ネオジム磁石の製造工程と品質管理

ネオジム磁石 品質
Inspection magnetic field with pie gauge

ネオジム磁石は、ネオジム・鉄・ボロンを主成分とする永久磁石の一種です。磁力が非常に強く、機械的強度に優れている一方で、サビやすい特徴があります。

ネオジム磁石はサビが発生しないように表面処理を施しますが、それまでの製造工程においてもサビから守るための工夫がされています。

今回はネオジム磁石の製造工程と品質管理について見てみましょう。

製造工程

Magnetic particle Inspection for check carck and weld joint

ネオジム磁石は、混合・溶解・粉砕・成形・焼結・加工・着磁などの課程を経て製造されます。しかし主成分に鉄を含んでいる分、サビやすい傾向にあるため、各工程では防止策を必要とします。

  • 混合

はじめに使用する原料を秤量・混合します。ネオジム磁石の原料は、ネオジム(Nd)・鉄(Fe)・ボロン(B)を使用します。

  • 溶解

秤量・配合した原料を真空溶解炉にて溶解します。溶解した原料は鋳型に流し込み、インゴット(塊)にします。

  • 粉砕

ジェットミルを用いてインゴットを数ミクロン単位の粉末状に粉砕します。このとき、原料の酸化を防止するために空気を遮断し、アルゴンや窒素ガス中で作業を行います。

  • 磁場中成形

磁場をかけ、粒子の向きをそろえながら、金型の中でプレス形成します。磁場をそろえることで、磁気特性が高くなります。

  • 焼結

プレス成形した材料を真空焼却炉で焼結します。焼結した材料の寸法は20%程度収縮しますが、圧粉体中の空孔がなくなる分、密度は100%近くまで増加します。

  • 熱処理

焼結後に熱処理を行うことで、磁石の組織が最適化されます。

  • 機械加工

切断加工・研削・研磨の工程を経て目的の寸法に仕上げます。

  • 表面処理

ネオジム磁石の耐食性を向上させるため、ニッケルメッキやフッ素などの表面加工を施します。

  • 着磁

コイルにより発生した磁場の中にワークをセットし、着磁を行ないます。着磁工程を経ることで製品となります。

  • 検査

寸法・磁気特性・外観検査などの最終チェック行います。
※検査は各工程中でも行われています。

  • 梱包・製品出荷

検査に合格した製品が梱包・出荷されます。

品質管理

Automatic system of nondestructive quality control. Check the steel pipeline for defects., cracks, shells.

製造工程のなかで行われる検査は、成分分析・寸法検査・外観検査・膜厚検査・磁気特性検査・表面磁束密度検査などがあります。ネオジム磁石は生産数が多いため、一部検査ではロットから抜き取り検査を行います。

検査のなかでも外観検査は全数がチェック対象です。しかし外観検査は目視に頼るため、外観の良し悪しを完全に見分けることができない場合もあります。

磁気特性・表面磁束密度・総磁束量などの測定に関しては以下の機器を使います。

磁気特性等の測定に用いる検査機器一例

BHアナライザ

BHアナライザは、磁気特性を測定するための機器です。これにより磁気回路設計に必要な、減磁特性やエネルギー積を求められるほか、磁気特性値が規格範囲に入っているかどうかを確認できます。

テスラメーター・ガウスメーター

テスラメーターおよびガウスメーターは、表面磁束密度を測定するための機器です。高精度な据置型から、簡易的に測定できるハンディタイプのものもあります。

磁束密度は、磁界に垂直な断面の単位面積当たりに通っている磁束のことで、磁場の強度を示しています。一般的に使われる単位はT(テスラ)およびG(ガウス)です。

フラックスメーター

フラックスメーターは、総磁束量を測定するための機器です。磁気特性のバラツキが大きいものや低いものを、量産数の中から正確スピーディーに検査することが可能で、量産磁石の全数検査に適しています。

計測するには磁石に応じたサーチコイルを必要とし、サーチコイルから磁石を脱着することによって変化する総磁束量を計測します。単位はWb(ウェーバ)およびMx(マクスウェル)を使用します。

まとめ

ネオジム磁石は優れた磁力と機械的強度をもつ一方、サビやすい特徴もあります。そのため製造工程中は酸化しないような工夫がされています。ネオジム磁石は、最終的にニッケルメッキやフッ素の表面処理を行うことで、耐食性を高めています。

品質管理においては高品質のネオジム磁石を提供できるよう、各メーカーで寸法・磁気特性・外観などの検査を実施しています。ネオジム磁石の検査成績書が必要な場合は、購入時にメーカーへ問い合わせてみるとよいでしょう。