フェライト磁石

一般的に、フェライト磁石は永久フェライト磁石、ソフトフェライト磁石、マイクロ波フェライト磁石の3種類に分けられます。

永久フェライト磁石
私たちが普段目にする小さな黒い磁石は、通常、永久フェライト磁石で作られています。その構成原料は主に酸化鉄、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウムです。磁化後の残留磁場の強度が高く、残留磁場を長時間維持することができます。永久フェライト磁石は日常生活で幅広く使用されています。

ソフトフェライト磁石
ソフトフェライト磁石は、酸化鉄と1つまたは複数の他の金属酸化物（たとえば、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化マンガン、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウムなど）を焼結して作られます。ソフトフェライト磁石と呼ばれる理由は、磁化磁場が消えたときに残留磁場がほとんどまたはまったくないことです。ソフトフェライト磁石は通常、チョークコイルや中間周波トランスのコアとして使用されます。これは永久フェライト磁石とはまったく異なります。

マイクロ波フェライト磁石
マイクロ波フェライト磁石とは、回転磁気特性を持つフェライト磁石材料を指します。磁性材料の回転磁気とは、互いに直交する2つの直流磁場と電磁波磁場の作用下で、平面偏光の電磁波が材料内を一定方向に伝搬する間に、偏光面が伝搬方向を中心に連続的に回転することを意味します。マイクロ波フェライト磁石は、マイクロ波通信の分野で広く使用されています。

強さ
ネオジム ディスク磁石は、強度が高くサイズが小さいため、ヘッドフォン、スピーカー、ハード ドライブなど、多くの最新の電子機器に使用されています。ネオジム ディスク磁石はフェライト磁石の 2-7 倍の強度があり、同様のサイズの他のどのタイプの磁石よりも大きなものを持ち上げることができます。
一方、フェライト磁石は、冷蔵庫用マグネット、モーター用マグネット、ドアやキャビネットの保持用マグネットなど、より伝統的な用途で多く使用されています。ただし、磁石の選択は、特定の用途の要件によって異なります。

耐熱性
フェライト磁石はキュリー温度が高いため、高温でも磁化を維持するという点ではネオジム磁石よりも優れています。
一部のネオジム磁石は 200 度を超える温度で処理できますが、一般的に低温グレードのものよりも高価です。
一方、フェライト磁石は 300 度までの温度に耐えることができ、温度が上昇するにつれて保磁力も増加します。つまり、温度が上昇するにつれて、フェライト磁石は減磁に対する耐性が増すということです。
フェライト磁石は高温になると磁場が失われる可能性があり、1 度あたり約 0.20% 減少することに注意してください。

機械加工
ネオジム磁石は、特に小型精密部品の場合、フェライト磁石に比べて機械加工（研削、切断、放電加工、研磨ウォータージェットなど）が容易です。小型部品を製造する場合、コストは主に材料自体ではなく、機械加工プロセスによって決まります。
NdFeB (ネオジム鉄ホウ素) は他の金属に比べて比較的脆いですが、フェライト磁石はさらに脆く、機械加工がさらに困難です。したがって、機械加工の難しさにより、同等のネオジム部品と比較してフェライト部品の製造コストが高くなる、一定のサイズまたは複雑さのしきい値があります。
部品のサイズが小さくなると、1 キログラムあたりのコストが増加する可能性がありますが、単位コストは一般的に減少することに注意してください。これは、部品が小さくなると、総コストが表面積によってより影響を受けるためです。部品が小さくなると、単位体積に対する表面積の比率が増加します。

汎用性
確かに、ネオジム磁石はフェライト磁石よりも高価になる傾向があります。
優れた強度と耐久性により、ほとんどの用途で必要なネオジム磁石の数が減ります。
ネオディスク磁石とネオシリンダー磁石のどちらを選択するかにかかわらず、これらの磁石は、高い磁力が要求されるほとんどの産業、商業、技術用途で使用され、ネオジムが優れた選択肢となります。

耐腐食性
ネオジム磁石は耐腐食性が低いとよく批判されますが、特に要求されない限り、通常は耐腐食コーティングが施されています。
デフォルトのコーティングはニッケル-銅-ニッケル (NiCuNi) で、追加のコーティングを必要とせずに、ほとんどの用途で優れた耐腐食性ときれいな外観を実現します。
この標準コーティングはコスト効率が高く、追加費用も最小限で済みます。ただし、より高い耐腐食性が求められる用途では、若干コストが高くなりますが、他のコーティングも利用できます。つまり、NdFeB 磁石はさまざまな腐食環境で問題なく使用できます。
対照的に、フェライト磁石は通常コーティングをまったく必要としません。この違いは、フェライト磁石を支持するいくつかの設計上の選択に影響を与えます。

