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ネオジム磁石（ NdFeB、NIB、またはネオ磁石とも呼ばれる）は、ネオジム、鉄、ホウ素の合金から作られる永久磁石で、Nd 2 Fe 14 B正方晶構造を形成します。[ 1 ] これらは最も広く使用されている希土類磁石です。[ 2 ]
1984年にゼネラルモーターズと 住友特殊金属によって独自に開発されたネオジム磁石は、市販されている永久磁石の中で最も強力なタイプです。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]コードレス工具の電動モーター、ハードディスクドライブ、磁気ファスナーなど、強力な永久磁石を必要とする現代製品の多くの用途で、他の タイプの磁石に取って代わりました。
ゼネラルモーターズ（GM）と住友特殊金属は、1984年にほぼ同時に独自にNd 2 Fe 14 B化合物を発見した。 [ 3 ]当初、この研究は、以前に開発されたサマリウムコバルト永久磁石（SmCo） の原材料費の高さがきっかけとなった。GMは溶融紡糸ナノ結晶Nd 2 Fe 14 B磁石の開発に注力し、住友は高密度焼結Nd 2 Fe 14 B磁石を開発した。[ 9 ]
GMは、等方性ネオパウダー、結合ネオ磁石、および関連する製造プロセスに関する発明を商業化し、 1986年にマグネクエンチを設立しました（マグネクエンチはその後ネオマテリアルズテクノロジー社の一部となり、後にモリコープに合併されました）。同社は溶融紡糸Nd2Fe14Bパウダーを結合磁石メーカーに供給しました。住友の施設は日立の一部となり、焼結Nd2Fe14B磁石を製造するだけでなく、他の企業に製造ライセンスも供与しています。日立はネオジム磁石に関する600件以上の特許を保有しています。[ 9 ]
中国の製造業者は、世界の希土類鉱山の大部分を支配していることを根拠に、ネオジム磁石の生産において支配的な勢力となっている。[ 10 ]
米国エネルギー省は、永久磁石技術における希土類金属の代替品を見つける必要性を認識し、そのような研究に資金を提供してきた。高等研究計画局エネルギー部門は、代替材料を開発するために、重要技術における希土類代替品（REACT）プログラムを後援している。2011年、ARPA-Eは希土類代替プロジェクトに資金を提供するために3,160万米ドルを授与した。[ 11 ]風力タービンに使用される永久磁石におけるその役割から、ネオジムは再生可能エネルギーで動く世界における地政学的競争の主要な対象の一つになるだろうと主張されてきた。この見解は、ほとんどの風力タービンが永久磁石を使用していないことを認識していないこと、および生産拡大のための経済的インセンティブの力を過小評価しているとして批判されている。[ 12 ]
純粋なネオジムは磁性を持ち、具体的には反強磁性体ですが、これは19 K（-254.2 °C、-425.5 °F）以下の低温に限られます。しかし、鉄などの遷移金属とネオジムが結合した化合物の中には、キュリー温度が室温をはるかに上回る強磁性体があり、これらはネオジム磁石の製造に用いられます。
ネオジム磁石の強さは、いくつかの要因の結果です。最も重要なのは、正方晶系のNd 2 Fe 14 B 結晶構造が非常に高い一軸磁気結晶異方性( H A ≈ 7 T – 磁場強度 H (単位は A/m) と磁気モーメント (単位は A·m 2 ) の関係) を持っていることです。[ 13 ] [ 3 ]これは、この材料の結晶が特定の結晶軸に沿って優先的に磁化され、他の方向には磁化されにくいことを意味します。他の磁石と同様に、ネオジム磁石合金は微結晶粒で構成されており、製造中に強力な磁場中で整列されるため、磁気軸はすべて同じ方向を向いています。結晶格子が磁化方向を変えることに対する抵抗により、この化合物は非常に高い保磁力、つまり消磁に対する抵抗力を持ちます。
