ISSN0913-0020

The Japan Research and Development Center for Metals

一般財団法人

金属系材料研究開発センター

2021.9No.419TODAY
マイクロマシン／ MEMS の 30 年を超えてと、今後の発展の方向は 3 つではないでしょうか。その第 1 は、今の計測限界を大きく超えるということで、既に NEDO が革新的センシングというプログラムで開始し一般財団法人マイクロマシンセンター
副理事長・専務理事ており、私共もヘルスケア系の 2 プロジェクト（BaMBIと SNIF）で参加しています。第 2 は測れないものを測る

長谷川 英一
一般財団法人マイクロマシンセンターは工業技術院の大プロとして 1991 年にスタートしたマイクロマシンプロ
ジェクトの推進のために設立されました。つまり今年はセというもので、例えば感性を簡易に計測しデジタル化できれば、人の安全・安心や快適性、作業効率などを高めることに役立つでしょう。

ンター設立 30 年に当たる年となります。これまで推進したプロジェクトは図１のように 20 ほどとなりますが、一貫して MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）の基礎、
設計・製造、異分野融合、IoT 化、高精度化と、我が国
MEMS の発展に少なからず貢献できてきたかと思います。
その MEMS ですが、定義的には、半導体製造技術等の微細加工技術を応用し、微小な電気要素と機械要素を一つの基板上に組み込んだセンサ、アクチュエータ等のデバイスのこと、となります。その特徴は、電気信号のみ
ならず、物理信号を入出力するということで、デバイスの中に動くものが入ります。圧力センサではダイヤフラムがペコペコ動きますし、加速度センサではおもりが慣性力で動き、デジタルミラーデバイスではミクロン単位の多数の鏡が動きます。その MEMS が、最も多く使われているのがスマホや自動車などで、スマホでは加速度セ
ンサ、ジャイロセンサ、マイクなど、1 台の中に数十個も入っていますし、自動車ではそれ以上の種類と数の高性能 MEMS が使われています。MEMS の市場規模とし

第 3 が環境調和型 MEMS（EfriM : Environment friendlyMEMS）と呼ぶもので、機械システム振興協会からの受託で研究開発戦略を策定したところです。今の IoT に先行して、2011 年から GSN、UCoMS、RIMS、LBSS と呼ぶ MEMS 応用プロジェクトを続け、コンビニ、熱供給施設、鋼橋、工場など多くの IoT システムを研究してきました。ただそれらは限定空間のシステムであり、フィジカル空間を全てサイバー空間に移すというような広さを意識したものではありません。広大な空間への適用の困難さは、MEMS の使用量が膨大になると期限切れのものを回収できず、大きな環境問題を惹き起こさないかというところにあります。これを解決するには、MEMS 自身を自然に還る材料で作ったり、自然の中に無害のまま固定化できるようにすることが必要です。本戦略では、
図 2 のようにインフラ、災害、農業分野で有望なシステ
ムを提案し、そのプロジェクト化を目指しています。
MEMS は未だ 30 年ほどの歴史しかありませんが、そのフィジカル空間での活用の場はさらに拡大し、それがては、世界で 1.5 兆円程度と、半導体のわずか 1/30 ほどですが、日本企業も 2 割弱のシェアを有していますので、その維持・拡大に努めていかなければなりません。
さて、30 年の MEMS 研究開発の経験を踏まえ考える

サイバー空間の入り口となって、真の CPS を形成できる
鍵となります。この先にご期待ください。
（詳細は当センターホームページ（http://www.mmc.or.jp/）
をご参照下さい。
）

図1

マイクロマシンセンターの 30 年の歩み

図2

1

環境調和型 MEMS の有望適用事例と研究開発戦略

JRCM REPORT

希土類ならびに将来磁石とその応用に関する国際会議
REPM2021 ＠ボルチモアに参加して高効率モーター用磁性材料技術研究組合 主席研究員 谷川 茂穂
一般財団法人金属系材料研究開発センター 磁性・先進技術研究部長 豊田 俊介
1. はじめに
高効率モーター用磁性材料技術研究組合 MagHEM の技術調査活動の一環として、2021 年 6 月 7 日～ 11 日に米国ボルチモア（デラウェア大）を拠点としてオン
ラインで開催された希土類ならびに将来磁石とその応用に関する国際会議 REPM2021 に参加し、高効率モーター用磁性材料を中心に技術動向を調査したので概要を報告する。
2. 希土類ならびに将来磁石とその応用に関する国際会議 REPM2021 の概要
REPM(International Workshop on Rare-Earth andFuture Magnets and Their Applications) は 2 年毎に北米、欧州、アジアで開催される永久磁石材料に関する国際ワークショップである。今回、オーラル＋ポスター
で約 110 件の講演発表があり参加者は約 200 名であった。表１にセッション毎の発表件数を、図１にオーラル発表の国地域別割合を示す。

