高性能磁石向けジスプロシウムの使用量4割削減に成功

NEDOの「希少金属代替材料開発プロジェクト」の一環として、レアアース（希土類）の一種で高性能磁石の製造に必要なジスプロシウムの使用量を低減させる技術の開発に取り組んでいるインターメタリックス株式会社（佐川眞人代表取締役）と東北大学の杉本諭教授らは、ネオジム焼結磁石の、結晶粒子のサイズを小さくすることで保磁力（※）を向上させ、ジスプロシウムの使用量を約40％削減することに成功しました。
　今後、プロジェクトの目標である保磁力25kOe（キロエルステッド）の実現を目指すとともに、量産化に向けても検討を進めていきます。

　なお、このプロジェクトの参加機関は、東北大学、山形大学、（独）物質・材料研究機構、（独）日本原子力研究開発機構、（株）三徳、インターメタリックス（株）、TDK（株）、トヨタ自動車（株）の8機関です。

• 保磁力：磁気分極Jを縦軸、磁場Hを横軸にとったJ-H減磁曲線上で磁気分極が零に対応する磁場の強さ。
  　単位[Oe]または、[A/m]。

1．背景

　ネオジム磁石は現在、ハイブリッドカーのモータやエアコンモータなどの高性能化に欠かせない最も強い永久磁石材料です。このネオジム磁石は、耐熱性を向上させるため、ジスプロシウム（Dy）が添加されています。ネオジム磁石は希土類（レアアース）元素が約30%含まれており、このうちネオジム（Nd）等の軽希土類は世界に2000万トン存在（中国はその1/3を占める）し、安定した資源を確保する努力が続けられています。一方、重希土類のひとつであるDyは、中国のイオン吸着鉱にほぼ100%依存しており、さまざまな理由で他の地域からの安定した品質の資源確保が容易ではありません。
　NEDOは、経済産業省の政策の一環として2008年度からインジウム、ジスプロシウム、タングステン（2007年度は経済産業省の事業として実施）の使用量低減技術開発及び代替材料開発を委託事業として実施しています。

2．成果の特徴

　インターメタリックス（株）では、ネオジム磁石の結晶粒を微細化することで、Dyを使わずに耐熱性を向上させる技術の開発を行ってきました。ネオジム磁石は、通常、窒素ガスを用いたジェットミル （※1） で平均粒径5μm程度の粒径の合金粉末を作製して、磁場中で成型したのち、真空中で焼き固めて作ります。インターメタリックスでは、これまで京都にある本社内で従来より細かい平均粒径3μmの合金粉末を用いて磁石を開発してきました。そして、2007年度より経済産業省希少金属代替材料開発プロジェクトにおいて、産学の集中研究所である東北大学未来科学技術共同研究センター（杉本諭教授）にインターメタリックス宇根康裕研究員を配置し、窒素ガスに比べて約3倍の粉砕力を持つヘリウムガスを用いたジェットミル（図1）を導入することによって、平均粒径1.1μmまで合金粉末の微細化に成功し、焼結磁石の保磁力を20kOeまで高めました（図2）。
　ネオジム磁石原料粉末は5μmでも活性ですが、1.1μmまで微細化することでさらに活性となり酸化されやすくなります。このため、超低酸素雰囲気で成形可能な同社が開発したPressless Process（PLP）を用いて磁石を作製し、さらに、結晶粒子のまわりに薄く均一にNdリッチ相が取り囲むように作製プロセスの最適化を行いました。その結果、焼結磁石における結晶粒径の微細化に成功し、Dyを使わずに保磁 力:20kOe、最大エネルギー積 （※2） :48MGOe（メガガウスエルステッド）を達成しました（図3）。これにより、従来必要であったDyの量を、40％程度削減できるものと見込まれます。今後は、NEDOプロジェクトの同社目標、保磁力25kOeの実現を目指すとともに、この方法による磁石の量産化に向けても検討していきます。

3．お問い合わせ先

（本プレスリリースの内容についての問い合わせ先）
インターメタリックス株式会社　TEL：　075-392-8637
国立大学法人東北大学　未来科学技術共同研究センター 杉本研究室　TEL：　022-795-3785
NEDO　電子・材料・ナノテクノロジー部　久保、山田　TEL：　044-520-5220

（取材に関する問い合わせ先）
インターメタリックス株式会社　TEL：　075-392-8637
国立大学法人東北大学　未来科学技術共同研究センター　平塚　TEL：　022-795-4004

（その他NEDO事業についての一般的な問い合わせ先）
NEDO　広報室　田窪、廣瀬　TEL：　044-520-5151

（参考）用語解説

• 1 ジェットミル：
  　高速で不活性ガスをノズルから噴射させ、このガス流によって粉末粒子を加速、お互いに衝突させて粉砕する方法、または装置。
• 2 最大エネルギー積：
  　減磁曲線上の磁束密度と磁場の強さの積（Bd・Hd積）の最大値。単位体積当たりの磁気エネルギー。単位は[MGOe]または[J/m]。M（メガ）：10の6乗。

出典元：佐川眞人・浜野正昭・平林眞編「永久磁石」アグネ技術センター（2007年）