グリーントランジションにおける希土類磁石の役割 | 吉林省SmCoマグネットグループ株式会社

JL MAG は、中国の贛州に本社を置く、世界最大かつ初の CO2 ニュートラルな焼結ネオジム鉄ホウ素 (NdFeB) 磁石の製造会社です。自動車の電動化のための大量需要のプロジェクトの開始により、NdFeB 磁石の需要が増加し、その結果、JL MAG の年間収益はほぼ 2 倍になりました。このため、中国の包頭と寧波にさらに生産工場が建設され、2024年にはメキシコのモンテレイにも工場が建設される予定です。

大手磁石サプライヤーとして、JL MAG は市場の要求に耳を傾け、製品の実現、重要な材料の削減、顧客のコスト削減のための技術ソリューションを提供します。 JL MAG の最新開発は、焼結 NdFeB 磁石における局所的保磁力制御であり、重希土類元素への依存を減らす取り組みにおいて革新をもたらすと期待されています。

焼結 NdFeB 磁石の開発により、最高の室温磁場 (残留磁気) と耐減磁性 (保磁力) を備えた最強の磁石材料が実現しました。関連する成功事例には、より高い電力密度により効率が向上した多数のアプリケーションや、NdFeB の使用によってのみ可能になるアプリケーションも含まれています。需要の点で最も大きな用途は風力発電機と自動車用牽引機です。牽引機械には 1 ～ 3 kg の焼結 NdFeB が含まれており、風力タービン発電機には 1,000 kg 以上のこの材料が含まれています。

焼結 NdFeB 磁石は、ジスプロシウム、テルビウム、ホルミウムなどの重希土類元素の使用により保磁力とその結果として得られる温度安定性を実現します。自動車の電動化に伴う高温安定磁石の需要の増加により、これらの要素の価格が上昇しています。磁石業界全体が、温度安定性を維持または改善しながら、これらの元素を削減するプロセスを模索しています。重希土類を使用した最初の焼結 NdFeB 磁石は、現在伝統的な方法と呼ばれている方法で製造されました。つまり、600 ～ 1,200 kg の重希土類を含む材料を溶解、粉砕、プレス、整列させ、焼結しました。その後、作製した磁石材料を最終寸法に切断した。

中国のレアアース元素の輸出減少に起因する 2011 年の大幅な価格上昇により、磁石業界は重希土類の使用量削減に注力する必要に迫られました。これらの還元開発の後、多くの用途では依然として NdFeB が使用されていますが、重希土類元素は必要なくなりました。保磁力は、例えば粉砕後の粒径の縮小、または冶金学的添加剤によって強化されました。それにもかかわらず、牽引機械の動作温度は 140 ～ 200°C の範囲に達する可能性があり、依然として NdFeB 磁石には重希土類元素が必要になります。

風力タービン発電機の製造は、重希土類を含まない材料ソリューションに重点を置いています。ただし、これを達成するために電力密度が最大化されていないため、効率が低下します。

焼結NdFeBの開発における量子的前進は、重希土類元素の大部分を基材から遠ざけ、代わりに磁石材料を最終寸法に切断した後、磁石への拡散を介して重希土類元素を添加することで、重希土類を削減したことでした。このいわゆる粒界拡散 (GBD) プロセスにより、重希土類の使用量を大幅に削減することができました。材料の勾配が小さくなりすぎると拡散プロセスが停止するという制限があるため、最終的な磁石の寸法は最小寸法で約 6 mm に制限されます。

6mm という制限を詳しく調べると、磁石の材料は均一ではなく、拡散プロセスによる保磁力の向上には明確な制限がないことがわかります。拡散が始まる表面近くの体積は、拡散開始表面から遠く離れた体積と比較して、より多くの重希土類含有量を含み、保磁力も高くなります。この物理的事実は、顧客の仕様で与えられる要件では無視されます。従来のプロセスの場合、材料特性は均一であり、その結果、顧客の品質保証手順は IEC 規格 60404-5 に準拠していました。この規格は、閉磁気回路内の均質部品を測定する方法を説明しています。残念ながら、このタイプの測定では、減磁抵抗が異なるゾーンを区別することはできません。