CO2 ゼロエミッションに向けた希少材料への備えが必要。2050 年 CO2 ネットゼロに向け、2030 年には太陽
光発電、風力発電を 4 倍に、
電気自動車を 18 倍に拡大し、GDP 当たりのエネルギー消費量を年率 4％削減してゆかなければならない。2050 年には、原油供給量は 1/4 に、希少鉱物の需要は 7~8 倍に、太陽光と風力発電の割合は8 倍に増大する。Nd は電動自動車に 1 台当たり 700g、風力発電機 1MW 当たり 200㎏、コンピューター等の冷却装置に 1kw あたり 1.5㎏、ロボット及び産業用モーターにも多くが使われており、その需要総量は年々増大する。
ダルムシュタット工科大では磁石関連テーマに重希土類元素フリー、省レアアース、Nd フリー、非レア
アースの視点から取り組んでいる。HoMMage プロジェ
クトでは電動車、風力発電機、磁気冷凍等での効率的エネルギー変換の観点からヒステリシス設計を行った。
異方性磁場に対して保磁力の高い究極の粒界構造、ミクロ組織を探索している。HDDR プロセスを用いた異方性 NdFeB/Fe ナノコンポジット粉末、レーザーパウ
ダーベッド溶融による 3D プリンティング、リサイク
ル、 高 温 用 SmCo ピ ン ニ ン グ 磁 石、SmFe11Ti・V 磁石、Sm5Fe17 基 コ ン ポ ジ ッ ト 磁 石、L1oMn-Al 磁 石、
CoFeNiTaAl 高エントロピー合金などの紹介があった。
Mine to Magnets: The Rare-earths Supply Chain for
Permanent Magnets
Joseph Gambogi 氏 ( 米国地質調査所 USGS、米 )希土類資源のグローバルなサプライチェーンについて概説。希土類資源は中国、ベトナム、ブラジル、ロシア、
インド、オーストラリアなどに約 1 億 2000 万トン賦存。
希土類鉱石の採鉱量は 1960 年より年々増大し、2005
年から 2010 年にかけて採鉱はほぼ中国のみとなったが、以降、中国以外での採鉱量が増え、中国の生産量
比率は現在約 60％となっている。希土類元素の用途
は、磁石用 (30％ )、触媒、研磨剤、電磁材料、合金元
素、ガラス材料、セラミック材料、蛍光材料、などでNdFeB 磁石には約 15 万トン / 年の需要がある。米国
では触媒向けが 75％と多い。中国の希土類磁石の輸出量は年々増大しており、向け先はドイツ、米国、韓国、
ベトナム、タイ、イタリア、デンマーク、台湾、日本、ロシア。鉱石から磁石製造まで一貫したサプライチェー
ンを保有しているのは中国のみ。米国では保有する工程を増大させようとしており、ドイツでも希土類磁石を製造するなど、各国で中国依存度を下げるための事
業・技術開発が進められている。
Latest major developments on permanent magnets

表１．セッション毎の発表件数
セッション名オーラル件数 ポスター件数
基調講演
11
NdFeB 系磁石1391-12 系磁石
83
希土類フリー磁石とその理論設計
13
5
Sm-Co,Fe 系磁石
4
5
新しいプロセス技術
6
5
磁石の応用
3
1
各地域の磁石材料開発
6
希土類資源と市場
3
1
リサイクル
2
7
ミクロ磁性と機械学習
3
1
フェライト磁石4

図１．オーラル発表の国地域別割合（全 72 件）

2-1. 基調講演の概要
Searching for perfect defects - challenging the Brown’s
paradox in permanent magnetism
Oliver Gutfleisch 氏 ( ダルムシュタット工科大、独 )JRCM NEWS No.419

