ボンドNdFeB

ボンド磁石は1970年代に登場した。当時、SmCoは実用化に達していた。焼結NdFeB永久磁石の市場状況は非常に良かったが、特殊な形状に精密に加工することが難しく、割れや破損が発生しやすかったり、エッジやコーナーの落下などの問題があり、組み立ても容易ではないため、用途が限定されていた。この問題を解決するため、永久磁石を砕いてプラスチックと混ぜ、磁場でプレスする。これがボンド磁石の最も原始的な製造方法であろう。Nd-Fe-B系ボンド磁石は、安価で寸法精度が高く、形状の自由度が大きく、機械的強度が高く、軽量であるという利点があるため、広く使用されている。

1.製造工程:

ボンドNdFeBは、永久磁石粉末にゴムや軽量プラスチックなどの接着材を混ぜたもので、ユーザーの要求に応じて様々な形状の永久磁石部品に直接成形される。

焼結-ボンディング-ホットプレス

磁性粉末の調製は NdFeB 系永久磁石を加工するための重要な工程であり、磁性粉末の性能は永久磁石の磁気特性に直接影響する。Nd-Fe-B系磁性粉末の調製法には、機械的粉砕法、フリット急冷法、HDDR法、ガススプレー法、メカニカルアロイング法などがある。現在の主流はHDDR法で、水素化-分解-水素化-再結合の工程を経て高性能希土類永久磁石粉末を製造する。合金は水素を吸収して不均化反応を起こし、水素を抽出して結晶粒の極めて小さい希土類永久磁石粉末に再結合する。この方法により、平均粒径0.3μmの微細な結晶粒を得ることができ、保磁力の高い磁性粉を得ることができる。

現在、ボンドNdFeBの圧縮成形には、カレンダー成形、射出成形、押出成形、圧縮成形の4つの工程があり、このうちカレンダー成形と射出成形が主流となっている。

1.カレンダー加工とは、磁性粉とバインダーを一定の体積比で均一に混合し、必要な厚さに圧延した後、硬化させて完成品にすることです。バインダーには一般的にビニル樹脂とニトリルゴムが使用されます。製品の表面はDoメッキ保護が必要です。

2.射出成形とは、磁性粉をバインダー(熱可塑性樹脂)と混合し、加熱・混練、造粒、乾燥した後、螺旋状のガイド棒を通して加熱室に送り加熱し、一定の速度で金型キャビティに射出して成形し、冷却した後、完成品を得る方法である。樹脂の含有量が多いため、磁石の表面に保護膜を形成することができる。一般的に、表面防錆能力への要求が高くない限り、表面防錆処理は不要である。

3.押出成形は基本的に射出成形と同じであるが、唯一の違いは、加熱されたペレットが連続成形用のキャビティを通して金型内に押し出されることである。

4.圧縮成形とは、磁性粉とバインダーを所定の割合で混合し、造粒し、一定量のカップリング剤を加え、金型でプレス成形し、120°~150°で固化させ、最終的に完成品を得ることである。

製品性能

バインダーを添加すると、焼結ネオジム磁石より磁気性能が低下する:ボンドネオジム磁石は、バインダーを使用して磁性粉末を大きな磁石に結合させるもので、その密度は一般に理論密度の80%しかない。焼結ネオジム磁石は複雑な工程を経て高温で加熱されるため、磁性という点では焼結ネオジム磁石より弱い。

焼結-ボンディング-ホットプレス

焼結 NdFeB は粉末焼結により製造される。一般に、焼結後はブランクしか製造できず、その後機械的加工(ワイヤーカット、スライス、研削など)を施すことで、様々な形状の磁石を製造することができる。焼結 NdFeB 永久マグネットと比較して、ボンド NdFeB 永久マグネットの製造プロセスは、二次的な処理なしで、より簡単であり、その製品は、高い寸法精度と変形がありません。同時に、形状の自由度が大きく、様々 な形状は、実際の使用ニーズに応じて製造することができます。

どの方向にも磁化しやすい等方性磁石:ネオジムボンド磁石は等方性磁石であり、どの方向にも同じ磁気特性を持つため、焼結磁石では通常困難な多極あるいは無限極の全体磁石を作るのに便利です。

製品用途

ボンド磁石の磁気性能は焼結磁石に劣るが、多段着磁リング磁石の製造が容易で、性能の均一性、整合性に優れ、他の金属部品やプラスチック部品との一体化が容易であり、ボンドフェライトの磁気特性よりもはるかに高く、各種マイクロモーターやセンサーシステムに広く使用されている。ボンド磁石の具体的な用途は次のように分けられる:

デジタル製品:ハードディスク・ドライブ用磁石(HDD) - これは現在、ボンド NdFeB の最大の用途分野である。

オフィスOA製品:プリンター用駆動モーター、スキャナー用モーター、複写機用同期送りモーター(STP)、レーザープリンター用マグネットローラーなど

自動車用モーターおよび磁気センサー製品:EPSパワーステアリングセンサーマグネット、ワイパーモーター、ウィンドウシェーカーモーター、シートアジャスターモーターなど

