なぜ高温耐性の磁石が高温で磁気安定性を維持できるのですか？

航空宇宙、自動車製造、パワーエレクトロニクスなどの多くの分野では、高温環境は磁石の性能に深刻な課題をもたらします。従来の磁石は、高温での磁性減衰または消滅する傾向があり、高温耐性磁石の出現は、これらのフィールドの発達に重要なサポートを提供します。

高温耐性磁石には、主にNDFEB磁石、SMCO磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石が含まれます。さまざまな種類の高温耐性磁石には、独自の特性があります。

NDFEB磁石は、市場でより一般的で高性能高温耐性磁石の1つです。磁気特性は非常に高いため、そのbhmaxはフェライトの磁気特性よりも10倍以上高くなっています。動作温度に関しては、高性能NDFEB磁石は摂氏200度までの温度で動作でき、いくつかの特別に設計されたNDFEB磁石は、摂氏400度を超える高温環境で磁気を維持することさえできます。ただし、NDFEB磁石は化学的に活性であり、腐食を防ぐために、通常、電気栄養亜鉛、ニッケル、金、エポキシなどの表面処理が必要です。

サマリウムコバルトマグネットは、組成に応じてSMCO5およびSM2CO17に分けることができます。希土類永久磁石として、高磁気エネルギー製品（14-28mgoe）を備えているだけでなく、信頼できる強制力と良好な温度特性もあります。サマリウムコバルトマグネットは、高温環境で変化しない磁力を維持し、500°-600℃をはるかに超える高温作業環境に耐え、高温環境で安定して磁気的役割を果たすことができるキュリー温度を高めることができます。

アルニコ磁石は、アルミニウム、ニッケル、コバルト、鉄、その他の微量金属で構成される合金であり、鋳造プロセスを通じてさまざまなサイズと形状にすることができます。優れた機械性があり、鋳造アルニコ永久磁石は最低の可逆的な温度係数を持ち、摂氏600度までの温度で動作できます。

フェライト磁石の主な原材料は、Ceramicテクノロジーを使用して作られているBafe12O19およびSRFE12O19です。温度抵抗、低コスト、中程度の性能を備えた硬くて脆い材料であり、最も広く使用されている永久磁石の1つです。

高温耐性磁石の高温抵抗原理
高温耐性磁石が高温環境で安定した磁気特性を維持できる理由は、特別な物理的および化学的構造によるものです。顕微鏡的観点から、磁石の磁気は、原子内の電子のスピンと軌道運動によって生成された磁気モーメントに由来します。通常の温度では、これらの磁気モーメントの配置には特定の順序があるため、巨視的な磁気が形成されます。

温度が上昇すると、原子の熱運動が強化され、磁気モーメントの配置が妨げられます。通常の磁石の場合、温度が上昇すると、磁気モーメントの秩序ある配置が徐々に破壊され、磁気が弱くなります。高温耐性磁石は、特別な材料製剤と微細構造設計を通じて磁気モーメント間の相互作用を促進し、高温で比較的安定した配置を維持できるようにします。

たとえば、サマリウムコバルトマグネットの希土類元素サマリウムとコバルトの特定の原子配置は、高温による熱運動の干渉に抵抗し、それによって高磁気特性を維持する安定した磁気構造を形成します。同時に、高温耐性磁石の結晶構造も熱安定性が高く、明らかな相変化なしに高温に耐え、さらに磁気の安定性を保証します。

高温耐性磁石の生産プロセス
高温耐性磁石の生産プロセスは、その性能に重要な影響を及ぼします。 NDFEBの磁石を例にとると、一般的な生産プロセスには焼結ndfeBと結合されたNDFEBが含まれます。

焼結ndfebは粉末冶金によって作られています。第一に、NDFEBの原料は製錬され、粉末にされ、押し付けられて形成され、高温で焼結して磁石を濃縮し、最終的に完成品は機械的処理と表面処理によって得られます。焼結ndfebは非常に高い磁気エネルギー製品と強制力を持っていますが、そのテクスチャーは硬くて脆く、処理中の亀裂などの欠陥が発生しやすいです。

