最も一般的な種類の希土類磁石は、ネオジム磁石、一般的にはネオジム鉄B、NIB、またはネオマグネット。ネオジム、鉄、ホウ素を組み合わせて永久磁石の Nd2Fe14B 正方晶構造を作成しました。ネオジム磁石は、現在市販されている永久磁石の中で最も強力なタイプです。これらは 1984 年にゼネラルモーターズと住友特殊金属によって別々に開発されました。
ネオジム磁石比較的硬くて脆い材料であり、密度は低くても機械的特性が高く、他の希土類永久磁石材料に比べて製造コストが低くなります。現在、第三世代希土類永久磁石材料との市場シェアの水平比較に基づくと、ネオジム磁石は最も高い市場シェアと年間生産量を誇り、安価なものよりも低いだけです。フェライト磁石.
ネオジム焼結磁石は最高の磁気品質を備えており、ドアラッチ、モーター、発電機、重工業部品などの多くの分野で使用されています。
ボンド圧縮磁石射出成形磁石よりも強力です。
射出成形プラスチックNdFeB磁石は、永久磁性粉末とプラスチックで構成される新世代の複合材料であり、並外れた磁性とプラスチックの品質、および高い精度と応力耐性を備えています。
ネオジム焼結磁石
焼結ネオジム磁石は現代の強力な磁石であり、高残留磁気、高保磁力、高磁気エネルギー積、高性能の価格比などの優れた特性を備えているだけでなく、さまざまな形状やサイズに加工しやすく、特に高出力および高磁力磁石に適しています。高磁場フィールド、およびさまざまな小型軽量化された代替製品。
ネオジム焼結磁石は主に自動車（電動駆動装置、電動パワーステアリング、センサー等）、風力発電、情報産業（ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ）、家電製品（携帯電話、デジタルカメラ）、家庭用などに使用されています。家電製品（可変周波数空調、冷蔵庫、洗濯機）、エレベーターリニアモーター、核磁気共鳴画像診断機など ロボットに代表される知能製造、知能運転アプリケーションインテリジェントサービスなどの分野では増加傾向にあります。
接着ネオジム磁石
ボンドネオジム磁石は、急速急冷したナノ結晶ネオジム鉄ボロン磁性粉末をバインダーとして高分子材料（熱硬化性エポキシ樹脂、熱可塑性エンジニアリングプラスチックなど）と組み合わせて作られた複合永久磁石材料の一種であり、次のように分類されます。ボンドネオジム圧縮磁石そして接着ネオジム射出磁石。非常に高い寸法精度、優れた磁気均一性、一貫性を備えており、焼結ネオジム磁石では実現が難しい複雑な形状を作ることができ、他の金属やプラスチック部品と一体化して成形することも容易です。ボンドネオジム磁石は、さまざまな着磁方法があり、渦電流損が低く、耐食性に優れています。
接着ネオジム磁石は主に、コンピューターのハードドライブや光ディスクドライブのスピンドルモーター、プリンター/コピー機のモーター、磁気ローラーなどの情報技術産業、および可変周波数の省エネ家庭用電化製品や家庭用電化製品の駆動および制御コンポーネントで使用されています。新エネルギー車のマイクロおよび特殊モーターおよびセンサーへの応用は、徐々に新興の主流市場になりつつあります。
強さの説明
ネオジムは、純粋な状態では磁気特性を示す反強磁性金属ですが、19 K (254.2 °C; 425.5 °F) 未満の温度でのみ磁気特性を示します。ネオジム磁石の作成には、室温よりはるかに高いキュリー温度を持つ鉄などの強磁性遷移金属とネオジム化合物が使用されます。
ネオジム磁石の強さはさまざまな要素の組み合わせです。最も重要なのは、正方晶 Nd2Fe14B 結晶構造の非常に高い一軸結晶磁気異方性です (HA 7 T - Am2 の磁気モーメントに対する磁場強度 H の単位は A/m)。これは、物質の結晶が特定の結晶軸に沿って優先的に磁化するが、他の方向に磁化することが非常に困難であることを示しています。ネオジム磁石合金は、他の磁石と同様、微結晶粒子でできており、製造中にそれらの磁軸がすべて同じ方向を向くように強い磁場中で整列させられます。この化合物は、磁性の方向の変化に対する結晶格子の抵抗力により、非常に高い保磁力、つまり減磁に対する抵抗力を持っています。
鉄には (平均して) 3 個の不対電子が含まれているのに対し、ネオジム原子はその電子構造中に 4 個の不対電子を含むため、大きな磁気双極子モーメントを持つことができます。磁石内の不対電子は、スピンが同じ方向を向くように整列して磁場を生成します。これにより、Nd2Fe14B の組み合わせでは強い飽和磁化 (Js 1.6 T または 16 kG) と 1.3 テスラの典型的な残留磁化が得られます。その結果、最高のエネルギー密度は Js2 に比例するため、この磁気相は大量の磁気エネルギー (BHmax 512 kJ/m3 または 64 MGOe) を蓄積する能力を備えています。
この磁気エネルギー値は、「通常」よりも体積で約18倍、質量で約12倍大きくなります。フェライト磁石. サマリウムコバルト (SmCo)は、最初に市販された希土類磁石であり、この磁気エネルギー特性は NdFeB 合金よりも低いレベルです。ネオジム磁石の磁気特性は、合金の微細構造、製造プロセス、組成によって大きく影響されます。
鉄原子とネオジムとホウ素の組み合わせは、Nd2Fe14B 結晶構造内の交互の層に存在します。反磁性のホウ素原子は、強い共有結合を通じて凝集を促進しますが、磁性に直接寄与するわけではありません。ネオジム磁石は、希土類濃度が比較的低く (体積で 12%、質量で 26.7%)、サマリウムやコバルトに比べてネオジムと鉄が相対的に入手しやすいため、サマリウム コバルト磁石よりも安価です。
