磁性の材料分類

磁性材料は磁気秩序を有する強磁性物質を有し、広義にはその磁性と磁気効果を応用できる弱磁性及び反強磁性物質も含む。磁気は物質の基本的な性質である。物質はその内部構造及びその外磁場中の性状によって抗磁性、常磁性、強磁性、反強磁性及びフェリ磁性物質に分けることができる。強磁性及びフェリ磁性物質は強磁性物質であり、抗磁性及び常磁性物質は弱磁性物質である。磁性材料は性質によって金属と非金属の2種類に分けられ、前者は主に電工鋼、ニッケル基合金と希土類合金などがあり、後者は主にフェライト材料である。使用によって軟磁性材料、永久磁性材料、機能磁性材料に分けられる。機能性磁性材料は主に磁歪材料、磁気記録材料、磁気抵抗材料、磁気泡材料、磁気光学材料、回転磁性材料及び磁性薄膜材料などがあり、磁性材料の基本的な磁性エネルギーを反映するものは磁化曲線、ヒステリシスループ及び磁気損失などがある。
1.永久磁石材料
永久磁石材料が外磁場で磁化されると、かなりの逆磁場の作用下でも、一部または大部分の原磁化方向の磁気性を保持することができる。このような材料に対する要求は、残留磁気誘導強度Brが高く、保磁力BHC（すなわち磁性材料の反減磁能力）が強く、磁気エネルギー積（BH）（すなわち空間に供給される磁場エネルギー）が大きいことである。軟磁性材料に対して、硬磁性材料とも呼ばれています。
永久磁石材料には合金、フェライト、金属間化合物の3種類がある。①合金類：鋳造、焼結及び加工可能合金を含む。鋳造合金の主な品種は：AlNi（Co）、FeCr（Co）、FeCrMo、FeAlC、FeCo（V）（W）、焼結合金としては、Re−Co（Reは希土類元素を表す）、Re−Fe及びAlNi（Co）、FeCrCo等、加工可能合金には、FeCrCo、PtCo、MnAlC、CuNiFe、AlMnAgなどがあり、後の2種類のうちBHCが低いものは半永久磁石材料とも呼ばれている。②フェライト類：主成分はMO・6 Fe 2 O 3であり、MはBa、Sr、PbまたはSrCa、LaCaなどの複合成分を表す。③金属間化合物類：主にMnBiを代表とする。
永久磁石材料には多種の用途がある：①電磁力作用原理に基づく応用は主に：スピーカー、マイク、電気メーター、ボタン、モーター、リレー、センサー、スイッチなどがある。②磁気電気作用原理に基づく応用は主に：マグネトロンと進行波管などのマイクロ波電子管、ブラウン管、チタンポンプ、マイクロ波フェライト装置、磁気抵抗装置、ホール装置などがある。③磁力作用原理に基づく応用は主に：磁気軸受、選鉱機、磁力分離器、磁気吸盤、磁気密封、磁気黒板、玩具、看板、暗号錠、複写機、温度制御計などがある。その他の応用として、磁気療法、磁化水、磁気麻酔などがある。
使用の必要に応じて、永久磁石材料は異なる構造と形態を有することができる。一部の材料には等方性と異方性の違いがある。
2.軟磁性材料
その機能は主に磁気伝導、電磁エネルギーの変換と輸送である。そのため、このような材料には高い透磁率と磁気誘導強度が要求され、同時にヒステリシスループの面積や磁気損失は小さい。永久磁石材料とは対照的に、そのBr及びBHCは小さいほど好ましいが、飽和磁気誘導強度Bsは大きいほど好ましい。
軟磁性材料の一種である鉄粉芯
