现在的干流產品——釹磁鐵也不甘落后，現在正加快步伐解決省鏑化課題。其效果也開始顯現，日立金屬NEOMAX公司業務部企劃部長兼技術部長諏訪部繁和認為：“2013年日本的鏑消耗量將比幾年前減少一半。”

  鏑消耗量減少的原因除了經濟低迷之外，還有兩大原因。一是隨著磁鐵用戶對馬達設計的改進，以及要求過高問題的解決，鏑含量低的產品及鐵氧體磁鐵逐漸在替代傳統的釹磁鐵。另一個原因是磁鐵廠商的鏑削減技術日益進步。

  下面將首要圍繞第二個原因，介紹一下釹磁鐵的省鏑脫鏑化路線圖，為了防止讀者產生誤解，在此之前筆者计划介紹一些布景知識。最近經常會看到“無鏑”兩個字，這種說法需求留意。

  如圖1所示，现在市售的釹磁鐵的鏑含量按分量份额為0～10％，范圍十分廣泛。因此，就算同樣稱為無鏑，份额從1％減至零和從10％減至零，難度是彻底不同的。一般說的“無鏑”釹磁鐵指的是將此前為1～2％的增加量減至零的釹磁鐵。因此，准確地說，這種“無鏑”技術其實仅仅把增加的鏑的分量比減少了1～2％的技術。

  通過積累此類技術和改進馬達設計，快速減少鏑增加量，是釹磁鐵向省鏑脫鏑化發展的最有力途徑。具體而言，现在鏑含量為6～10％的HEV及EV驅動馬達用釹磁鐵，將在2014～2015年之前使鏑增加量大幅減至1％。

  信越化學工業公司董事兼電子资料業務本部業務本部長鬆井幸博表明，釹磁鐵減少鏑的用量有兩大办法，分別是﹝1﹞晶體顆粒微細化和﹝2﹞採用晶界擴散法（參見后文）。他介紹說：“通過晶體顆粒微細化有望將鏑含量削減1～2％左右，採用晶界擴散法有望削減2～3％左右。合計計算，約可減少5％。”釹燒結磁鐵廠商正在以這兩種办法為兵器減少鏑用量。下面首要介紹一下晶體顆粒微細化。

  TDK公司從2012年12月開始量產通過將原來為5μm～10μm的磁鐵晶體粒徑縮小至5μm以下（具體尺度未发布）來實現無鏑化的新產品（圖4）。縮小晶體粒徑就能进步耐熱性，這是很早以前就為業界所知的道理，該公司稱，因為需求在生產工藝中進行嚴格的办理，所以制作起來並不簡單。

  釹燒結磁鐵需求破坏釹鐵硼合金质料，在高磁場中沖壓成型，再進行燒結，然后通過切开和研磨，加工成需求的形狀。縮小晶體粒徑后，就必須在破坏工序及操作處理時進行嚴格的办理。并且，因為外表積增加，微粒變得易燃，所以還必須在慵懒環境中進行十分嚴格的办理。TDK表明將在可靠性較高的低氧工藝中生產。

  TDK從2012年12月開始量產的產品名為“Dy Free NEOREC47HF”，用於硬盤致動器等用处。现在TDK還銷售鏑含量為2％的“NEOREC47H”。該產品與新產品均具備矯頑力為1400kA/m左右的功能，價格也相當。TDK磁性產品業務部产品企劃部部長矢島弘一表明：“NEOREC47H是TDK的釹磁鐵當中銷量最大的產品。计划以無鏑新產品取而代之。”

  在省鏑釹磁鐵領域，還有一家憑借自主開發的微細化技術进入該市場的企業，那便是Intermetallics Japan公司。該公司是由日本大同特别鋼公司、三菱商事公司、美國資源企業摩力科帕公司（Molycorp）共同出資，於2012年1月建立的釹磁鐵產銷企業。

