CN110211759B - Sm-Fe-N磁体材料和Sm-Fe-N粘结磁体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种Sm‑Fe‑N磁体材料，其包含：7.0原子％至12原子％的Sm；0.1原子％至1.5原子％的选自Hf和Zr组成的组中的至少一种元素；0.05原子％至0.5原子％的C；10原子％至20原子％的N；和0至35原子％的Co，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明还涉及包含所述Sm‑Fe‑N磁体材料的粉末和粘结剂的Sm‑Fe‑N粘结磁体。

Description

Sm-Fe-N磁体材料和Sm-Fe-N粘结磁体
技术领域
本发明涉及适用于需要小尺寸、小厚度或复杂形状的应用中的Sm-Fe-N(钐-铁-氮)磁体材料以及各向同性的Sm-Fe-N粘结磁体。
背景技术
目前，Nd-Fe-B(钕-铁-硼)磁体主要用作用于需要高磁力(最大能积)的应用的永磁体，但是已知包含Sm、Fe和N的Sm-Fe-N磁体为性能优于Nd-Fe-B磁体的磁体(专利文献1和非专利文献1)。这里，可以将一部分Fe换成Co(钴)。Sm-Fe-N磁体的特征在于：与Nd-Fe-B磁体相当的饱和磁极化、比Nd-Fe-B磁体更高的各向异性磁场和居里温度，以及抗氧化性和抗锈蚀性。
通常而言，用作烧结磁体或粘结磁体的原料的粉末根据磁性分为各向同性磁体粉末和各向异性磁体粉末。本文所用的“各向同性磁体粉末”是指这样的粉末，其中每个单独的粉末颗粒由大量的微细晶粒形成，并且各晶粒的易磁化方向是随机的。另一方面，“各向异性磁体粉末”是指这样的粉末，其中每个单独的粉末颗粒是一个单晶，或者甚至当每个单独的粉末颗粒由大量的微细晶粒形成时，各晶粒的易磁化方向沿特定方向取向。Sm-Fe-N粉末主要包括：各向同性粉末，其中其主相为亚稳定的六方晶体结构，并称为TbCu7型(例如，专利文献2)；和各向异性粉末，其中其主相为稳定相的菱方晶体结构，并称为Th2Zn17型。各向同性粉末是通过熔融淬火法等获得的。
构成Sm-Fe-N磁体的晶体在超过约500℃的温度下分解。因此，Sm-Fe-N磁体不能作为生产期间需要温度升高至约1000℃的温度的烧结磁体，而可用作粘结磁体。通常，通过将磁体粉末和粘结剂混合并通过压缩成型机、注射成型机等使所得到的化合物成型来制备粘结磁体。因此，粘结磁体的磁通密度低于烧结磁体的磁通密度，二者相差对应于粘结剂或空隙的存在的量，但具有能够容易地获得小或薄或形状复杂的粘结磁体的特征。此外，与由Th2Zn17型各向异性磁体粉末制造的各向异性Sm-Fe-N粘结磁体相比，由TbCu7型各向同性磁体粉末制造的各向同性Sm-Fe-N粘结磁体的最大能积低，但是优点在于，在成型期间不需要施加磁场，进而提供了高生产效率和高磁化模式自由度。通过利用各向同性粘结磁体的这些特征和Sm-Fe-N磁体的上述特征(高居里温度以及抗氧化性和抗锈蚀性)，各向同性的Sm-Fe-N粘结磁体用于在恶劣环境中使用的车载电动机等。
专利文献1：JP-A-2002-057017
专利文献2：JP-T-2013-531359
专利文献3：JP-A-06-172936
非专利文献1：Ryo Omatsuzawa、Kimitoshi Murashige和Takahiko Iriyama,"Structure and Magnetic Properties of SmFeN Prepared by Rapid-Quenching Method(通过快速淬火方法制备的SmFeN的结构和磁性能)",DENKI-SEIKO(Electric FurnaceSteel),Daido Steel Co.,Ltd.，第73卷，第4期，第235至242页，2002年10月出版
发明内容
可以使用如上所述的熔融淬火法制造Sm-Fe-N各向同性(TbCu7型)磁体粉末。在熔融淬火法中，将通过加热熔融Sm-Fe粉末原料得到的熔融合金从注射喷嘴喷射到旋转的冷却体上而使其快速冷却，从而制造Sm-Fe粉末。通过将上述Sm-Fe粉末氮化而得到Sm-Fe-N各向同性磁体粉末。此处，随着所得到的Sm-Fe-N各向同性磁体粉末的晶粒尺寸越小，由于交换相互作用的影响而获得了更高的最大能积(BH)max，因此需要更快速的冷却。此外，为了实现更快速的冷却，需要降低从注射喷嘴的孔喷射出的熔体的流速，并且优选较小的孔径。实践中，(例如)使用内径为2mm以下的注射喷嘴。当使用内径这样小的注射喷嘴时，产生的问题是(例如)注射喷嘴会被微小夹杂物(即使在熔体中略微存在)如氧化钐(Sm2O3)堵塞，从而使产率降低。