フェライト磁石には 2 種類の化学的種類があります。ストロンチウム フェライトは、SrFe12O19 または SrO.6Fe2O3 という 2 つの化学記号で知られています。バリウム フェライトも、BaFe12O19 または BaO.6Fe2O3 という 2 つの化学記号で知られています。
フェライト磁石（セラミック磁石）は、酸化鉄（Fe2O3）と炭酸ストロンチウム（SrCO3）または炭酸バリウム（BaCO3）の混合物を焼成（1000～1350℃）して金属酸化物を形成することで製造されます。グレードによっては、コバルト（Co）やランタン（La）などの他の化学物質が添加されて磁気性能が向上します。この金属酸化物はその後、小さな粒子サイズ（1ミリメートル未満、通常は数ミクロン）に粉砕されます。その後、必要な磁石の種類に応じて、プロセスには主に2つの製造オプションがあります。
簡素化されたプロセス:
SrCO3 + Fe2O3 > SrOFe2O3 + CO2
SrOFe2O3 + 5Fe2O3 > SrO.6(Fe2O3)
BaCO3 + Fe2O3 > BaOFe2O3 + CO2
BaOFe2O3 + 5Fe2O3 > BaO.6(Fe2O3)
1 つ目は、乾燥した微粉末を金型でプレスして、寸法公差の優れた等方性磁石 (フェライト C1 グレードなど) を作る方法です (最終サイズにさらに加工する必要がなくなる場合が多い)。六方晶構造はランダムであるため、磁石は後でどの方向にも磁化できます。
2 つ目の方法は、微粉末を水と混合してスラリーを生成し、外部から磁場をかけた状態で金型で圧縮する方法です。外部磁場により、六方晶構造が磁場とより完全に整列し、磁気性能が向上します (例: フェライト C8)。スラリー内の水は潤滑剤のような働きをします。これにより、より強力な磁気特性を持つ異方性フェライト磁石が得られますが、最終的な寸法にするには追加の機械加工段階が必要になる可能性があります。湿式ダイプレスの代わりに湿式押し出しが行われる場合もあります (例: アークを作成するため)。その後、磁石は焼結後に必要に応じて切断されます (焼結は次の段階です)。
最初の方法では、外部磁場を印加して異方性磁石（例：フェライト C5）も生成できます。
圧縮された磁石 (「グリーン」磁石) は、粒子を融合するために焼結されます (1100-1300 度 C の温度で)。最終的な機械加工を行う場合は、ダイヤモンド切削工具を使用して行われます (フェライトは電気絶縁体であるため、ワイヤ放電加工は機能しません)。多くの場合、磁極面は必要な仕上げに機械加工/研磨され、その他の表面は焼結されたままの状態のままです。その後、磁石は洗浄および乾燥され、飽和磁化され、検査および梱包されて、顧客への出荷に供されます。
湿式プレスで作られたフェライト磁石は磁気特性が優れていますが、寸法公差が大きくなる傾向があります。乾式異方性ハードフェライト磁石は、湿式異方性ハードフェライト磁石よりも磁気特性が低くなります。

費用対効果：フェライト磁石は、原材料の入手しやすさを考慮すると、すべての永久磁石タイプの中で最も手頃な価格です。また、製造プロセスも比較的簡単です。

製造の容易さ:フェライト磁石の製造プロセスは、複雑さがなく、比較的単純かつ効率的です。

電気絶縁:フェライト磁石は絶縁性があるため、電気回路で使用しても干渉を引き起こしません。

優れた耐腐食性：フェライト磁石は、鉄分を含む他の磁石材料と比較して、腐食に対する耐性が優れています。そのため、湿気や腐食性化学物質が問題となる場所でも使用できます。

高い保磁力:フェライト磁石の保磁力は、簡単には消磁されないほど強力です。これは、安定性と耐久性が求められる場合に特に役立ちます。

非危険物:フェライト磁石の構成には有害物質が含まれていないため、取り扱いや廃棄の面で環境的に安全です。

温度安定性:これらの磁石は、磁力を失うことなく、広い温度範囲で良好に機能するように設計されており、高温の用途にも使用できます。

幅広い応用範囲:フェライト磁石は入手しやすくコストが低いため、幅広い用途に適しています。