軟磁性材料は大きく4つに分類される。①合金薄帯またはシート：FeNi（Mo）、FeSi、FeAlなど。②非晶質合金薄帯：Fe基、Co基、FeNi基またはFeNiCo基などは適切なSi、B、Pおよびその他のドープ元素を配合し、磁性ガラスとも呼ばれる。③磁気媒体（鉄粉芯）：FeNi（Mo）、FeSiAl、カルボニル鉄、フェライトなどの粉体は、電気絶縁媒体の被覆と接着を経て、要求に応じてプレス成形される。④フェライト：スピネル型――MO・Fe 2 O 3（MはNiZn、MnZn、MgZn、Li 1/2 Fe 1/2 Zn、CaZnなどを表す）、マグネット型――Ba 3 Me 2 Fe 24 O 41（MeはCo、Ni、Mg、Zn、Cuおよびその複合成分を表す）を含む。軟磁性材料の応用は非常に広く、主に磁気アンテナ、インダクタ、変圧器、磁気ヘッド、イヤホン、リレー、振動子、テレビ偏向ヨーク、ケーブル、遅延線、センサー、マイクロ波吸収材料、電磁石、加速器高周波加速空洞、磁場プローブ、磁気基板、磁場遮蔽、高周波焼入れ凝集エネルギー、電磁吸盤、磁気感受性素子（例えば磁気熱材料をスイッチとする）などに用いられる。
3.モーメント磁性材料及び磁気記録材料
主に情報記録、無接点スイッチ、論理操作、情報増幅として使用される。この材料の特徴は、ヒステリシスループが矩形であることです。
4.スピン磁性材料
透磁率のテンソル特性、ファラデー回転、共鳴吸収、電界移動、位相移動、複屈折、スピン波などの効果など、独特のマイクロ波磁性を有する。このように設計されたデバイスは主にマイクロ波エネルギーの伝送と変換に用いられ、よく使われるのはアイソレータ、ループ、フィルタ（固定式または電気変調式）、減衰器、位相シフト器、変調器、スイッチ、振幅制限器および遅延線などであり、また発展中の磁気表面波と静磁波デバイス（マイクロ波フェライトデバイスを参照）である。よく使われる材料はすでにシリーズを形成しており、Ni系、Mg系、Li系、YlG系、BiCaV系などのフェライト材料、デバイスの必要に応じて単結晶、多結晶、アモルファスまたは薄膜などの異なる構造と形態を作成することができます。
5.圧磁材料
このような材料の特徴は印加磁場の作用の下で機械的な変形が発生することであり、だから磁歪材料とも呼ばれ、その機能は磁気音響あるいは磁力エネルギーの変換を行うことである。超音波発生器の振動ヘッド、通信機の機械フィルタ、電気パルス信号遅延線などによく使われ、マイクロ波技術と結合すればマイクロ波（または旋回音）デバイスを作ることができる。合金材料の機械的強度が高く、耐振性があり破裂しないため、振動ヘッドはNi系とNiCo系合金を多用する、小信号で使用すると、Ni系とNiCo系フェライトが多用される。アモルファス合金に新たに出現した比較的強い圧磁性を有する品種は、遅延線の作製に適している。圧磁材料の生産と応用は前の4つの材料にはるかに及ばない。
磁性材料の応用――変圧器
磁性材料は生産、生活、国防科学技術で広く使用されている材料である。例えば、電力技術における各種モータ、変圧器、電子技術における各種磁性素子とマイクロ波電子管、通信技術におけるフィルタと増感器、国防技術における磁性機雷、電磁砲、各種家庭電器などを製造する。また、磁性材料は地鉱探査、海洋探査及び情報、エネルギー、生物、空間新技術にも広く応用されている。磁性材料の用途は広い。主にその各種磁気特性と特殊効果を利用して素子やデバイスを作製する、電磁エネルギーと情報を記憶、伝送、変換したり、特定の空間に一定の強度と分布を生成したりするための磁場、磁性液体のような材料の自然な形態で直接利用されることもある。磁性材料は電子技術分野とその他の科学技術分野で重要な役割を果たしている。