【 ディスプロシウムの節約 その２ 】

【　ディスプロシウムの節約　その２　】

電気自動車などに使用するモーターには、最先端の無機材料が使われています。

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永久磁石型の場合は、ネオジム磁石が用いられ、金属間化合物であるネオジムの結晶粒を微細化し、同時に素材が酸化しない工夫が研究されています。前述のとおり、これは希少金属であるディスプロシウムを節約するためです。

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そしてモーターは電磁石型・永久磁石型とも、鉄芯に用いる材料が重要です。　具体的には、鉄損の少ない・・つまり磁気ヒステリシスが小さい電磁鋼板が適しています。もっと言えば、電気エネルギーと磁気エネルギーの変換効率が高い材料が適しています。　そしてこの分野は日本の鉄鋼メーカーの独壇場で、他国を引き離しています。

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電磁鋼板として用いるのは、炭素とアルミをほとんど含まず、代わりにシリコンを含む珪素鋼板が主流ですが、多数回にわたる特殊な焼鈍処理と圧延に加え、レーザー光線で表面を熱処理する場合もあります。特に、方向性電磁鋼板の場合は、結晶方向をいかに一方向にそろえるかがポイントで、これは特許とノウハウの塊です。

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重厚長大の鉄鋼業は、今後、中国等の中進国に世界市場を席捲されると、多くの人が予想しますが、どっこい、ノウハウの塊である電磁鋼板は日本メーカーの独壇場が当分続くと思われます。今後、ハイブリッドカーや、電気自動車が普及すれば、日本の鉄鋼は再び覇権を握るかも知れません。

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さらに低磁気ヒステリシスの高性能材料を目指せば、電磁鋼板を離れ、アモルファス合金になります。　これは日立金属が作っているものです。

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日立金属とは、あのネオジム磁石を製造する会社です。　面白いことに、高性能な永久磁石とは、電磁鋼板とは逆に、磁気ヒステリシスを極限まで大きくした材料と言えます。　同じ会社で、片方は磁気ヒステリシスを極限まで減らした材料を開発し、片方は極限まで高めた材料を開発しているのです。　そのどちらもが、高性能モーターの開発に不可欠な技術で、しかもどちらも、結晶組織のコントロールが鍵になっています。

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無機材料の研究は古くて新しい分野です。　そして、今も昔も結晶制御の技術が重要です。オヒョウが学校にいた頃は、あまり学生に人気がなかった分野ですが、これから人気が出るかも・・・・と思ったりします。

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ところで、ネオジム磁石は、最初から日立金属で開発されたものではありません。　住友金属のグループだった住友特殊金属で発明されたものですが、住友金属が経営危機に陥った際、会社ごと日立金属に売り飛ばされたのです。

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高性能磁石や高性能電磁鋼板の開発は、個体物理の面白いテーマであると同時に、チャンピオンデータを争う研究者間の熾烈な競争の舞台でもあります。磁石の場合、住友特殊金属のライバルは、信越化学でした。ネオジム磁石が登場する前の、最も高性能な永久磁石はサマリウム＝コバルト磁石でした。　これは信越化学が開発したもので、発明者は歌人俵万智の父君です。

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脱線しますが、彼女の歌集「サラダ記念日」には、 

“ひところは世界で一番強かった父の磁石がうずくまる棚”

という短歌が登場し、希土類が詠まれた、唯一の短歌とされています。

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彼女の、日常的な思いを直截的な表現で表す短歌のスタイルは、ちょっとオヒョウにはなじめないのですが、この歌は静かな技術屋たちの”プロジェクトＸ的”心情を鮮やかに示しており、名歌であるとオヒョウは考えます。

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高性能永久磁石も高性能電磁鋼板も、アモルファス合金の電磁材料も、日本で発明したものですが、しかし下手をすると外国に模倣されてしまいます。　製品を元に、リバースエンジニアリングの技術で成分や金属組織を調べれば、模倣品の製造は不可能ではありません。　

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ネオジム磁石は、すでに模倣品が外国で作られ市場に出回っています。特殊な方向性電磁鋼板やアモルファス合金は、簡単に模倣できるものではないので、当分は大丈夫ですが、将来は分かりません。これらの製造技術はいずれ有効期限が切れる特許ではなく、公開されないノウハウの形で知的財産を守るしかありません。

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近い将来、“ひところは世界で一番売れていた日本の磁石がうずくまる棚”なんて歌が詠まれないようにしなくてはなりません。