2Satoshi Hirosawa 氏 (NIMS、日本 )件、日本・韓国各２件、米国・シンガポール各１件）。
ESICMM プロジェクトの 10 年間の研究開発成果を軸
Development of hig h-performance RE-Fe- Bに最先端の磁石材料技術をレビュー。“ ナノコンポジッ
anisotropic powders and their bonded magnets
ト化、ギャップ磁石など希土類フリー、省希土類磁石の （マグネクエンチ社、シンガポール）
開発状況 ”、“ 粒界拡散技術、コアシェル構造化等によるナノ結晶異方性ボンド磁石粉末の紹介。自動車向け
NdFeB 磁石の高性能化と保磁力メカニズムの理論 ”、“Ceの需要が 57％と増えている。メルトスパン→熱間加工
分布など粒界制御による省 Nd 磁石 ”、“ 低酸素プロセス→クラッシングで製造。Dy、Co フリーの新しい化学組で作製した Sm2Fe17N3 によるボンド磁石 ” など紹介。
成の製品を開発。120~150℃の時効処理で長期特性安Recycling of rare earth magnets
定性を、120℃のクーラント浸漬により耐食性を評価。
Allan Walton 氏 ( バーミンガム大、英 )High performance NdFeB micro-magnets: current
水素吸蔵解砕プロセスをベースとする Nd-Fe-B 焼結
status and future prospects
磁石のリサイクル技術を紹介。2000 年代前半から水 （フランス国立科学研究センター、仏）素吸蔵を利用した磁石リサイクル技術開発に取り組み、
バイオ、MEMS、マイクロアクチュエーター等用途のスクラップを再利用するためのベース技術を開発しNd-Fe-B 薄膜磁石材料とマイクロサイズ磁石を用いた磁た。現在、経済性を含めたエンジニアリングの開発が気デバイスの研究開発を紹介。磁石材料をマイクロパ
SUSMAG プロジェクトを中心に行われている。欧州はターニングで 50µm の厚さで蒸着。
2030 年までに域内で使用する希土類磁石の 30~50％
Improved coercivity and squreness in bulk hot-deformed
をリサイクルで賄う目標を掲げている。HDD、スピー
magnets by two-step grain boundary diffusion process
カー、自動車などからの Nd スクラップ源の形態は、分
Xin Tang 氏ら (NIMS、日本 )離された磁石、コンポーネント、製品全体スクラップ
2 ステップ粒界拡散法により熱間加工磁石を高保磁力など様々。リサイクルの障壁は、スクラップ中磁石成化。熱間加工磁石に Cu-Tb を粒界拡散させると保磁力分の見極めと相違、製品当たりの使用量の小ささ、皮は向上するが、磁石表層部と中央部のミクロ組織形態
膜除去、製品時に比べた酸素含有量の増大、磁気帯び、 の違いが角型性を下げてしまう。２ステップ拡散法をリサイクル分離を前提としていない製品設計、経済性、 適用することで元素分布が均質化され角型性が向上。
リサイクル材供給網の未整備、など。
The Effect of Microstructure on the Hydrogen
Energy Conversion for a Sustainable Future: Revived
Ductilisation Process (HyDP) for NdFeB Alloys