  IMJ預定採用由釹磁鐵的發明者佐川真人擔任最高技術顧問的Intermetallics公司開發的新的制作工藝“PLP（Press Less Process）”，從2013年1月開始量產。IMJ稱，2013年4月往后上市的HEV或EV（或二者）运用的驅動馬達已確定採用這種釹磁鐵。

  PLP是在填充有氮氣（N2）的管狀生產設備內制作釹磁鐵，因此，即便以微細化的晶體為质料也不易發生氧化等反應。制作時，首要在运用高速氮氣氣流將試樣破坏的氣流破坏裝置中將合金质料微細化至約3μm，然后在氮氣環境下將合金粉末送至模具中。接下來，在不沖壓的情況下直接施加強磁場，以統一磁化方向，並在約1000℃的真空狀態下進行燒結。

  Intermetallics開發的PLP技術是运用氬氣作為填充管狀生產設備的慵懒氣體，运用氦氣作為氣流破坏裝置运用的氣體，但IMJ為了在量產工藝中削减相关本钱，將這些氣體改成了氮氣。

  模具依照磁鐵的形狀，採用近淨尺度成型（Near Net Shape）办法加工而成。因此，不需求一般釹燒結磁鐵所需求的切邊加工（圖5）。IMJ代表董事社長野田俊治說道：“资料的成品率很高，所以我們認為這種磁鐵在本钱方面也具有優勢。”

  由於磁粉放入模具中燒結，因此加工成了近淨尺度。因不需求切削加工，资料成品率很高。

  IMJ现在共准備了三個產品系列，如圖6所示，左邊的系列為標准品，中間是對標准品進行鏑晶界擴散制作而成的產品，右邊是對標准品進行鋱（Tb）晶界擴散制作而成的高功能產品。關於合金质猜中的鏑增加量，三個系列悉数相同，標有48的產品（“S48”、“G48H”、“G48UH”）約為1％，標有42的產品（“S42SH”、“G42UH”、“G42Z”）約為4％。

  除了標准品系列之外，還有鏑晶界擴散系列以及鋱晶界擴散型高功能系列，共有三個系列。

  进步矯頑力方面，TDK的產品為5μm以下，IMJ的產品約為3μm，μm級別是干流，但也出現了微細化至比兩家公司的釹磁鐵小一位數即約0.2μm的產品。前面介紹的釹磁鐵悉数為燒結型，但晶體粒徑約為0.2μm的產品是通過熱擠壓制作而成的。該產品由大同特别鋼公司的子公司大同電子公司開發。

  大同電子的釹磁鐵是採用超快速凝结法來制作磁粉的，這是一種使消融的合金质料滴落至高速旋轉的滾筒外表並使其在瞬間凝结的办法，所以很简单實現微細化（圖7）。磁粉质料從美國的Molycorp Magnequench公司購買。對這樣制作出的磁粉施以熱沖壓及約800℃溫度下的熱擠壓處理，就能加工出環狀磁鐵。大同電子已經開始銷售採用該办法制作的用於汽車電動助力方向盤及伺服馬達的環狀磁鐵。

  使消融的合金质料滴落至高速旋轉的滾筒外表，使其瞬間凝结，因此可制作出十分微細的薄片。通過熱沖壓和熱擠壓加工將這些微粉末加工成環狀。

  大同電子以這種晶體粒徑的微細化為基礎，通過進一步調整磁鐵的质料構成份额进步了矯頑力。該公司稱：“對理論上的份额值稍作改動就能进步矯頑力。”於是，該公司在不增加鏑的情況下使磁鐵的矯頑力達到了此前增加2～3％的鏑才干實現的程度，從而開發出了採用這一構成份额的“NEOQUENCH-D”新系列（圖8）。共有“NEOQUENCH 45HF”、“NEOQUENCH 43SHF”及“NEOQUENCH 40SHF”三款產品，以40SHF為例，雖然矯頑力達到了與鏑含量為2.2％的現行“NEOQUENCH 35SH”根本平等的1600kA/m左右，但剩下磁通密度卻實現了比35SH高0.05T的約13T。新系列被用作工廠自動化（FA）設備用馬達的環狀磁鐵，现在已進入量產階段。