ネオジム原子は、鉄の（平均）3個とは異なり、電子構造に4個の不対電子を持つため、大きな磁気双極子モーメントを持つことができます[ 14 ]。磁石では、スピンが同じ方向に整列した不対電子が磁場を生成します。これにより、Nd 2 Fe 14 B化合物は高い飽和磁化（J s ≈ 1.6 Tまたは16 kG ）と、典型的には1.3テスラの残留磁化を持ちます。したがって、最大エネルギー密度はJ s 2に比例するため、この磁気相は大量の磁気エネルギー（ BH max ≈ 512 kJ/m 3または64 MG·Oe ）を蓄積する可能性があります。
この磁気エネルギー値は、体積比で「通常の」フェライト磁石の約18倍、質量比で約12倍です。この磁気エネルギー特性は、最初に商品化された希土類磁石であるサマリウムコバルト（SmCo）磁石よりもNdFeB合金の方が高くなっています。実際には、ネオジム磁石の磁気特性は、合金の組成、微細構造、および製造技術によって異なります。
Nd 2 Fe 14 B 結晶構造は、鉄原子とネオジム-ホウ素化合物の交互の層として記述できます。[ 3 ]反磁性のホウ素原子は磁性に直接寄与しませんが、強い共有結合によって凝集性を向上させます。[ 3 ]比較的低い希土類含有量 (体積比 12%、質量比 26.7%) と、サマリウムとコバルトと比較してネオジムと鉄が相対的に豊富であることから、ネオジム磁石は、他の主要な希土類磁石ファミリーであるサマリウム-コバルト磁石よりも低価格です。[ 3 ]
ネオジム磁石は、残留磁化が高く保磁力とエネルギー積もはるかに高いものの、他の多くの種類の磁石よりもキュリー温度が低い。Nd 2 Fe 14 B が室温を超えても磁気秩序を維持できるのは、材料中に存在する Fe が Nd サブ格子上の磁気秩序を安定化させているためである。[ 15 ]テルビウムとジスプロシウムを含む特殊なネオジム磁石合金が開発されており、キュリー温度が高く、Nd のみを含む合金よりも高い温度に耐えることができる。[ 16 ]
焼結Nd₂Fe₁₄Bは腐食しやすい性質があり、特に焼結磁石の結晶粒界で腐食が起こりやすい。この種の腐食は、磁石が粉々に砕け散ったり、表面層が剥離したりするなど、深刻な劣化を引き起こす可能性がある。
この脆弱性に対処するため、多くの市販製品では大気への暴露を防ぐ保護コーティングを施しています。ニッケル、ニッケル銅ニッケル、亜鉛めっきが標準的な方法ですが、他の金属めっきやポリマー、ラッカーなどの保護コーティングも使用されています。[ 18 ]
ネオジムは負の係数を持つため、温度の上昇に伴い保磁力と磁気エネルギー密度（BH max）が低下します。ネオジム鉄ホウ素磁石は室温では高い保磁力を持ちますが、温度が100 °C（212 °F）を超えると、キュリー温度（約320 °Cまたは608 °F）まで保磁力が急激に低下します。この保磁力の低下は、風力タービンやハイブリッド車のモーターなど、高温条件下での磁石の効率を制限します。ジスプロシウム（Dy）またはテルビウム（Tb）は、温度変化による性能低下を抑制するために添加されます。この添加により、磁石の製造コストが高くなります。[ 19 ]材料の磁気特性の温度依存性は、有限温度での磁性の無秩序局所モーメント（DLM）の描像を適用することにより、電子構造計算内でモデル化できます。[ 15 ]
ネオジム磁石は、単位体積あたりの磁束出力に関連する最大エネルギー積によって等級付けされます。値が高いほど磁石が強いことを示します。焼結NdFeB磁石には、広く認められた国際的な分類があります。その値はN28からN55までで、理論上の最大値はN64です。値の前の最初の文字Nはネオジムの略で、焼結NdFeB磁石を意味します。値の後の文字は、固有保磁力と最大動作温度（キュリー温度と正の相関関係）を示し、デフォルト（最大80 ℃または176 °F）からTH（230 ℃または446 °F）まであります。[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]
焼結NdFeB磁石のグレード：[ 7 ] [ 23 ] [ 24 ]
ネオジム磁石の製造方法には主に2種類あります。