本发明的目的是提供一种制造时具有高产率的Sm-Fe-N磁体材料，以及使用该Sm-Fe-N磁体材料制造的Sm-Fe-N粘结磁体。
即，本发明涉及以下(1)至(4)项。
(1)一种Sm-Fe-N磁体材料，其包含：
7.0原子％至12原子％的Sm；
0.1原子％至1.5原子％的选自由Hf和Zr组成的组中的至少一种元素；
0.05原子％至0.5原子％的C；
10原子％至20原子％的N；和
0至35原子％的Co，
余量为铁和不可避免的杂质。
(2)根据(1)所述的Sm-Fe-N磁体材料，还包含0.1原子％至0.5原子％的Al。
(3)根据(1)或(2)所述的Sm-Fe-N磁体材料，还包含0.15原子％至0.5原子％的Si。
(4)一种Sm-Fe-N粘结磁体，其包含根据(1)至(3)中任一项所述的Sm-Fe-N磁体材料的粉末和粘结剂。
除了构成Sm-Fe-N磁体的元素Sm、Fe、Co(如上所述用于替换一部分Fe的元素)和N以外，根据本发明的Sm-Fe-N磁体材料还包含选自由Hf和Zr组成的组中的至少一种元素以及C(碳)。在这些元素中，已知Hf和Zr为掺入时能够提高具有TbCu7型结构的相的比例的元素(例如参见专利文献3)。在本发明中，在Sm-Fe-N磁体材料中掺入0.05原子％至0.5原子％的C，其原因如下：在制造合金粉末时注射喷嘴几乎不会堵塞，从而可以提高产率。
如上所述，当在氮化之前通过熔融淬火方法制造Sm-Fe粉末时，Sm-Fe原料熔化，并且通过将熔体从注射喷嘴喷射到旋转的冷却体上来使熔体快速冷却。此时，熔体中的氧化钐(Sm2O3)等微小夹杂物聚集在注射喷嘴的小孔(例如，直径：2mm)内而造成注射喷嘴的堵塞，从而导致产率降低。本发明人发现，当添加C时，抑制了此类夹杂物对注射喷嘴的堵塞，从而提高了产率。关于抑制注射喷嘴堵塞的原理，据推测通过添加C使熔融合金的表面张力降低，因此Sm2O3等微小夹杂物几乎不会聚集并易于分散在熔体中，从而防止夹杂物积聚在注射喷嘴的孔的内部或周围。以这种方式，C的添加抑制了Sm2O3等微小夹杂物对注射喷嘴的堵塞，从而能够以高产率制造Sm-Fe-N磁体材料。
除了上述效果之外，C还具有在熔体中引起脱氧的效果。
如果Sm-Fe-N磁体材料中的C含量太低，则熔体的表面张力不足以降低到提供使夹杂物在制造时难以聚集的效果。因此，在根据本发明的Sm-Fe-N磁体材料中，将C含量设定为0.05原子％以上。
另一方面，如果Sm-Fe-N磁体材料中的C含量太高，则会导致诸如残留磁通密度和最大能积之类的磁性能降低。因此，在根据本发明的Sm-Fe-N磁体材料中，将C含量设定为0.5原子％以下。
根据本发明的Sm-Fe-N磁体材料优选还包含0.1原子％至0.5原子％的Al。由于Al元素的存在，防止了高温环境下(例如，在汽车电动机使用期间可达到的约200℃的温度)磁通密度的降低(热去磁)并且使磁通密度稳定，并且得到了适合在高温环境中长期使用的磁体。顺便提及，即使在不明确添加Al的情况中，根据本发明的Sm-Fe-N磁体材料也可包含作为不可避免的杂质的小于0.1原子％的Al。
根据本发明的Sm-Fe-N磁体材料优选还包含0.15原子％至0.5原子％的Si。与含有0.1原子％至0.5原子％的Al的情况类似，由于Si元素的存在，抑制了高温环境下的热去磁从而使磁通密度稳定，并且得到了适合在高温环境中长期使用的磁体。顺便提及，即使在不明确添加Si的情况中，根据本发明的Sm-Fe-N磁体材料也可包含小于0.15原子％的Si。此外，根据本发明的Sm-Fe-N磁体材料可包含含量各自在上述范围内的Si和Al这两者，或者可仅包含含量在上述范围内的Si和Al中的一者。
根据本发明的Sm-Fe-N磁体材料可包含作为不可避免的杂质的各自含量达到0.3原子％的O(氧)和H(氢)以及各自含量达到0.1原子％的Cr(铬)、Ni(镍)和Cu(铜)。