その他の産業用・家庭用モーター:主に各種サーボモーター、電動工具用モーター、空調用冷凍モーターなどがある。

焼結-ボンディング-ホットプレス

磁気特性や成形性に大きな違いがあるため、ボンドNdFeBと焼結NdFeBの交点は大きくない。ボンドNdFeBは主にハードディスクドライブのスピンドルモーターや小出力マイクロモーターの分野で使用され、焼結NdFeBは高出力駆動モーターやその他の分野でより多く使用されています。

ホットプレスNdFeB

ホットプレスNdFeBは、重希土類元素を添加することなく、焼結NdFeBと同等の磁気特性を得ることができる。高密度、高配向性、良好な耐食性、高保磁力という長所を持つが、機械的特性は焼結ネオジムほど良くない。幸い、特許独占と高い加工コストのため、市場で生産技術を持っているのはGM、日本の大同、欧州のデルタのみで、ホットプレスNdFeB製品の量産を実現できるのは日本の大同のみである。2018年2月、銀和磁石は中国初のホットプレスNdFeB生産ラインを建設し、生産能力は年間300トンで、量産は間もなくとみられる。

ホットプレスNdFeB永久磁石材料は、ホットプレスまたは熱レオロジー技術によって調製される。まず、一定の成分割合に従って、ネオジム急冷法を用いてネオジム急冷帯を調製し、それを粉砕して一定の粒径の粉末にする。その後、不活性ガスまたは真空環境で、一定の温度で圧縮し、ブランクにプレスする。この時、製品は等方性磁石ブランクである。不活性ガスまたは真空環境下で、金型を交換または変更し、温度を上昇させ、再加工する。等方性磁石ブランクに熱レオロジーを適用して異方性を発生させ、異方性磁石ブランクを得る。最後に、等方性磁石ブランクまたは異方性磁石ブランクを機械加工し、磁化(着磁)して、最終的な等方性磁性または異方性ホットプレスNdFeB永久磁石材料を得る。

成形技術の限界から、現在ホットプレスしたNdFeBはリング状にしかできず、その応用範囲はある程度限られている。現在は主に自動車用EPSモーターなどに使用されている。ホットプレスNdFeB磁石は磁気性能が高く、磁気リングはラジアル方向に向いており、ラジアル方向の磁気性能は均一で、モーターを静かに運転させることができ、トルク出力は滑らかである。

ホットプレスによる焼結の代替は、主に低ジスプロシウムで高保磁力の高性能ネオジム鉄の分野に集中している。これは焼結 NdFeB 企業の最も収益性の高い部分である。焼結NdFeB企業は、時間との戦いと技術的なアップグレードを実行する必要があります。ジスプロシウムとPLPに代表される新しいプロセスを含む。

NdFeBの焼結、接合、ホットプレスにはそれぞれの利点がある。

焼結ネオジム

利点:磁気性能が極めて高く、現在最大の磁気性能を持つ磁性材料であり、最大磁気エネルギー積は55MGOe(N54)と高い。

欠点:高温の使用環境に適応するため、焼結ネオジム磁石の一部のグレードは、磁石の固有保磁力と使用温度を向上させるために、中・重希土類ジスプロシウムとテルビウムを添加するが、これは製品の単価の上昇につながる;準備 プロセスが複雑であり(最初にブランクに焼結し、その後機械加工)、加工工程での損失が高く、歩留まりに影響を与えます。

ボンドNdFeB

メリット製品の寸法精度が高く、形状が柔軟である。中・重希土類を含まないため、単価が安い。直接成型するため、加工時のロスが少ない。

欠点:低い磁気特性、現在の製品の最大エネルギー製品は約12MGOeである;本質的な保磁力と低い作業温度。

ホットプレスNdFeB

メリット基本的に中・重希土類を使用しない場合、極めて高い磁気特性を実現できる。現在、製品の最大磁気エネルギー積は43MGOeに達することができ、加工工程での損失は少ない。

欠点:現在のところ、リング状にしか作れないため、ホットプレスNdFeBの応用範囲が大きく制限されている。ホットプレスNdFeBの技術的障壁が高いため、現在、世界で量産を実現しているのは日本の大同電子だけであり、その独占により価格が高くなっている。

現在のところ、この3つのアプリケーションはほとんどクロスオーバーしていない。

ホットプレスされたほとんどの磁性材料はリング状にしか作れないため、その応用範囲は限られている。現在、主に自動車用EPSモーターの分野で使用されている。自動車用EPS市場におけるホットプレスNdFeBの急成長と焼結NdFeBの需要を考慮しても、焼結NdFeBに比べてホットプレスNdFeB市場は極めて小さいため、焼結NdFeBの需要成長率に与える影響は比較的小さい。

磁気特性や成形性に大きな違いがあるため、ボンド NdFeB と焼結 NdFeB の交点は大きくない。ボンドNdFeBは、主にハードディスクドライブのスピンドルモーターや小出力のマイクロモーターの分野で使用されています。焼結NdFeB鉄ホウ素は、より高出力の駆動モーターなどの分野でより多く使用されます。

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