ディスク磁石は何でできているのか？完全ガイド

円形または円筒形の磁石としても知られるディスク磁石は、さまざまな用途に非常に便利です。しかし、この強力な磁石はいったい何からできているのでしょうか？

この包括的なガイドでは、プロフェッショナルとして ディスク磁石メーカーここでは、最新のディスク磁石の組成と製造について知っておくべきことをすべて取り上げる。

ディスク磁石材料の概要

現在、最も一般的なディスク磁石は、以下の材料で作られている。 ネオジム鉄ボロン（NdFeB）.ネオジム磁石またはネオ磁石としても知られるNdFeBは、永久磁石材料の中で単位体積当たりの磁力が最も高い。

NdFeBディスク磁石は、ネオジム、鉄、ホウ素を主成分としています。ジスプロシウム、プラセオジム、コバルト、ニッケル、ニオブ、アルミニウムなどの他の元素は、特定の特性を高めるために微量添加されることがある。

例えば、ジスプロシウムとプラセオジムは耐食性の向上に役立つ。コバルトはキュリー温度を高める。ニッケルや銅のコーティングは酸化を防ぎます。

サマリウムコバルト（SmCo） は、高温安定性が必要な場合にディスク磁石に使用される、もう一つの重要な希土類磁石材料である。SmCoは、NdFeBに比べ磁力は劣るものの、減磁に対する耐性に優れている。

また、次のようなものもある。 セラミックまたはフェライト磁石炭酸ストロンチウムと酸化鉄の化合物で構成されている。セラミックディスク磁石は、希土類磁石に比べるとパワーは劣るものの、低コストで耐食性に優れているという利点があります。

NdFeBディスク磁石の製造工程

強力なネオジム磁石の製造には、複雑な多段階の精密工程を注意深く制御する必要がある：

1.合金の形成

純粋なネオジム、鉄、ボロン、およびその他の元素は、まず誘導溶解炉を使って合金ブレンドに一緒に溶かされる。その後、液状の合金混合物をインゴットに鋳造する。

2.デクレピテーションとジェットミリング

脆い合金インゴットを水素ガスで分解し、磁性粉にする。この粉末をジェットミルで平均粒径3ミクロン程度に微粉砕する。

3.押す

NdFeB粉末は、極端な軸方向、横方向、または静水圧法を用いて金型に圧入される。粉末粒子を配向させるためにアライメント磁場が印加される。

4.焼結

圧縮された「グリーン」磁石本体は、融点に近い温度で焼結され、粒子が融合する。この過程で磁石は収縮し、緻密化する。

5.アニーリングとクエンチ

焼結磁石は急速に加熱、浸漬、冷却（急冷）され、最適な金属組織と結晶配列が形成される。

6.機械加工

脆い焼結磁石ブロックを最終寸法にスライスし、研磨するにはダイヤモンド切削工具が必要です。穴やその他の複雑な形状は、放電加工機を使ってワイヤーカットすることができます。

7.コーティングとメッキ

ニッケル-銅-ニッケルのような保護コーティングは、腐食剤から保護するために施される。その他の機能性コーティングを加えることもできる。

8.磁化

完成した磁石は、最適な磁気性能を得るために磁区を配向させる磁化器で強い飽和パルスを受ける。

これが、最新のネオジム・ディスク磁石を製造するための重要なステップです！次にボンド磁石とセラミック磁石の製造工程を見てみよう。

ディスク・ボンド磁石ができるまで

ボンド磁石は、製造に異なるアプローチをとる：

1.ジェットミーリング

焼結磁石と同様、ボンド磁石も劣化したネオジム合金を微粉砕して磁性粉末にするところから始まる。結合剤ポリマーは、ブレンドを均質化するためにジェットミルに加えられる。

