Nd－Fe-B系焼結磁石の最新技術

摘要

現在，実用化されている永久磁石は，アルニコ磁石，フェライト磁石，希土類磁石ならびにボンド磁石の4種類に大別される．永久磁石発展の歴史を図1に示す．図中の縦軸は永久磁石の単位体積当たりに取り出し得るエネルギーを表す最大磁気エネルギー積，(BH)_(max)を指標としている．永久磁石の開発は，本刊でも特集された本多光太郎先生によるKS鋼に端を発する．その後，アルニコ→フェライト→希土類磁石が次々と開発され，その性能は飛躍的に向上した．巻線から永久磁石へと応用分野を広げる意味で，フェライト磁石の果たした役割は大きく，スピーカや自動車電装モータ用への応用が急展開で進んだ．やがて，エレクトロニクス時代の到来により，より高性能な磁石への要求が強く，希土類磁石の先陣としてサマリウム汀コバルト（Sm－Co）系磁石が脚光を浴びた．しかし，SmやCoは稀少金属であり，汎用品への応用には限界がある．そこで，資源的に豊富なFeをベースにした高性能磁石の研究が進められ，1982年にNd－Fe－B系磁石が発明された~(1）)．開発のコンセプトは遷移金属の3d軌道の電子と希土類元素が持つ4f軌道の電子との組み合わせであり，ホウ素を加えることにより，全く未知の化合物であったNd_2Fe_(14)B金属間化合物にその答えは見つかった.Nd－Fe-B系磁石は粉末冶金的プロセスによる焼結磁石と，磁粉を樹脂と混練し圧縮成形もしくは射出成形されるボンド磁石に分類される．磁力の源である強磁性相はいずれもNd_2Fe_(14)B金属間化合物である．しかし，焼結磁石では原料合金を溶解鋳造するのに対して，ボンド用磁粉は合金溶湯を超急冷し，リボン状の薄荷にされる．大きな違いは結晶粒径にあり，焼結磁石はミクロンオーダの主相，ボンド磁石は単磁区粒子径（0．3μm）以下のサブミクロンサイズの凝集した微細粒子である．本章では，Nd－Fe－B系焼結磁石に絞って最新の話題を提供する．