【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.19】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24HK0047

利用課題名 / Title

鉄系磁石粉の微細構造観察

利用した実施機関 / Support Institute

北海道大学 / Hokkaido Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

軟磁性材料, 永久磁石,電子顕微鏡/ Electronic microscope

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

鱒渕 友治

所属名 / Affiliation

北海道大学大学院工学研究院応用化学部門構造無機化学研究室

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

HK-302：電界放出形走査電子顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

現在、幅広い分野で用いられる磁石材料はNdFeB組成系であり、価格や供給の点で希土類元素の使用量の低減が求められている。窒素と鉄から構成されるα”-Fe₁₆N₂は、その高い飽和磁束密度の値から、希土類磁石を代替する次世代の磁石材料として期待されている。一方で、その保磁力が小さいことが課題とされてきた。軟磁性体と硬磁性体から構成される複合体磁石は硬磁性体の高い保磁力を維持しつつ、軟磁性体の高い飽和磁束密度が得られることが期待できる。本研究では、α”-Fe₁₆N₂を用いた複合体磁石の開発を目的とした。硬磁性体との複合化にはα”-Fe₁₆N₂の形態制御が重要であり、その微細構造を観察した。さらに、複合体磁石の作製法として、BaFe₁₂O₁₉硬磁性体とのボールミル混合によって複合体磁石が得られるか検討した。

実験 / Experimental

Fe₃O₄粉末を水素気流中400℃で還元してα-Feを作製した。得られたα-FeをNH₃気流中150℃で数時間窒化することで、α“-Fe₁₆N₂を得た。磁性粉末を導電性カーボンテープで試料台に固定し、走査型電子顕微鏡（FE-SEM, JSM-6500F）で微細組織を観察した。固相法で作製したBaFe₁₂O₁₉とα”-Fe₁₆N₂を重量比1:2の割合でボールミル混合した複合体の磁気特性を測定した。

結果と考察 / Results and Discussion

X線回折パターン測定から、得られたα”-Fe₁₆N₂はα-Feとの混合物であったが、α”-Fe₁₆N₂を約60wt%含む試料で最大の飽和磁化205emu/gを示した。SEM像観察により、α”-Fe₁₆N₂の粒子径はおよそ40nmであり、粒子同士の焼結も殆ど見られず、ボールミル混合による複合化に適していると判断した。ボールミル混合したBaFe₁₂O₁₉/α”-Fe₁₆N₂複合体の磁気特性を評価したところ、磁気的に単一成分と考えられるスムーズな減磁曲線を示し、さらにその保磁力は混合比率から予想される保磁力よりも1.7倍大きかった。BaFe₁₂O₁₉とα"-Fe₁₆N₂の磁性粒子間で磁気結合が生じたと考えられ、ボールミル混合で磁性複合体が得られる可能性を示した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

窒化鉄磁性粉の微細組織

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

特になし

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 梅澤悠人、鱒渕友治、樋口幹雄, "α”-Fe16N2を用いた磁性複合体の開発" 日本化学会北海道支部2024年夏季研究発表会（北見）, 2024年7月20日

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件