結合されたNDFEBは、NDFEBパウダーを樹脂、プラスチック、または低融点金属と均一に混合し、押した、押し出し、または射出成形によって作られた複合磁石です。結合されたNDFEBは、あらゆる方向に磁気を持ち、薄壁のリングまたは複雑な形状の薄い磁石に処理できます。高次元の精度を持ち、磁石の磁化方向を任意に選択できます。ただし、結合されたNDFEBの磁気特性は、焼結されたNDFEBの磁気特性よりも低くなっています。

サマリウムコバルトマグネットの生産プロセスは比較的複雑であり、原材料の組成と割合の正確な制御、および焼結温度や時間などのパラメーターが必要です。生産プロセス中に、良好な磁気特性と高温抵抗を達成するために、磁石の微細構造が均一で密度が高いことを確認する必要があります。

高温耐性磁石の応用場
高温耐性磁石は、多くのフィールドで広く使用されています。航空宇宙フィールドでは、高温磁石を使用して、高速回転器と航空機の制御システムで磁気センサー、電力機器、および主要コンポーネントを製造できます。航空宇宙装置は、運転中の高温、高圧、強い放射などの極端な環境に直面するため、高温耐性磁石の安定した性能により、機器の信頼性と安全性が確保されます。

自動車製造分野は、高温耐性磁石の重要なアプリケーション市場でもあります。自動車エンジン、発電機、スターター、電動パワーステアリングシステムなどのコンポーネントの製造では、高温耐性の磁石が重要な役割を果たします。たとえば、自動車エンジンでは、イグニッションコイルのコアを製造するために高温耐性の磁石を使用して、イグニッション効率を改善し、エンジンの性能を向上させることができます。

パワーエレクトロニクスの分野では、高温耐性磁石が、高磁性透過性と低エネルギー消費により、モーター、発電機、変圧器、電磁ポンプ、その他の機器で広く使用されています。石油化学産業では、機器の自動制御を実現し、生産プロセスを最適化するために、さまざまな原子炉、セパレータ、コンプレッサー、その他の機器で高温磁石を使用できます。

医療機器の分野では、高温磁石を使用して、磁気共鳴画像法（MRI）や核磁気共鳴（NMR）などの機器の精密部分を製造して、機器の精度と安定性を改善します。さらに、高温磁石は、天文学、地質探査、熱処理、磁気デスカル、磁気療法、およびその他の分野でも使用されています。

高温耐性磁石の開発動向
科学技術の継続的な進歩により、高温耐性磁石の開発により、いくつかの明らかな傾向が示されています。パフォーマンスの改善の観点から、高温耐性磁石は、将来的にはより高い磁気エネルギー産物、より高い温度安定性、より強い腐食抵抗があると予想されます。材料の製剤と生産プロセスを改善することにより、R＆D担当者は、磁石の磁気特性をさらに改善して、より高い温度で安定した磁気を維持できるようにすることができます。

アプリケーションフィールドの拡張に関して、 高温耐性磁石 核エネルギー、深海探査、その他の分野など、より高温、高強度、および非常に腐食性の高い環境で使用できます。原子力エネルギーの分野では、原子炉の安全かつ安定した動作を確保するために、原子炉のコントロールロッド駆動メカニズムなどの主要な成分で高温耐性磁石を使用できます。深海探査の分野では、高温耐性磁石を使用して、深海検出器用のセンサーと駆動装置を製造し、深海の高圧と高温の過酷な環境に適応することができます。

環境保護と持続可能な開発の観点から、高温耐性磁石の将来の生産は、環境保護と資源の合理的な使用により多くの注意を払うでしょう。 R＆Dの担当者は、環境への影響を減らしながら、リソースの利用率を改善し、高温耐性磁石産業の持続可能な開発を達成しながら、環境への影響を減らすために、新しい環境に優しい材料と生産プロセスの開発に取り組んでいます。

高温環境で安定した性能を持つ磁気材料として、高温耐性の磁石は、現代の産業と科学と技術においてかけがえのない役割を果たします。テクノロジーの継続的な進歩により、高温耐性磁石のパフォーマンスが改善され続け、アプリケーションフィールドが拡大し続け、人間社会の発展に大きく貢献します。