最強ネオジム磁石
最強の "最強のネオジム磁石を決定することは、あなたが強さを定義するために使用している具体的なメトリックに依存します。最強のネオジム磁石は、通常、その磁気強度の尺度である最大エネルギー積によって特徴付けられる。最大エネルギー積は通常、メガガウス・オアステッド（MGOe）またはテスラの単位で与えられます。
前回の更新（2022年1月）の時点では、40MGOeから52MGOeの範囲の最大エネルギー製品を持つ最強のネオジム磁石が一般的に入手可能だった。しかし、磁石技術の研究開発は進歩し続けているため、現在ではさらに強力なネオジム磁石が利用可能になっているかもしれないことは注目に値する。
最も強い」最強のネオジム磁石を探す場合、一般的には用途に合った最大エネルギー製品が最も高いものを探したいと思うでしょう。また、サイズ、形状、温度安定性などの要因も考慮することが重要で、これらは用途によって磁石の性能に影響を与えます。
永久磁石で最も強力なネオジム磁石をある形状にします。下図のブロック磁石を例にとります。磁石のx,y,z方向に沿った開回路状態での磁化曲線を測定すると、x方向に沿った磁化は低い磁場を必要とするだけであることがわかります。(H1)に沿って測定すると、技術的飽和まで磁化することができますが、y方向とz方向に沿ってそれぞれ測定すると、技術的飽和まで磁化するにはより高い磁界が必要です。
この現象は、永久最強ネオジム磁石の形状異方性と呼ばれる。技術的飽和まで磁化させるのに必要な磁場が小さい方向を磁化容易方向、技術的飽和まで磁化させるのに必要な磁場が大きい方向を磁化困難方向と呼びます。
ある形状（非球形）の永久最強ネオジム磁石はなぜ形状異方性を示すのか？これは永久磁石の減磁場に関係しています。
ブロック状や円筒状の永久磁石には、必ずN極とS極があることがわかっている。磁極の存在は、その周囲と最強のネオジム磁石の内部に磁場を発生させます。
永久磁石の磁極から発生する磁界は、磁石の周囲も内部も常にN極からS極に向かう。永久最強ネオジム磁石内部の減磁場はHdで表され、その方向はN極からS極に向かう。永久磁石の磁気モーメントMmの方向、つまり磁化の強さの方向はS極からN極です。永久磁石内部のHdは、磁化強度Mとは逆方向で、減磁の役割を果たすので、減磁場と呼ばれる。
永久磁石の最強ネオジム磁石の減磁場はどのように発生するのでしょうか？磁石Aは磁石Bの発生する磁界の中にあり、磁石Bも磁石Aの発生する磁界の中にあります。これらの磁界はちょうどN極からS極に向かうので、最強ネオジム磁石の磁化方向とは逆になり、減磁界と呼ばれます。
永久最強ネオジム磁石の減磁界強度は、永久磁石の形状やサイズに関係します。例えば、環状永久磁石の減磁界強度は、環状永久磁石のギャップの大きさ（すなわち、永久磁石の長さ）によって変化します。
環状永久最強ネオジム磁石をリング軸方向に沿って着磁すると、減磁界は発生しない。環状永久磁石の半分を切断すると、半円状リングの減磁界はHdとなり、環状永久磁石を切断するほど短くなる。環状永久磁石が短くなればなるほど、その減磁界Hdの絶対値も徐々に大きくなる。減磁界の絶対値が徐々に大きくなる順序は、Hd(e)>Hd(d)>Hd(c)>Hd(b)>Hd(a)→0である。
このことから、永久磁石の保磁力Hcjが十分大きくない場合、永久磁石を薄くして薄さ方向に磁化すると、減磁電界が大きすぎて帯電できない可能性があることが推察される。
永久磁石の減磁界の大きさは、磁石の形状と寸法比に関係する。実験と理論計算により、永久磁石の減磁界Hd=-NMが証明できます。ここで、Mは永久最強ネオジム磁石の磁化強度、Nは減磁係数で、式中の負符号はHdの方向がMと反対であることを示します。
無限に長い丸棒状の最強ネオジム永久磁石の場合、長さ方向の減磁率N1と直径方向の減磁率Ndは、kをサイズファクター、k=l/d、dを棒磁石の直径、lを長さとすると、次式で表すことができます。
ホットプレスと熱変形 NdFeB 強力ネオジム磁石は、焼結 NdFeB 磁石とほぼ同時に研究開発に成功した。1985年、米国ゼネラルモーターズ(GM)研究所は、アルゴン雰囲気中、700℃のホットプレス技術により、急冷ネオジム磁性粉末を圧縮することで、固体密度の等方性磁石が得られることを報告し、後にMQ-Ⅱ磁石と呼ばれるようになった。
等方性固体密度最強ネオジム磁石に熱変形加工を施すと、すなわち、MQ-Ⅱ磁石を700℃以上の温度で元の高さの50%以下に熱磁気加工すると、磁化容易軸を方位方向に75%以上にすることができる。方向度、固体密度の異方性熱変形磁石が作られる。この3つの最強ネオジム磁石をMQと呼ぶ。
