ネオジム焼結磁石の製造方法

これからネオジム焼結磁石の製造方法全体について矢印の順に説明をしてゆきます。 個々の重要工程については、後の章でそれぞれについて詳細に説明いたします。

配合、混合された原料金属は、高周波溶解炉でおよそ1200℃に加熱されて、溶解・合金化させます。溶解炉の中は合金が酸化しないよう、真空にしておきます。なお、アルゴンガスのような不活性ガスを一部加える場合があります。

次に合金を粉にする粉砕工程になります。なぜ、粉砕して粉にするかといいますと、 ひとつの理由は、次の成形工程で必要な形にするために金型の中で圧縮成形するためです。 二つ目の理由は、成形時に磁場をかけて結晶の方向を「磁化容易軸方向」の一定の方向に並ばせて強い「異方性磁石」にしたいためです。

それでは実際の粉砕工程はどのようになっているかといいますと、まず薄板状の合金インゴットは粗粉砕機で「あら粉砕」した後、水素炉で水素を吸蔵させてもろくさせる「脆化処理」を行います。そして、下の写真のような「ジェットミル」という粉砕機で超音速の窒素気流によって数ミクロンまで「微粉砕」します。

この図は磁場成形機の磁場を発生するコイルと金型付近だけを模型的に示した図になりますが、実際の成形機はそのほか頑丈なフレームや油圧システムなどで構成されています。

焼結工程では、成形体の密度を100％近くするために約1100℃で焼き固めます。その後焼結温度より低い温度で熱処理を行い、焼結体の結晶組織を適正な組織に制御します。 焼結炉、熱処理炉は真空や真空にアルゴンガスなどの不活性ガスを一部混ぜた「雰囲気」を使います。

左の図はネオジム磁石の代表的な焼結・熱処理パターンです。バッチ式の炉であれば、炉室内の温度をこのようにプログラム制御させます。また、連続式の炉であれば、成型後の製品を各温度に設定された複数の炉室の中を自動で移動させることになります。

ネオジム磁石の切断には「内周スライサー」や「外周スライサー」を使います。ネオジム焼結体は「ビッカース硬度」が600近くで硬いため、「人工ダイヤモンド」を使った「ブレード」を使います。外周スライサーは複数のブレードによる「マルチ切断」を使うことが多いようです。

ネオジム磁石の「研削・研磨」には各種「平面研削盤」を使用します。やはり人工ダイヤモンドの砥石を使います。