Role of Power and Energy( バーミンガム大、英 )Ayman El-Refaie 氏（IEEE フェロー、マーケット大、米）
NdFeB 焼結磁石 NEOMAX® を素材とし、HDDR プロ
エネルギー・産業・運輸部門の電動化の技術動向とセスを途中で止める HyDP プロセスを検討。室温での用途指向型磁石モーター / 発電機の開発事例を紹介。 変形が可能でニアネットシェープでの磁石製造の可能
GE では大型の洋上風力発電機の開発を進めている。地性がある。
熱発電でも磁石発電機が使われようとしている。いず
Nd-Fe-Co-B permanent magnets for high temperature
れも耐障害性が重要。鉱山掘削機、高速鉄道、電動・ application: intrinsic properties, phase formation,
ハイブリッドの船舶・航空機用でも磁石モーターの適
microstructure engineering and coercivity mechanism
用検討が進んでいる。
( ダルムシュタット工科大、独 )Introduction of development of magnetic materials
Nd-Fe,Co-B システムのレビューと考察。Nd-Fe- 磁石
for high-efficiency motors in Japan’s national projectに Co を加えても粒界相をうまく形成できないと保磁力
MagHEM Kimihiro Ozaki 氏 ( 産総研、日本 )は下がる。Co20％では粒界に Nd rich 相が形成され、MagHEM プロジェクトの活動内容と研究開発成果を磁化と高温保磁力の良いバランスが得られる。
紹介。
On the temperature-dependent coercivities of
The Future of Permanent Magnets in Electrified
anisotropic Nd-Fe-B magnets
Aircraft Propulsion
H.Sepehri-Amin 氏ら (NIMS、日本 )Thomas Jahns 氏（ウィスコンシン大、米）異方性 Nd-Fe-B 磁石の保磁力の温度変化を、理論と航空機推進システムにおける電動機の技術動向と課
ミクロ構造解析を組み合わせて考察。粒界の傾角の保題を、システムの信頼性に焦点を当て解説。航空機の磁力への影響は、磁化反転機構がピンニングタイプと10推進システムには故障が 10 時間に 1 回未満の信頼
ニュークリエーションタイプで異なる。Nd60Tb20Cu20性が求められ、回路短絡時の対応も必要。冗長性と修の拡散種を 2 ステップ粒界拡散法で熱間加工磁石に拡復性が重要。NASA は ULI プロジェクトで出力１MW、 散させると、Tb 拡散磁石と比べ優れた特性が得られた。
20,000rpm、 パ ワ ー 密 度 10kw/kg の SPM モ ー タ を
Influences of Ce or Ce-La substitution on hot-press
Sm2Co17 磁石を使って開発した。
and hot-deformation behavior of Nd-lean Nd-Fe-B
2-2. NdFeB 系磁石に関する講演
magnets （韓国物質材料研究機構 KIMS、韓国）
オーラルセッションで 13 件の講演があった（欧州７(Nd1-xMx)30Fe63Ga1Co6B をベースとした熱間加工磁
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3

