サマリウム−鉄−窒素焼結磁石の高性能化に成功：高密度化に向けた焼結助剤を開発

日本特殊陶業と産業技術総合研究所（産総研）は、新たに開発した焼結助剤と磁石合成プロセスを用い、高性能の「サマリウム−鉄−窒素焼結磁石」を作製する技術を開発した。EV（電気自動車）に搭載される高効率モーター用磁石などに適用していく。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

EVに搭載される高効率モーター用磁石などに適用

　日本特殊陶業と産業技術総合研究所（産総研）は2024年9月、新たに開発した焼結助剤と磁石合成プロセスを用い、高性能の「サマリウム−鉄−窒素（Sm₂Fe₁₇N₃）焼結磁石」を作製する技術を開発したと発表した。EV（電気自動車）に搭載される高効率モーター用磁石などに適用していく。

　Sm₂Fe₁₇N₃磁石は、高い磁石特性を有することから、ポストネオジム−鉄−ホウ素（Nd-Fe-B）磁石として期待されている。ただ、性能向上に必要となる高密度化がこれまで難しかったという。

　日本特殊陶業と産総研は、2022年4月に設立した「日本特殊陶業−産総研カーボンニュートラル先進無機材料連携研究ラボ」において、Sm₂Fe₁₇N₃焼結磁石の開発に取り組んできた。

　そして今回、Sm₂Fe₁₇N₃磁石で磁化を下げずに緻密化効果を得るため、焼結助剤としてマグネシウムやカルシウムなど周期表第二族に属する元素を含む合金を開発した。しかも、適切に微粉化した焼結助剤合金とSm₂Fe₁₇N₃粉末を均一に混合した混合粉末を用い、結晶の向きを一方向にそろえて焼結するプロセスを開発した。これによって、Sm₂Fe₁₇N₃永久磁石の高密度化に成功した。

焼結助剤なしと、新開発の焼結助剤を添加して焼結させたSm₂Fe₁₇N₃焼結磁石断面の電子顕微鏡像［クリックで拡大］ 出所：産総研他

　研究グループは、Sm₂Fe₁₇N₃磁石の磁化曲線についても調べた。新開発の焼結助剤を添加して焼結させたSm₂Fe₁₇N₃磁石は焼結助剤なしと比べ、残留磁化が10％以上、最大エネルギー積は20％以上もそれぞれ向上した。これらの結果から、磁化を向上させるためには、多くの粉末を高充填し永久磁石相を増やすのが有効であることを実証した。

焼結助剤なしと、新開発の焼結助剤を添加して焼結させたSm₂Fe₁₇N₃焼結磁石の磁化曲線［クリックで拡大］ 出所：産総研他