tout en maîtrisant les transformations chimiques indésirables susceptibles de compromettre les avantages obtenus.

L’étape suivante consistait à orienter ces particules dans une direction utile et à les maintenir ensemble pendant la fabrication. Une poudre magnétique fine doit encore être alignée, mise en forme et traitée thermiquement avant de devenir un aimant permanent fini.

Faciliter l’alignement des particules fines

Les particules de très petite taille posent un problème de manipulation. Les frottements entre elles et leur tendance à s’agglomérer rendent plus difficile leur rotation vers l’orientation souhaitée dans un champ magnétique.

L’alignement est important, car les directions magnétiques de la poudre doivent agir de concert. Plus les particules sont orientées dans la direction voulue, mieux l’aimant fini peut exploiter les propriétés magnétiques du matériau.

Les chercheurs ont enduit la surface de la poudre d’un lubrifiant pour faciliter le déplacement des particules. Ils ont également appliqué un champ magnétique alternatif amorti. Ce champ change de direction tandis que son intensité diminue progressivement, ce qui aide les particules à s’aligner.

Le KIMS indique que cette combinaison a amélioré à la fois l’orientation de la poudre et la stabilité du corps de poudre mis en forme. Ce corps correspond à la poudre compactée avant le frittage. Le maintenir stable permet de préserver l’agencement souhaité des particules jusqu’aux dernières étapes de fabrication.

Éliminer le carbone résiduel du lubrifiant

Le lubrifiant a résolu un problème, mais en a créé un autre lors du traitement : le carbone résiduel. Le carbone laissé par le lubrifiant pouvait contribuer à une baisse de la coercivité après le traitement thermique, affaiblissant ainsi la propriété que l’équipe cherchait à préserver.

Les chercheurs ont utilisé un procédé faisant appel à l’hydrogène pour réduire cette quantité de carbone résiduel. Le KIMS indique que ce traitement a permis de remédier à la baisse de coercivité après chauffage et de mettre au point une méthode de fabrication d’aimants frittés à partir de la poudre ultrafine.

Le frittage utilise la chaleur pour lier des particules compactées et former un solide dense. Dans le cadre de ces travaux, le défi consistait à passer de petites particules soigneusement alignées à un aimant solide tout en préservant les performances magnétiques souhaitées.

Les travaux ont donc réuni plusieurs étapes de fabrication : synthétiser des particules fines, limiter l’oxydation, améliorer l’alignement, stabiliser la poudre compactée et réduire le carbone avant le traitement thermique final. Chaque étape répondait à un problème susceptible d’annuler les améliorations obtenues précédemment.

Deux publications scientifiques et neuf brevets

Les recherches ont été financées par le programme de développement des nanotechnologies et des matériaux de la National Research Foundation of Korea, lui-même financé par le ministère des Sciences et des TIC. Le KIMS indique que l’équipe a déposé neuf brevets liés à ces technologies.

Les résultats ont été publiés dans deux revues, l’une consacrée à la production de poudre ultrafine et l’autre à son alignement et à la fabrication d’aimants. La chronologie montre que les travaux sur la synthèse de la poudre ont précédé la publication des recherches portant sur sa transformation en aimants.

• 14 juillet 2026 : les recherches sur la production de poudre ultrafine de Nd-Fe-B ont été publiées dans le Journal of Alloys and Compounds.
• 19 septembre 2026 : les recherches sur l’alignement de la poudre et la fabrication d’aimants ont été publiées en ligne dans le Chemical Engineering Journal.
• 23 octobre 2026 : le KIMS a annoncé les avancées combinées en matière de fabrication et leurs applications industrielles potentielles.

L’étude sur la production de poudre a été publiée en ligne, avec Kim Tae-hoon et Lee Jung-gu comme auteurs correspondants. Pour l’étude sur l’alignement et la fabrication des aimants, la chercheuse post-master Kim So-yeon était première autrice et le responsable de recherche Kim Su-min, auteur correspondant.

Les études portent respectivement les identifiants 10.1016/j.jallcom.2026.189820 et 10.1016/j.cej.2026.182156. Ces identifiants d’objet numérique constituent des références permanentes permettant de retrouver les articles de recherche concernés.

Ce dont les fabricants ont encore besoin

Kim Su-min, responsable de l’étude et chercheur senior au KIMS, a présenté le résultat comme une avancée portant à la fois sur la synthèse de la poudre et sur les étapes de fabrication suivantes. Il a déclaré :

Ces recherches sont importantes, car elles ont permis de surmonter les limites techniques de la synthèse de poudre ultrafine, ainsi que celles de l’alignement et du frittage de la poudre nécessaires à la fabrication d’aimants permanents Nd-Fe-B haute performance. Nous avons notamment présenté une nouvelle approche technique susceptible d’améliorer les performances des aimants sans dépendre de terres rares lourdes coûteuses.

Le KIMS a cité les moteurs de traction des véhicules électriques et les robots humanoïdes parmi les applications possibles, une fois l’intégration des procédés et les technologies de production de masse mises au point. Les aimants permanents sont également utilisés dans les articulations de robots et les générateurs d’éoliennes, ce qui rend cette approche pertinente pour plusieurs secteurs industriels dépendant de matériaux magnétiques puissants.

La communication ne fournit aucun chiffre sur la coercivité, aucune limite de température de fonctionnement, aucun coût de production, aucun objectif de rendement industriel ni aucune date de lancement commercial. Ces éléments seront importants pour les fabricants qui devront déterminer si le procédé répond aux exigences d’un moteur ou d’un robot donné.

Bien que le KIMS fasse état d’une amélioration de la coercivité et des étapes de traitement permettant de la préserver, les informations fournies ne précisent ni les valeurs mesurées de coercivité ni les résultats des essais à différentes températures de fonctionnement. Elles ne quantifient donc pas les performances des aimants aux températures élevées rencontrées dans les moteurs.

L’avantage en matière d’approvisionnement réside dans la réduction de la demande de dysprosium et de terbium pour ces aimants. Le néodyme et les matières premières à base d’oxydes de terres rares restent nécessaires au procédé. Pour la Corée, l’occasion industrielle consiste à développer davantage les capacités de fabrication nationales tout en réduisant la dépendance aux additifs de terres rares lourdes que les chercheurs cherchent à remplacer.

Le résultat immédiat est un ensemble cohérent de technologies essentielles de traitement, depuis une poudre d’environ un micromètre jusqu’aux aimants frittés. L’équipe identifie comme prochaine étape l’intégration de ces technologies à une production à grande échelle, afin que le matériau puisse être utilisé dans des équipements industriels exigeants.

Points clés

• Le KIMS a annoncé le 23 octobre 2026 un procédé de fabrication d’aimants Nd-Fe-B sans dysprosium ni terbium.
• Le procédé synthétise directement une poudre de grande pureté composée de particules d’environ un micromètre.
• De nouveaux traitements permettent de lutter contre l’oxydation, d’aligner les particules et de réduire le carbone résiduel du lubrifiant.
• Les recherches ont été publiées dans deux revues et l’équipe a déposé neuf brevets connexes.
• Une intégration plus poussée des procédés et des travaux sur la production de masse sont nécessaires avant les applications envisagées dans les véhicules et les robots.
• Les aimants contiennent toujours du néodyme, un élément de terre rare.
• Les informations fournies ne précisent ni les valeurs mesurées de coercivité ni les résultats des essais à différentes températures de fonctionnement.