石の、Ce、Ce-La 置換の影響を評価。Ce、Ce-La 置換はルク化の可能性がある。
結晶粒のアスペクト比を下げ、粒界相を減じ磁化と保磁
2-4. 希土類フリー磁石とその理論設計に関する講演力を徐々に下げる。Nd-Cu6wt％粒界相は特性を上げる。
オーラルセッションで 13 件の講演があった（米国Rapid consolidation of Nd-Fe-B-type powders as
５件、欧州 ５件、日本 3 件）。
a useful tool for the manufacture of permanent Theoretical study of CaCu5-type derived structures
magnets with additional functionalities
Takashi Miyake 氏（NIMS）（ヨージェフ・ステファン研究所、スロベニア）
1-5 構造から派生した Rm-nT5m+2n 系を第 1 原理計算
マグネクエンチ社製のメルトスパンフレーク状で理論検討（Sm-Co 系、Sm-Fe 系）。Fe のダンベル構
NdFeB 粉末から放電プラズマ焼結法でネットシェープ造の導入と生成エネルギーの関係を考察。機械学習に
バルク磁石の製造を試みた。組成の異なるパウダーでよるスクリーニングを併用。記述子の選択が難しい。
マルチコンポーネントマグネットの製造が可能。
(Nd,Pr,La,Ce)2(Fe,Co,Ni)14B での組成の影響も検討。
2-3. 1-12 系磁石に関する講演
High-throughput search for rare-earth free
オーラルセッションで日本４件、欧州 3 件、米国１
permanent magnets （ウプサラ大、スウェーデン）件の計 8 件の講演があった。日本からの講演はいずれ
L1o FePt など原子スピン動力学に基づき、結晶磁気も ESICMM プロジェクトにおける研究成果の報告。
異方性を推定。Co3Mn2Ge など新しい磁性材料の探索
Recent advances in SmFe12-based permanent magnetsを行っている。データフィルタリング、データマイニ
Yukiko Takahashi 氏 (NIMS、日本 )ングを併用。
Sm(Fe0.81Co0.19)12 磁 石 の 固 有 特 性 を 薄 膜 で 評 価。 Ab Initio Design of New Compounds for Permanent
B の 粒 界 拡 散 で µoHc=1.2T、CuGa の 粒 界 拡 散 で µoHc
Magnets （ネブラスカ大、米）=0.84T、MgZn の粒界拡散で µoHc =0.87T の保磁力が第１原理に基づく新しい磁石材料の設計の可能性得られた。NdFeB との保磁力の差は粒界の磁化にもよと 課 題 を 概 説。3d 電 子、4f 電 子 に よ る 磁 性 が 重 要。
る。(SmZr)-(FeCo)-Ti バルク磁石も検討。
MnAl のフェロ磁性、Mn 合金、希土類など。
Reasons for low coercivities in ThMn12-type SmFe11Ti
Novel bulk non-rare-earth Mn-Bi permanent magnets
alloys （ダルムシュタット工科大、独）processed by severe plastic deformation
SmFe11Ti における双晶の形成過程と保磁力への影響 （エーリッヒ・シュミット機構、墺）を評価。カー効果顕微鏡による磁区観察により双晶境
高圧ねじり加工による、Mn-Bi 磁石の高機能化の検討。
界を起点に磁化反転が起こることを確認。保磁力の向Recent Progress of α" -Fe16N2 Bulk Rare-earth Permanent
上には双晶発生を抑制する必要があり微細化が有効。
Magnet and its Potential Applications （ミネソタ大、米）
Development of Rare-Earth-Lean Sm(Fe,Co,Ti) 12
低温窒化により作成したα " -Fe16N2 のバルク、リボ
Alloys for Permanent Magnets （デラウェア大、米）ン、薄膜材磁石を検討。スピーカー用途がターゲット。
最近の Sm(Fe,Co,Ti)12 型磁石の研究開発動向を包括
On the Trail to Tetrataenite – Recent Results Concerning
的にレビュー。還元拡散プロセスによる粉末で高い保Synthesis of L1o-type FeNi （ノースウェスタン大、米）磁力が得られている。
米国独自の磁石材料供給網の構築政策を背景としたEffects of elemental substitutions on the magnetic 窒化プロセスを適用した L1o 型 FeNi の検討。縦型管状and microstructure properties of Sm(Fe,V)12 alloysのマルチドライバー炉による焼鈍を実施。
and fully dense magnets （バスク大、スペイン）
Magnetic Properties, Microstructure and Texture of
保磁力の向上とバルク化を目的に、Sm1-x Zr xFe11V
Extruded MnAl-C-Ni Magnets （IFW ドレスデン、独）合金を作製し構成相と磁気特性を評価。メカニカルミ(Mn53Al45C2)Ni0.6 の 20~60µm 粉末を熱間押出ししプリングでアモルファス→結晶化により合成した Sm-Fe-V