  共有三款產品。被FA設備馬達採用的“40SHF”具備與鏑含量為2.2％的“35SH”根本平等的矯頑力，但剩下磁通密度卻達到了比后者高0.05T的約13T。

  大同電子還以相同资料為基礎開發出了板狀磁鐵（規格未公開）。這種磁鐵分為無鏑（也不含鋱）型和省鏑型。通過增加鏑來进步矯頑力的省鏑型產品已被用於家電用馬達。并且，該公司還计划向HEV及EV的驅動馬達推廣無鏑型板狀磁鐵。據稱，现在該公司正與汽車廠商進行协作開發，力爭2015年配備於汽車。

  日立金屬公司開發出了使晶體粒徑微細化之后再採用晶界擴散法的省鏑釹磁鐵，並已經開始向汽車廠商供给樣品。這種磁鐵的鏑含量約為1％，矯頑力約為2000kA/m。也便是說，功能與现在鏑含量為6％的產品相當。力爭2014～2015年作為HEV及EV的驅動馬達磁鐵配備在汽車上。

  一般釹磁鐵是由粒徑為數μm～10μm左右的Nd2Fe14 B構成的晶體调集而成的，晶體之間以名為晶界的相連接在一同（圖9）。人們發現，向該晶界中選擇性地導入鏑，隻需很少的量便可大幅度进步矯頑力。晶界擴散法正是運用了這種現象。

  具體而言，制作釹磁鐵之后，通過從磁鐵外表滲透鏑，向晶界部分選擇性地導入鏑。通過這種办法，可使鏑的用量減少2～3％。

  假如鏑的用量能够減少3％，隻需增加2％的鏑便可獲得與此前鏑增加量為5％的釹磁鐵平等的矯頑力。假如磁鐵原來需求增加3％的鏑，那麼就不需求為合金资料增加鏑，隻需在后處理時滲透少数的鏑進行晶界擴散，即可實現與鏑增加量為3％的磁鐵平等的矯頑力。減少鏑的增加量還能进步表明磁鐵強度的剩下磁通密度（圖10）。除了日立金屬之外，信越化學工業及TDK也在銷售採用晶界擴散法的釹磁鐵，前面也说到，IMJ也计划從2013年1月開始量產這種產品。

  採用晶界擴散法之后，可將剩下磁通密度和矯頑力的平衡进步一個層次。假如坚持相同矯頑力，不僅可減少鏑的增加量，還能进步剩下磁通密度。相反，假如坚持相同的鏑增加量，能大大的进步矯頑力。

  日立金屬现在已開始供给鏑含量為1％的釹磁鐵樣品，該產品的矯頑力約為2000kA/m，估計會成為新一代HEV及EV的驅動馬達运用的干流磁鐵。TDK也在開發進一步推進晶體顆粒微細化之后採用晶界擴散法的釹磁鐵。該公司稱，將瞄准HEV及EV的驅動馬達磁鐵用处，爭取從2014年開始量產。

  以省鏑及脫鏑為目標來进步釹磁鐵的矯頑力和耐熱性的研發往后仍會繼續進行下去。日本物質资料研讨機構NIMS流體磁性资料部長寶野和博解釋說，其原因是“運用最新的剖析技術，查明矯頑力下降原因的研讨正不斷获得效果”。

  隻要查明矯頑力下降的原因，就能通過消除這種原因來进步矯頑力。现在釹磁鐵的矯頑力才達到理論值的兩成左右，所以技術開發方面還有很大的地步。實現用於HEV用处、矯頑力達到2000ｋA/m左右且彻底不运用鏑的釹磁鐵並不是夢。

  因省鏑脫鏑化的進步及全球經濟低迷，现在鏑的需求大幅減少，價格也趨於下滑。從中期來看，還會不斷開發礦山來生產鏑，或許供應缺少和價格高漲的風險會下降。但即便如此，鏑的採購仍存在資源風險，這是不爭的事實。要下降這種風險，勢必要依賴省鏑脫鏑技術。（日經技術在線！ 供稿）