結合ネオNd-Fe-B粉末は熱可塑性ポリマーのマトリックスに結合され、磁石を形成する。磁性合金材料は、水冷ドラム上に急冷することによって形成される。この金属リボンは粉末に粉砕され、保磁力を向上させるために熱処理される。粉末はポリマーと混合され、ガラス繊維強化ポリマーに似た成形可能なパテを形成する。これは保管用にペレット化され、後で射出成形によって成形することができる。成形プロセス中に外部磁場が印加され、完成した磁石の磁場の方向が決定される。[ 26 ] [ 27 ]
2015年、日本の日東電工はネオジム磁石材料の新しい焼結方法の開発を発表した。この方法は「有機/無機ハイブリッド技術」を利用して、焼結用にさまざまな形状に成形できる粘土状の混合物を形成する。焼結材料中の磁場の不均一な方向を制御して磁場を局所的に集中させることが可能であり、例えば電気モーターの性能を向上させることができると言われている。2017年に量産開始が予定されている。[ 28 ] [ 29 ]
2012年現在、中国では公式には年間5万トンのネオジム磁石が生産されており、 2013年には「企業別」で8万トンが生産された。[ 30 ]中国は希土類元素の95%以上を生産し、世界の希土類磁石の総生産量の約76%、そして世界のネオジムの大部分を生産している。[ 31 ] [ 32 ] [ 9 ]
ネオジム鉄ホウ素（NdFeB）永久磁石の生産は東アジアに高度に集中しており、2024年にはアナリストは世界の生産量を約22万～24万トンと推定し、少なくとも85%が中国で製造され、残りの大部分は日本とベトナムで製造されている。[ 33 ]日本は世界市場の約7%を占める第2位の生産国である。[ 34 ]ベトナムの生産量はまだ小さい（2023年時点で約1%）が、新工場の稼働に伴い拡大している。[ 35 ]アジア以外では、米国とヨーロッパは産業政策イニシアチブと新工場に支えられ、限定的ではあるが成長している生産能力を有している。[ 36 ]
ネオジム鉄ホウ素（NdFeB）磁石のリサイクルは、ネオジム、プラセオジム、ジスプロシウム、テルビウムなどの重要な希土類元素を含むこれらの磁石にとって、研究と産業の焦点としてますます重要になってきている。従来の磁石製造は、希土類鉱石の採掘と精製に依存しており、これらのプロセスはエネルギー集約的で環境に有害である。[ 45 ]
磁石のリサイクルに関するいくつかの手法が開発中である。
NdFeB磁石リサイクルの拡張性をテストするために、さまざまな地域でパイロットプロジェクトが進行中です。米国では現在、パイロット規模のリサイクルプロジェクトが開発されています。たとえば、米国のスタートアップ企業であるHyProMag USAは、ダラス・フォートワース近郊に工業規模のNdFeB磁石リサイクル施設を計画しており、2027年に操業を開始し、年間約750トンのリサイクル磁石を処理する予定です。[ 51 ]ヨーロッパでは、EUの資金提供を受けたSUSMAGPROプロジェクトが、スピーカー、モーター、風力タービンに使用するNdFeB磁石のパイロット規模のリサイクルを実証しました。[ 52 ]日本では、エンビプロホールディングスがHyProMagと覚書を締結し、日本市場からのスクラップを使用してNdFeBリサイクル試験を実施しています。[ 53 ]
ネオジム磁石は、強力な永久磁石が必要とされる現代技術の無数の用途において、アルニコ磁石やフェライト磁石に取って代わりました。これは、ネオジム磁石の強度がより高いため、特定の用途においてより小型で軽量な磁石を使用できるからです。いくつかの例を挙げると次のようになります。
ネオジム磁石の強力な磁力は、磁気ジュエリー留め金、箔絶縁アタッチメント、子供用磁気組み立てセットやその他のネオジム磁石玩具、スポーツパラシュート装備の閉鎖機構など、これまで磁石が使用されていなかった分野での新しい用途を刺激しました。[ 56 ]ネオジム磁石は、かつて人気だった卓上玩具の磁石「バッキーボール」や「バッキーキューブ」の主成分金属ですが、一部の米国の小売業者は子供の安全上の懸念から販売しないことを選択しました[ 57 ]。また、カナダでは同じ理由で禁止されています。[ 58 ]米国では同様の禁止が2016年に解除されましたが、 CPSCが推奨する最低年齢要件は14歳で、警告ラベルが必要です。[ 59 ]