ロセス条件の影響を評価。高保磁力、高残留磁化が狙い。
合金を熱処理したナノ結晶粉末を、圧密化した相対密Compaction of Co nanowire assemblies with high
度 92％のバルク磁石で１T の保磁力が得られた。V のenergy density （テキサス大、米）一部を Cu で置換した粉末を熱間加工で圧密化したバル
針状 Co ナノワイヤーで、Co の結晶磁気異方性を超ク磁石 Sm12 Fe74V12Cu2 では、Cu と Sm が濃化した粒える高い保磁力を発現させた。磁場配向させたナノワ界相が得られ、保磁力 0.96T、飽和磁化 0.68T、(BH)
イヤーを占積率 60％で固めたバルク体で 20MGOe のエ
3 の良好な特性が得られた。
42kJ/m
ネルギー積を実現。ナノワイヤーの長軸方向が c 軸であmax
Denitrogenation process in ThMn12 nitride by in situ
る、単結晶または単磁区粒子で構成されていると想定。
neutron powder diffraction （デラウェア大、米）2-5. Sm-Co,Fe 系磁石に関する講演
メルトスピニング法により作製した薄帯をベースにオーラルセッションにて日本 ２件、中国 １件、ロシ
窒化処理した 1-12 系 Nd 磁石 (Nd0.75Pr0.25)Fe10.5Mo1.5
ア １件、計 4 件の講演があった。
の窒化物粉末で保磁力 0.6 T を超える高磁気特性を確
Phase transition in 2:17-type Sm-Co-Fe-Cu-Zr magnets
認。この１-12 系化合物粉末の熱安定性を中性子線回折 （西安交通大学、中国）
でその場観察。約 900K まで安定で低温焼結によるバ
300 ℃ 以 上 の 用 途 を 念 頭 に 2-17 系 Sm-Co 磁 石
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4Sm25Co50.2Fe16.2Cu5.6Zr3.0wt%を開発。高速鉄道用モーターに採用された。HCP ／ FCC 変態に伴い生成する欠陥濃度を下げるには時効温度を上げることが有効で(BH)max、保磁力も向上。
Correlat ion of hard magnet ic propert ies andmicrochemistry of Sm-Co-Fe-Cu-Zr magnets with varying
Fe concentration Oksana Golovnia 氏ら（ロシア）
レーダーシステムへの適用を念頭に高温耐熱型 Sm
系磁石 Sm(Co,Fe,Cu,Zr)x を検討。~500℃までの HTPMと、~300 ℃ の HEPM の ２ グ レ ー ド。 保 磁 力 へ の400~700℃でのステップクーリングの影響を評価。
2-6. 新しいプロセス技術に関する講演
オーラルセッションで欧州４件、日本 2 件の講演があった。
3D printing of locally aligned magnetic anisotropic
hard magnetic particles （ウィーン大、墺）３D プリンティングにより等方性／異方性磁石を製 造。 ま ず Magnetic フ ィ ラ メ ン ト を 作 り、NdFeB、
Sm2Fe17N3 ボンド磁石化。プレスボンド磁石と比較して質量が 18％低い。選択的レーザー焼結法やレーザー
粉末床溶融法によりハルバッハ配列の NdFeB 磁石を
3D プリンティングで作成し特性を評価。
Additive Manufacturing - Perspectives for RE-basedmagnets （アーレン大、独）希土類磁石の 3D プリンティング技術への取り組み。
レーザー粉末床溶融プロセスにおいて、酸化抑制のため
チャンバーを装備し Fe75Nd18B7 を試作。Nd 相が残存す
るもポストアニールで保磁力が向上。Sm2(CoCuFeZr)17
はポストアニールで保磁力と磁化が増大。
Advances in the fabrication of rare earth-free andhybrid permanent magnets: from the nanostructuringof gas-atomized MnAlC and synthesis of tuned
composites to additive manufacturing（IMDEA ナノサイエンス、スペイン ）E- スクーター、E- バイク、E- カーへの適用を狙いとして希土類フリー磁石の 3D プリンティング製造プロセスを検討。Sr フェライト / NdFeB ＋エチレンエチルア
クリレートの複合材料を溶融フィラメント法で作成。ヘガネス社の MnAlC ガスアトマイズパウダーを原料に、溶融鋳造によりフィラメントを作りバルク磁石を製造。
2-7. 磁石の応用に関する講演
Direct bonded magnet injection into a rotor forheavy-rare-earth free 150 kW electric vehicle motor(Modul ED プロジェクト、欧州 )高出力 EV 用重希土類フリーボンド磁石プロセスの開発。ボンド磁石をロータへ直接射出成型するプロセス
設備を製作。2.3 万回転のプロトタイプモータを試作し、NdFeB 焼結磁石モーターと特性を比較した。
2-8. 各地域の磁石材料開発に関する講演
磁石材料の研究開発状況を世界の地域毎にレビュー。
Latest Developments in Permanent Magnets in
Europe （VAC、独）