下図は、高焼入れ速度（過焼入れ）Nd0.13(Fe0.95B0.05)0.87急冷粉末、MQ-Ⅱ磁石、MQ-Ⅲ磁石の減磁曲線を示しており、押し付け方向（∥）と押し付け方向に垂直な方向（⊥）で測定した曲線の差は、磁石の配向度を反映することができます。明らかに、MQ-IIの2つの方向で測定された差は大きくありませんが、まだいくつかの配向がある一方で、MQ-IIIは強い配向を示しています。特徴的なのは、プレス方向（∥）の減磁曲線が焼結ネオジム磁石の正方形に非常に近いことで、プレス方向（⊥）に垂直に維持される大きな残留磁化は配向が不十分であることを示しています。
熱プレスと熱変形の温度は高くなく、作用時間も長くないので、急冷されたネオジム磁性粉末の細粒（ナノまたはサブミクロン）構造は基本的に維持され、MQ-ⅡとMQ-Ⅲ磁石は依然として高いHcJを持ち、特にMQ-ⅡのHcJは元の粉末より1～2kOe低いだけです。その後長い間、GM社はMQ-ⅡとMQ-Ⅲ磁石を生産していた。21世紀初頭まで、彼らは急冷NdFeB磁性粉末の生産を天津に移し、MQ-ⅡとMQ-Ⅲ磁石の生産ラインも天津に移した。メキシコはその後まもなく生産を停止した。
NdFeB最強ネオジム磁石材料の化学組成分析には一般的に以下のものが含まれる：
1-原料の化学組成分析。希土類金属原料の化学組成、工業用純鉄、B-Fe合金、およびGa、Al、Nb、Zrなどの他の金属の化学組成を含む；
2-磁石の化学組成。未知の磁石がある場合、または磁石に問題がある場合は、分析する必要があります。製品の品質が正常であれば、分析する必要はありません。磁石の化学組成には、Nd、Pr、Ce、Dy、Ho、Gd、Tbなどの希土類金属元素と、Cu、Al、Nb、Zr、Ga、Co、Tiなどの他の金属元素が含まれる；
3-水素、酸素、炭素などの非金属元素の含有量分析。
今回は、主に原料と磁石の組成分析についてご紹介します。次回は、磁石中の水素、酸素、炭素の分析についてお話します。
NdFeBの組成分析は、伝統的な分析法や最新の物理分析法を含め、鉄鋼材料や非鉄金属材料と同じである。
従来の分析方法は、材料中のある元素とある物質との化学反応によって生じる反応物の色、質量、体積の変化を利用して化学分析を行うものであった。この方法は時間と手間がかかり、個人の経験が分析結果に大きく影響する。NdFeB材料の品質管理ではほとんど使用されていない。
現代の物理分析法は、主にある元素の原子中の電子が異なる殻をジャンプするときに放出されるスペクトル線の波長と強度を利用して、物質に含まれる元素と含有量を分析する。現代の物理分析法では、主に複数の元素を同時に分析できる分析機器を用いる。分析スピードは速いが、コストも高い。現代の物理分析法には、プラズマ分光分析法、原子吸光分析法、原子蛍光分析法の3つに大別される。プラズマ分光分析は、鉄鋼材料、希土類金属および化合物材料、希土類永久磁石材料の組成分析でより一般的に使用されています。
NdFeB（ネオジム鉄ホウ素）磁石の化学組成は、その卓越した磁気特性にとって非常に重要です。ここでは、NdFeB磁石の代表的な化学組成を分析します：
ネオジム（Nd）：ネオジムは、NdFeB磁石の名前の由来となった希土類元素です。通常、合金の約30～35%の重量を占める。ネオジムは材料の高い磁化に寄与している。
鉄（Fe）：鉄はNdFeB磁石の主要成分であり、通常合金の約60-65%を占める。鉄は磁石に構造的な完全性を与え、磁気特性の維持に役立っている。
ホウ素（B）：ホウ素は NdFeB 磁石のもう一つの必須元素で、通常合金の約 1-1.5% を占めています。ホウ素は、材料の結晶構造を形成する上で重要な役割を果たしており、これは磁気特性にとって不可欠である。
その他の元素：合金の特性を向上させるために、主元素に加えて少量の他の元素が添加されることがある。これには、ジスプロシウム（Dy）、テルビウム（Tb）、コバルト（Co）、アルミニウム（Al）などの元素が含まれます。これらの元素は、磁石の保磁力（減磁に抵抗する能力）や熱安定性を高めるために添加されることが多い。
NdFeB 磁石の正確な組成は、磁石の特定のグレードまたは配合、および特定の用途のために行われたカスタマイズによって異なる場合があります。メーカーは、機械的な完全性と安定性を確保しながら、最大のエネルギー積と保磁力を含む所望の磁気特性を達成するために、合金の組成と加工を慎重に制御します。
ネオジム、鉄、ホウ素、その他の元素を正確な割合で配合することで、卓越した磁力を持つネオジム磁石が生まれ、さまざまな工業用、商業用、民生用アプリケーションに欠かせないものとなっている。
