レアアースの代替技術:ブラセオジム

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この記事で分かること

レアアースの代替技術:ブラセオジム

 2026年上半期(1〜6月)における日本のレアアース(希土類)輸入量は、中国による対日輸出規制導入前(2024年同期)の約2割にまで大きく落ち込んでいることが判明しました。

 EV(電気自動車)の駆動用モーターや半導体製造装置・材料に不可欠なレアアースの調達急減に対し、ベトナムや米国など中国以外からの代替調達や内製化が進んでおらず、サプライチェーンへの強い懸念が広まっています。

 第三国ルートの本格化など調達先の多角化を進めてるとともに、代替技術の実用化が強く望まれています。

 前回は流動接触触媒でのケイ素比率の増加によるゼオライトの耐熱性向上に関する記事でしたが、今回はブラセオジムに関する記事となります。

レアアースのブラセオジムの用途は何か

 レアアース(希土類元素)の一種であるプラセオジムは、磁性、光学特性、化学的触媒作用などを活かして幅広い産業分野で利用されています。

 需要の大部分は高性能磁石(ネオジム-プラセオジム合金)が占めており、EV(電気自動車)や再生可能エネルギーの普及に伴い重要性が高まっています。

1. 高性能永久磁石(NdFeB磁石)

  • 概要: ネオジム磁石(NdFeB磁石)の製造において、ネオジム(Nd)の一部をプラセオジム(Pr)で置換したNdPr合金(ジジム合金)の形態で広く使用されます。
  • 主な製品・分野:
    • EV(電気自動車)およびHVの駆動モーター
    • 風力発電機のジェネレーター
    • 家電製品や産業用アクチュエータ、ハードディスクドライブ(HDD)

2. 着色剤・特殊ガラス・セラミックス

  • ジジムガラス(Didymium Glass): ネオジムとプラセオジムの混合物を含むガラスで、特定の黄色光(ナトリウムD線)を強く吸収する特性があります。溶接工用ゴーグルやガラス工芸用メガネの保護レンズとして利用されます。
  • 黄色・黄緑色着色:陶磁器やガラスに美しい黄色・黄緑色(プラセオジムイエロー)を付与する着色剤・陶芸用顔料として長年使用されています。
  • 光ファイバー・光学レンズ: 光ファイバー増幅器(PDFA)の添加剤や、高屈折率レンズの添加材として利用されます。

3. 高強度・耐熱合金(航空宇宙・自動車)

  • マグネシウム/アルミニウム合金への添加:プラセオジムを添加することで、金属材料の高温強度、耐食性、クリープ特性が著しく向上します。
  • 主な製品・分野:航空機エンジンパーツ、タービンブレード、自動車の高負荷部品。

4. 化学触媒およびエネルギー関連

  • 石油プラント用触媒: 石油精製における流動接触分解(FCC)触媒の添加剤として使われ、ガソリンや軽質油の収率向上に寄与します。
  • 次世代エネルギー(SOFC・水素): 固体酸化物形燃料電池(SOFC)のカソード(正極)材料や、水素吸蔵合金の材料としても研究・利用が進められています。

ネオジム磁石用のNdPr合金としてEVモーターや風力発電機に多く用いられます。その他、溶接保護メガネ等の特殊ガラス、陶磁器の黄色着色剤、航空機用マグネシウム合金、石油精製触媒などで幅広く利用されます。

ジジム合金でのブラセオジムの役割は何か

 ジジム合金(ネオジムとプラセオジムの合金)におけるプラセオジム(Pr)の主な役割は以下の通りです。

  1. 磁気特性の維持・強化: ネオジム(Nd)と物理的・化学的性質が酷似しているため、Ndの大部分を置き換えても同等の高い磁力(残留磁束密度や保磁力)を維持します。
  2. 分離コストの大幅な削減: 鉱石中で隣接するPrとNdを完全に化学分離するのは非常に困難です。分離せず「ジジム」として抽出・精錬することで、製造プロセスを短縮しコストを抑えられます。
  3. 微細組織の改善: 磁石の焼結・熱処理プロセスにおいて結晶粒界の相構造を最適化し、機械的・熱的安定性の向上に寄与します。

 「ネオジム磁石の高性能を保ちながら、精錬・分離にかかるコストを格段に下げる」のが最大の役割です。

ネオジムとの分離が困難なため未分離のまま合金化して精錬コストを大幅に削減しつつ、ネオジム磁石としての優れた磁気特性を損なわずに維持し、強力な磁力を発揮させる役割を持ちます。

プラセオジムの供給リスクはどのくらいあるのか

 プラセオジム(Pr)の供給リスクは、他のレアアースと比較して「中〜高リスク(ネオジムと同等レベル)」に位置付けられます。

他のレアアースとのリスク比較

リスク度対象元素比較におけるプラセオジムの位置づけ
極めて高い

(重希土類)
ジスプロシウム(Dy)

テルビウム(Tb)
産出量が非常に少なく、製錬・分離技術を含めて中国の偏在度が極めて高いため。
高い〜中程度

(磁石用軽希土類)
ネオジム(Nd)

プラセオジム(Pr)
EVや風力発電向けのNdFeB磁石用として需要が急増中。鉱石中で共存するため「NdPr(ジジム)」として同時に採掘・精錬されることが多い。
比較的低い

(供給過剰気味の軽希土類)
セリウム(Ce)

ランタン(La)
鉱床中に豊富に含まれ、地政学リスクや需給逼迫による供給不足が起きにくいため。

1. 供給の地理的集中(中国依存度)

 プラセオジムを含む軽希土類の採掘は、豪州(Lynas)や米国(Mountain Pass)などでも行われていますが、中流工程である精錬・分離・磁石化技術の80〜90%以上を中国が握っている点が共通の供給リスクとなっています。

2. ネオジム(Nd)との「連動性」

 プラセオジムはネオジムと性質が酷似しており、分離せずにNdPr(ジジム合金)のまま磁石原料として用いられることが大半です。そのため、サプライチェーンや供給リスクの挙動はネオジムと完全に同期しています。

3. 脱炭素(EV・風力)による需要偏重

セリウムやランタンのように汎用利用される元素と異なり、プラセオジムはネオジム・ジスプロシウムと並び「グリーンデジタルトランジション(脱炭素技術)の最重要元素」に指定されています。

 需要の伸びが供給増を上回りやすいため、中長期的な需給逼迫リスクを抱えています。

中国依存度が高い点は共通ですが、供給過剰傾向にあるセリウムやランタンより高リスクです。一方、産出量が非常に少ない重希土類(ジスプロシウム等)よりは低く、ネオジムと同等の「中〜高リスク」に位置します。

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