高性能磁石の欧州域内でのサプライチエーン構築を狙いとした磁石開発プロジェクトを紹介。NOVAMAG
プロジェクトではフラウンホーファー研究所が Sm-Fe-V
粉末を作成し、VAC で焼結磁石を評価。UPGRADE プロ
ジェクトでは Dy 削減に取り組んでいる。SUSMAGPRO
ではリサイクルに取り組み、SecREEts プロジェクト
では 100％完全リサイクルマグネットの作成を行って い る。HOMAG プ ロ ジ ェ ク ト で は 自 動 車 用、 航 空機用回転機の 50％パワー密度向上を目指している。
VACODYM802XDTP は非酸化プロセスで製造した欧州製マグネット。VACOMAX262TP は軸方向 / 横断方向の圧縮を用いたニアネットシェイプの Sm2Co17 焼結磁石。(BH)max は 280kJ/m3 程度。
Latest Developments in Rare Earth Permanent
Magnets in China （中央鉄鋼研、中国）
希土類磁石は航空宇宙、軍事、輸送、情報、産業、
自動化、生活など広く使われている。中国における磁石の種類別シェアは、NdFeB 焼結磁石が 95％、NdFeB
ボンド磁石が 4％、SmCo 焼結磁石が 1％。NdFeB 焼
結磁石の生産は急速に増大し続けており 2021 年には20.3 万トンに達する見込み。Nd、Tb、Dy の価格は上
昇基調にあり、Ce、La は余剰となっている。磁石メーカー
は性能・コストで競っているが競争が厳しく大手メー
カーによる寡占化が進むと考えられる。省 Tb の Tb/Al
複合拡散など Tb、Dy 量を下げる様々な粒界拡散技術が広く実生産に適用されている。Pr/Tb/Al 複合拡散を行うと長距離拡散が可能となる。Ce 磁石は生産、研究開
発の両面から高く注目されている。２相合金法などにより Ce 濃化粒と Ce 希薄粒を存在させるなど、La、Ce
添加による磁化・保磁力の低下への対策が施されている。Ce 磁石の生産は急速に伸びており 2021 年には 6.1
万トンに達すると考えられる。中国の伝統的な成形プ
ロセスである配向成形＋冷間等方圧加工は、冷間等方
圧加工工程の省略に移行しつつある。生産技術においては自動化、AI 化、高効率化が進められている。
New sustainable processing of RE-based magnetic
materials ( ヨージェフステファン研究所：スロベニア )永久磁石に使われる希土類資源の持続的有効活用を狙いとしたプロジェクトの紹介。NdFeB 磁石は風力
発電機や電動モビリティなど持続可能グリーンエネル
ギー社会に不可欠であるが、希少元素が使われている点が課題。NdFeB 磁石は 2035 年にかけてますます需要が増大するが、欧州では、その資源の 97％を中国に負うている。使用済み製品からのリサイクルと、リサ
イクル NdFeB 磁石の利用に関する研究が重要。欧州では、7FP、H2020、ERA-MIN2、EIT Raw Materials な
どの電動自動車のプロジェクトの中で省 Dy、Tb 磁石、リサイクルなどに取り組んでいる。Maxcycle プロジェ
クトでは水素を使い、酸を使わないリサイクル技術が検討されている。コーティングとの分離技術も重要。
Making Strong, Less Critical Magnets – Recent Work
from the Critical Materials Institute （AMES 研、米）JRCM NEWS No.419

