スム鉄 サマリウム鉄窒素希土類永久磁性材料
1990年、アイルランドのコーイ教授は気相固相反応を利用してRE2Fe17Nx格子間金属間化合物を合成しました。研究を通じて、Sm2Fe17Nx化合物が優れた固有磁気特性を持っていることがわかり、SmFeN希土類永久磁石材料の誕生を告げました。サマリウム鉄窒素永久磁石の理論上の最大磁気エネルギー積は62MGOe（Nd2Fe14Bの64MGOeよりわずかに低い）に達し、その保磁力とキュリー温度はネオジム鉄ホウ素よりもはるかに高いため、モーターなどの高温環境でより広く使用されています。
サマリウム鉄窒素は、優れた総合的な磁気特性に加えて、耐食性と耐酸化性も良好で、サマリウムコバルトと比較して戦略的な金属元素を含有していません。ネオジム鉄ホウ素と比較して、プラセオジム、ネオジム、ジスプロシウム、テルビウムなどの高価な希土類元素の消費を必要とせず（サマリウム含有量が比較的高く、価格が安い）、新しいタイプの永久磁石材料になるための条件を完全に満たしています。魅力的な見通しにより、サマリウム鉄窒素は永久磁石材料の研究開発で最もホットなトピックになりました。CoeyらがSm2Fe17Nx希土類永久磁石材料を発見して以来、世界中でSm2Fe17Nx永久磁石材料の研究が急速に進み、当時何百もの研究室がこの分野に投資していました。しかし、その後の一連の実験により、この永久磁石材料は産業化の道を歩んでいないことが証明され、研究の熱と冷めの状況が生まれました。
近年、自動車産業の急速な発展と電子機器の小型軽量化に伴い、永久磁石に対する環境温度と磁気性能の要求が高まっています。Sm2Fe17Nx希土類永久磁石材料は、温度安定性が良く、磁気特性に優れた永久磁石材料として、その潜在的な応用価値が再び注目を集めています。Sm2Fe17Nx永久磁石材料は、新たな研究開発のトレンドも切り開きました。希土類の広範な開発と使用により、価格が上昇しています。Ndの価格上昇は、nd-鉄-Bの生産コストの増加をもたらし、希土類Smは比較的余剰状態にあります。小-鉄-Nの開発は、コストを削減し、希土類資源の総合的な利用を強化するのに有利です。そのため、小-鉄-Nは、磁気特性と生産コストの両面で、nd-鉄-Bに取って代わり、期待される第4世代の希土類永久磁石材料になる可能性があります。
20年以上の研究と探究を経ても、小-鉄-Nの工業的大規模生産の問題は解決されていません。研究により、小-鉄-Nは873Kを超える温度でSmNとFeに分解し、永久磁気特性を失い、焼結磁石への応用が大きく制限されることがわかりました。現在、小-鉄-Nは射出成形磁石、ボンド磁石、ゴム磁石の製造にのみ使用できます。当初はナイロンやエポキシ樹脂などの有機化合物がバインダーとして使用されていました。しかし、これらのバインダーは200℃以下でしか使用できず、Sm2Fe17Nxの高温性能の利点を十分に活用できませんでした。したがって、プロセスでどのようにブレークスルーを達成し、新しいバインダーを開発できるかどうかが、Sm2Fe17Nx磁石とNd-鉄-B磁石の競争の鍵となります。近年、低融点金属が注目を集めており、ZnやSnなどの低融点金属をバインダーとして使用しています。しかし、Znなどの低融点金属をバインダーとして使用すると、飽和磁化強度が低下し、(BH)maxが低下します。Sm2Fe17Nxの性能を十分に発揮するには、優れた接着剤を見つけることが重要であることが分かります。一方、Sm2Fe17Nxの高密度磁石の製造は、高密度磁石の方が理論上の磁気特性をよりよく発揮できるため、依然として研究者の追求となっています。
日本粘着磁石協会の統計によると、サマリウム鉄窒素磁性材料は、高磁気性能、高耐腐食性、高温減磁耐性、良好な成形自由度などの長所に基づき、主に情報通信、工業生産、家電、自動車の分野で応用されており、スピーカー、カメラシャッターモーター、スピンドルモーター、ディスク吸着、磁気ローラー、ファンモーター、リニアエンジン、全自動機械設備、高速モーター、エアコン、家庭用モーター、磁気センサー、ポンプ、補機などが含まれます。
現在、Sm2Fe17Nxはボンド磁石の製造と応用において大きな進歩を遂げていますが、高密度化は依然として多くの磁性材料研究者が追求し続けている目標です。適切な製造プロセスが開発されれば、理論的な磁気特性を実現し、サマリウム鉄窒化物磁石の商業化プロセスを加速できる可能性があります。