ネオジム磁石の強度と磁場均一性により、医療分野でも新たな応用が開かれ、放射線科で身体を画像化するために使用されるオープン型磁気共鳴画像診断装置（MRI）スキャナーが導入されました。これは、磁場を生成するために超伝導ワイヤーのコイルを使用する超伝導磁石の代替として使用されています。[ 60 ]
ネオジム磁石は、胃食道逆流症（GERD）の治療のために、下部食道括約筋の周囲に磁石のバンド[ 61 ]を外科的に埋め込む、外科的に埋め込まれる逆流防止システムとして使用されています。 [ 62 ]また、磁場の感覚知覚を提供するために指先に埋め込まれることもありますが[ 63 ] 、これはバイオハッカーやグラインダーの間でのみ人気のある実験的な手順です。[ 64 ]
ネオジムは、磁力を使って物体を持ち上げる装置である磁気クレーンとして使用されています。[ 65 ]これらのクレーンは、継続的な電源供給を必要とせずに、永久磁石の持続的な磁場を使用して、鋼板、パイプ、スクラップ金属などの鉄系材料を持ち上げます。[ 66 ]磁気クレーンは、スクラップヤード、造船所、倉庫、製造工場で使用されています。[ 67 ]
NdFeB磁石は、電気自動車や風力タービンなどの民生用クリーンエネルギー技術だけでなく、小型化、高出力、信頼性が不可欠な高性能軍事システムにとっても重要です。米国国防総省は、[ 68 ]と報告しています。
ネオジム鉄ホウ素（NdFeB）磁石のグローバルサプライチェーンは、地政学的に重大な意味合いを持つ。中国は世界生産量の85％以上を占める支配的な地位を維持しており、他の国々はこの支配を、特に防衛、電気自動車、再生可能エネルギーなどの産業にとって戦略的な脆弱性と見なしている。[ 69 ]
2025年8月、ドナルド・トランプ米大統領は、中国が米国への希土類磁石の出荷を制限した場合、米国は中国製品に最大200%の関税を課すと公に警告した。これは、より広範な貿易交渉における交渉材料と見なされた。 [ 70 ] 2025年末までに、国防総省は、ネオジム磁石製造会社であるVulcan Elements社に、ReElement Technologies社との共同協定の一環として、6億2000万ドルの条件付き融資を供与した。これは、主に米軍で使用されるネオジム鉄ホウ素磁石の生産能力を増強するためである。[ 71 ] [ 72 ]
中国は、希土類磁石および関連材料の輸出管理を強化する動きを見せている。2025年4月以降、輸出業者はジスプロシウムやテルビウムなどの特定の希土類元素や磁石を輸出するには特別な許可証を取得する必要があり、5月の輸出量は前年比で約74%減少した。この許可制度は、貿易法違反を引き起こすことなく地政学的な影響力を行使するための柔軟なツールとして機能することを意図している。[ 73 ]
希土類磁石が及ぼす力は大きいため、他の種類の磁石では発生しないような危険が生じる可能性があります。数立方センチメートルを超えるネオジム磁石は、2つの磁石の間、または磁石と鉄金属表面の間に挟まれた身体部位に骨折などの深刻な怪我を引き起こすのに十分な強さを持っています。[ 74 ]
磁石同士が近づきすぎると、衝突して欠けたり割れたりするほどの力が加わり、飛び散った破片がさまざまな怪我、特に目の怪我を引き起こす可能性があります。幼い子供が複数の磁石を飲み込んだ場合、消化管の一部が2つの磁石の間に挟まれ、怪我や死亡に至ったケースもあります。[ 75 ]また、磁石が内蔵または取り付けられている機械を扱う際にも、深刻な健康リスクが生じる可能性があります。[ 76 ]
強力な磁場は、フロッピーディスクやクレジットカードなどの磁気メディアを消去したり、時計やCRTモニターのシャドウマスクを他の種類の磁石よりも遠くから磁化したりする可能性があるため、機械装置や電子機器にも危険を及ぼす可能性があります。また、一部のネオジム磁石にはフェロセリウムが含まれているため、欠けた磁石がくっつくと、ライターの火打ち石のように火花が飛び散り、火災の原因となる可能性があります。
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