2.ポリマーとのブレンド

パウダーはさらに、プラスチックまたはエラストマー結合ポリマー、潤滑剤、硬化剤と混合される。目標は、各粉末粒子を均一にコーティングすることである。

3.プレスと硬化

原料ブレンドは、圧縮成形または射出成形でディスク磁石の形状にプレスされる。高温で硬化させ、ポリマーを粉末粒子の周囲に固着させる。

4.着磁

硬化したボンド磁石体は、焼結部品と同様に着磁することができます。ただし、非磁性バインダーが体積を占めるため、同じサイズあたりの磁力は低くなります。

5.コーティング（オプション）

耐食性と耐傷性を高めるために、磁化後に保護コーティングを施すこともできる。

つまり、ボンデッドディスク磁石は、焼結段階を分散ポリマーマトリックスに置き換えて磁性粒子をつなぎ合わせる。

バインダーは、より複雑な形状を可能にするが、熱的・磁気的性能は制限される。ここで、従来のセラミック磁石の製造を見てみよう。

セラミック・ディスク磁石の組成と製造

1.粉体の調製

ディスク・マグネットは粉末の調製から始まる。鉄前駆体から酸化鉄を還元し、ボールミルによって約2ミクロンの微粒子にする。脱酸・乾燥後の鉄粉はソフトな強磁性を示す。

炭酸ストロンチウムの粉末も計量し、選択した化学量論に合うように粉砕する。

2.混合と焼成

鉄と炭酸ストロンチウムの粉末は、バッチ全体の均質性を確保するために徹底的に混合される。混合粉末は900～1000℃で焼成され、以下のような揮発性化合物が除去される。 CO2 とパウダー表面の化学的性質を調整する。

3.コンパクション

ボールミリングとバインダー添加の後、セラミック粉末は、NdFeBと同様の印加磁場を用いてディスク磁石グリーンコンパクトに圧縮される。必要なグリーン密度を達成するためには、100～300MPa程度の圧力が必要である。

4.焼結

圧縮されたフェライト・ディスクは、その後、酸化力の強い窯の雰囲気の中で1200℃前後の長時間焼成を受け、酸化第二鉄の含有量が減少しないようにしながらも、十分に緻密化される。

5.機械加工とテスト

焼結されたフェライト磁石は、磁気強度や比抵抗のような最終的な特性チェックの前に、公差に合わせて研磨されることがあります。フェライトは成形段階からすでに磁化されているため、それ以上の磁化は行われません。

つまり、従来の粉末冶金法は、シンプルな原料前駆体、複雑でない加工、重いレアアースを使わないという利点を生かし、セラミック・フェライト磁石の経済的な製造を可能にする。

正しいディスク・マグネットの構成

さて、主要なディスク磁石の製造工程を概観したところで、用途に最適な材料をどのように選べばよいのでしょうか。

以下は相対的な比較表である。 磁気強度、温度限界、耐食性、コスト 一般的なディスク・マグネットの材質

ネオジム（NdFeB） ディスク磁石は、単位体積当たりの磁気性能は最強だが、80℃を超えると酸化して磁性を失うという弱点がある。

サマリウムコバルト（SmCo） ネオジムの磁気強度の一部をトレードオフすることで、より高い耐熱性と耐食性を実現している。

ボンド・ネオジム は、NdFeB 粉末の比類ない性能を、最高使用温度を下げる成形しやすいポリマーマトリックスに組み合わせたものです。

最後に セラミック（フェライト）磁石 バリウム・フェライトまたはストロンチウム・フェライトで構成されたこの製品は、磁気出力が最も低いにもかかわらず、耐食性と熱特性が最も優れており、しかも非常に安価である。

ディスク・マグネットの構成に関する重要なポイント

これで、現代的なサッカーとは何なのか？ ディスク・マグネット その主な製造工程はどのようなものなのか。以下はその一部である：

• ディスク磁石は主に、ネオジム鉄ボロン（NdFeB）、サマリウムコバルト（SmCo）、ボンドNdFeB、またはセラミック/フェライトを磁性材料として構成されています。
• ネオジム磁石は最も強度が高いが、耐熱性と耐食性は低い。SmCoは、磁気性能と引き換えに、熱安定性と腐食インピーダンスを根本的に改善しています。
• ボンド磁石は、中間の磁気強度と便利な形成を提供するが、温度限界は低い。セラミック/フェライト磁石は、卓越した熱的・化学的耐久性を持ちながら、最も低い出力を持っています。
• 誘導溶融、ジェットミル、プレス、焼結、機械加工、コーティング、着磁などの製造技術が、これらの合金を精密ディスク磁石に変える。
• 最適なディスク磁石の組成の選択は、アプリケーション固有の要因の中でも、磁気強度、動作温度範囲、耐環境性、機械的ニーズ、幾何学的制約、および予算に関する要件によって決まります。

このガイドが、現代のディスク磁石の材料科学と工学について鋭い洞察を与えてくれたことを願っています。他に質問があればコメントで教えてください！