プロパティ
グレード:
ネオジム磁石の最大エネルギー積 (単位体積あたりの磁束生成に相当) が分類に使用されます。より強力な磁石は、より高い値で示されます。焼結 NdFeB 磁石には、世界的に一般的に受け入れられている分類があります。値の範囲は 28 ～ 52 です。ネオジム、または焼結 NdFeB 磁石は、値の前に最初の N が付いています。値の後には、固有保磁力と最大動作温度を示す文字が続きます。これらの温度はキュリー温度と正の相関があり、デフォルト (最大 80 °C または 176 °F) から TH (230 °C または 446 °F) までの範囲になります。 。
N30-N56、N30M-N52M、N30H-N52H、N30SH-N52SH、N28UH-N45UH、N28EH-N42EH、N30AH-N38AH
永久磁石を対比するために使用される重要な特性には次のようなものがあります。
残留磁束(Br)、磁場の強さを数値化したものです。
保磁力(Hci)、材料の減磁抵抗。
最大エネルギー積(BHmax)、磁束密度(B)×最大値
磁場の強さ。磁気エネルギー (H) の密度を測定します。
キュリー温度 (TC)、物質が磁性を失う点。
ネオジム磁石は、残留磁気、保磁力、エネルギー積の点で他のタイプの磁石よりも優れていますが、多くの場合キュリー温度が低くなります。テルビウムとジスプロシウムは、より高いキュリー温度とより高い温度耐性を備えて作成された 2 つの特殊なネオジム磁石合金です。以下の表では、ネオジム磁石の磁気性能を他のタイプの永久磁石と対比しています。
| 磁石 | Br(た) | HCJ(kA/m) | BHmaxkJ/m3 | TC | |
| (℃) | (℉) | ||||
| Nd2Fe14B、焼結 | 1.0～1.4 | 750-2000 | 200-440 | 310-400 | 590-752 |
| Nd2Fe14B、結合 | 0.6～0.7 | 600-1200 | 60-100 | 310-400 | 590-752 |
| SmCo5、焼結 | 0.8～1.1 | 600-2000 | 120-200 | 720 | 1328 |
| Sm(Co、Fe、Cu、Zr)7焼結 | 0.9～1.15 | 450-1300 | 150-240 | 800 | 1472年 |
| AlNiC、焼結 | 0.6～1.4 | 275 | 10-88 | 700-860 | 1292-1580 |
| Sr-フェライト、焼結 | 0.2～0.78 | 100-300 | 10-40 | 450 | 842 |
腐食の問題
焼結磁石の粒界は、焼結 Nd2Fe14B において特に腐食を受けやすいです。この種の腐食は、表面層の剥離や磁石が崩れて小さな磁性粒子の粉末になるなど、重大な損傷を引き起こす可能性があります。
多くの市販品は、環境への曝露を防ぐための保護カバーを組み込むことで、このリスクに対処しています。最も一般的なメッキはニッケル、ニッケル - 銅 - ニッケル、亜鉛ですが、ポリマーやラッカー保護など、他の金属も使用できます。コーティング.
温度の影響
ネオジムには負の係数があり、温度が上昇すると保磁力と最大磁気エネルギー密度 (BHmax) の両方が低下します。周囲温度では、ネオジム-鉄-ボロン磁石は高い保磁力を持ちます。ただし、温度が 100 °C (212 °F) を超えると保磁力は急速に低下し、約 320 °C (608 °F) のキュリー温度に達します。この保磁力の低下により、風力タービンやハイブリッドモーターなどの高温用途での磁石の有効性が制限されます。温度変動による性能の低下を防ぐために、テルビウム (Tb) またはジスプロシウム (Dy) が添加され、磁石のコストが増加します。磁石。
アプリケーション
強度が高いため、所定の用途に、より小型で軽量の磁石を使用できるようになります。応用ネオジム磁石は、強力な永久磁石が必要とされる現代技術における無数の用途の多くにおいて、アルニコ磁石やフェライト磁石に取って代わりました。以下にいくつかの例を示します。
ネオジム磁石の強度の向上により、磁気ジュエリーの留め金、子供用磁気組み立てセット (およびその他のネオジム磁石) などの新しい用途が生まれました。磁石のおもちゃ)、および現在のスポーツ パラシュート装置の閉鎖機構の一部として使用されます。これらは、「バッキーボール」や「バッキーキューブ」として知られるかつて人気のあった卓上玩具用磁石の主要な金属ですが、米国の一部の店舗では子供の安全上の懸念からそれらを販売しないことを選択しており、カナダでも禁止されています。同じ理由で。
超電導磁石の代替として、放射線科で身体の観察に使用されるオープン型磁気共鳴画像法 (MRI) スキャナーの出現により、ネオジム磁石の強度と磁場の均一性により、医療業界にも新たな可能性が開かれました。
ネオジム磁石は、下部食道括約筋 (GERD) の周囲に外科的に埋め込まれた磁石のバンドである、外科的に埋め込まれた逆流防止システムとして胃食道逆流症の治療に使用されます。また、磁場の感覚を可能にするために指にも埋め込まれていますが、これはバイオハッカーとグラインダーだけが知っている実験的な操作です。
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