5米国 CMI では NdFeB、SmCo 代替磁石の研究開発に土類の分離精製、EV バッテリーを挙げている。
取り組んでいる。Ce 磁石、La,Ce で置換した Sm2Fe17N3
Creating a sustainable Rare Earths supply chain
磁石、CeCo5、Ce2Co17 ベースの Fe 置換磁石など。
(Lynas 社、豪 )Latest Developements in Permanent Magnets
豪州希土類資源採鉱会社 Lynas 社の紹介。持続的な（Electron Energy 社、米）
希土類資源の供給を狙いとして 2012 年に稼働を開始
米国における磁石の用途と開発状況をレビュー。新したマウントウェルド鉱山は、NdPr の良質な鉱山でしい用途として、陽子線がん治療機、キログラム原器
採掘可能量も多い。現在、下工程含めた環境負荷低減、(Sm-Co)、新世代加速器 (NdFeB) などへの適用例を紹介。 LCA、トレーサビリティに取り組んでいる。
10 years of the Elements Strategy Initiative Center 2-10. リサイクルに関する講演
for Magnetic Materials K. Hono 氏ら（NIMS、日本）
Urban Mining for Sustainable Production, Recovery,
ESICMM プロジェクトの取組みと成果を紹介。
Reprocessing and Reuse of Rare-Earth Magnets
2-9. 希土類資源と市場に関する講演（Urban Mining 社、米）
What Did We Learn From the Rare Earth Crisis?
テキサス州で NdFeB 焼結磁石のリサイクリングに( アイオワ州立大、米 )取り組んでいる。2020 年 4 月に設備を立ち上げた。
米国エネルギー省は 2011 年に希土類などの希少金属100％製品リサイクルからの磁石を使い、省プロセスでに対し戦略の 3 本柱、①供給ルートの多様化、②持続2,000 トン / 年の NdFeB 焼結ならびにボンド磁石を製可能材料の開発、③再利用・リサイクルの推進、を立案造する計画。モータ、HDD、MRI、風力発電機等からし 2013 年に CMI が設立された。世界の希土類鉱石の生のリサイクルマグネットから、Br=1.4T、Hc=1042kA/m、
産量は 1950 年から 2020 年にかけて年率 13%で増大し(BH)max=391kJ/m3 の磁石を製造。量・質を安定的に供続けている。希土類鉱石の中国のシェアは 2020 年に約給することが課題。
60％まで低下したものの、精錬・精製プロセスなど、バClosing the value chain in electromobility
リューチェーン全体における中国への依存度は依然高い。 （フラウンホーファー研究所、独）2011 年の希土類高騰の結果、米国では一時的に自動車
電気自動車において、主機補機あわせて 1.5~2.5kg
での希土類磁石の使用をやめた。2012 年以前ではガソの NdFeB 磁石が、300~500kg の Li- イオンバッテリー
リン車で 350g/ 台使っていたが、2012 年以降はドアスがそれぞれ必要であり、これらの循環経済のための研ピーカーのみ 40g/ 台となった。2015 年のテスラモデル
究開発を行っている。元素別では特に重希土類の供給
X では誘導モーターが使われた。しかしながら、高効率、 リスクが高く Nd はこれに次ぐ。水素メカニカルリサイ
小型、軽量の観点から 2017 年のテスラモデル 3 では希
クルプロセスによる電動車のリサイクルを検討してい土類磁石モーターが使われた。高航続距離が必要とされる。10~50kg のバッチ式磁石製造装置により、焼結、る自動車主機モーターにおいて希土類磁石モーターは不熱間加工、ボンド、Dy,Tb 粒界拡散磁石を製造。スクラッ
可欠と考えられる。風力発電はこれまで 3MW 程度の陸
プ磁石の安定的な供給が最大の課題。風力発電機には上が主体であった。希土類高騰の際には、誘導モーター
約 500kg/MW の NdFeB 焼結磁石が使われているが、＋ギアで対応したが、ギアボックスが壊れ、その後希土
ドイツの風力発電機のスクラップ化は 2040 年頃から
類磁石発電機へ回帰した。発電量が大きくメンテナンスとなる。NdFeB 焼結磁石を使った EnWheel という畜エフリーが求められる洋上風力では希土類磁石モーターがネルギーのための最大 4 万 5000 回転のフライホイー
不可欠。希土類磁石のリサイクルを製品寿命 6 年と仮定
ルが検討されている。
し計算したが最大でも需要量の 15％しか賄えない。
3. まとめU.S. Rare Earth Policy – Continuing Promise for the
REPM2021 での技術動向調査により、米国・欧州・
Future (J.A.Green & Company、米 )日本では CO2 ゼロエミッション化に不可欠な希土類資
米 国 の 政 策 に お い て、2010 年 代 は 磁 石 製 造 に 関
源リスク回避と持続可能性の観点から高性能・省重希
して力が注がれていた。2017~2018 年にはサプライ
土類磁石材料とその応用開発が継続的に推進されていチェーン全体に焦点が集まり 2019 年に政府のアクショ
ること、中国では余剰に採掘される Ce で置換した省ンが定められた。重希土プロセス含め Urban Mining
Nd 磁石の生産量を増大させていること、将来磁石としCompany、TDA Magnetics、Lynas Corp、Blue Lineての Sm 系 1-12 型バルク磁石の実用化の方向性と見通
Corp、MP Materials など関係企業に財政的サポートがし、各地域での磁石材料・プロセスの研究開発成果が行われた。米国国防総省はプライオリティとして、希社会実装に繋がりつつあること、などを確認した。
The Japan Research and Development Center for Metals

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JRCM NEWS ／第 419 号

2021 年 9 月 1 日
小紫 正樹
一般財団法人 金属系材料研究開発センター〒 105-0003 東京都港区西新橋一丁目 5 番 11 号 第 11 東洋海事ビル 6 階

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