对于各元素的含量，规定C和Si的含量的下限值的精度(以百分数计)下至小数点后两位，规定Sm、N和Co的含量的上限值和下限值的精度为两位数，并且规定C和Si的含量的上限值以及其他元素的含量的上限值和下限值的精度下至小数点后一位。在能够以比这些数值更高的精度确定含量的情况中，当在有效数字下一位的位置处进行四舍五入所得到的值在上述范围内时，该含量满足本发明的要求。例如，当测量的C含量的精度下至小数点后三位并且测量值为0.045原子％时，通过对测量值的小数点后三位进行四舍五入而得到的值“0.05原子％”处于0.05原子％至0.5原子％的范围内，因此满足对于C含量的要求。
根据本发明的Sm-Fe-N粘结磁体包含根据本发明的Sm-Fe-N磁体材料的粉末和粘结剂。
根据本发明，能够获得制造时具有高产率的Sm-Fe-N磁体材料和使用该Sm-Fe-N磁体材料制造的Sm-Fe-N粘结磁体。
附图说明
图1A至图1E为示出作为本发明的一个实施方案的Sm-Fe-N磁体材料的制造方法的图。
图2为示出实施例和比较例的样品中的C含量与实验中得到的回收率的关系的图。
图3为示出实施例和比较例的样品中的C含量与实验中得到的残留磁通密度Br和最大能积(BH)max的关系的图。
附图标记说明
10：Sm-Fe-N磁体材料
11：熔体
12：注射喷嘴
13：辊
14：撞击部件
15：粉末
16：回收容器
17：管式炉
具体实施方式
参照图1A至图1E、图2和图3描述根据本发明的Sm-Fe-N磁体材料和Sm-Fe-N粘结磁体的实施方案。
本实施方案的Sm-Fe-N磁体材料包含7.0原子％至12原子％的Sm、0.1原子％至1.5原子％的选自由Hf和Zr组成的组中的至少一种元素(下文中，称为“元素T”)、0.05原子％至0.5原子％的C、10原子％至20原子％的N和0至35原子％的Co，余量为Fe和不可避免的杂质。该Sm-Fe-N磁体材料可以(例如)通过以下方法制造。
首先，在考虑各元素产率的同时，将作为Sm、元素T、Co(Co含量为0原子％的情况除外)和Fe的各元素单质的金属原料，或含有上述元素中的两种以上元素的合金原料和作为C的石墨混合并通过加热熔融，以提供待制造的Sm-Fe-N磁体材料的氮化之前的Sm-Fe粉末的组合物，从而制造出熔体11(图1A)。接下来，将熔体11从注射喷嘴12喷射到高速旋转的辊13的表面上，从而使溶体快速冷却，并且通过使熔体11与辊13碰撞时形成的带状物撞击位于回收容器16的路径上的金属制撞击部件14使其粉末化，然后作为粉末15回收至回收容器16中(图1B)。在700℃至800℃范围的温度下，在惰性气氛中对粉末15进行热处理(图1C)，从而使热处理之前略微含有的无定形相结晶，以提高材料的结晶度。顺便提及，进行该操作是为了在随后的氮化处理之后实现较高的矫顽力。
之后，在含有具有氮原子的分子的气体中对粉末15进行加热(图1D)，从而使粉末15氮化。作为此类气体，可适当地使用氨气和氢气的混合气体。氮化处理期间的加热温度和压力根据所用的气体而变化，但是作为实例，在使用氨气和氢气的体积比为1:3的气体的情况中，将加热温度设定为约450℃，而对于压力，通过在使气体通过(例如)管式炉17的同时进行处理来产生大致大气压(略高于大气压)。此处，调节氮化处理时间以使得粉末中的N含量为10原子％至20原子％。顺便提及，当粉末15的量大时，为了实现均匀化并提高反应效率，在旋转加热炉中搅拌粉末15的同时进行氮化。通过这些操作，得到粉末状的Sm-Fe-N磁体材料10(图1E)。
如上所述，通常，Sm-Fe-N磁体材料包括主相为Th2Zn17型晶体结构的磁体材料，以及主相为TbCu7型晶体结构的磁体材料，但是在本实施方案的Sm-Fe-N磁体材料10中，可通过掺入0.1原子％至1.5原子％的元素T并通过熔融淬火法进行快速冷却而得到主相为TbCu7型晶体结构的各向同性Sm-Fe-N磁体材料。
在本实施方案的Sm-Fe-N磁体材料10中，在其生产中制造了含C的熔体11，从而使熔体11的表面张力降低。因此，熔体11中略微产生的Sm2O3等微小夹杂物几乎不会在熔体11中聚集并且分散在整个熔体11中。因此，可以防止夹杂物积聚在注射喷嘴12的孔的内部或周围并堵塞注射喷嘴12。
在本实施方案的Sm-Fe-N磁体材料10中，优选还包含0.15原子％至0.5原子％的Si和/或0.1原子％至0.5原子％的Al。由于这些元素的存在，能够抑制高温环境下磁通密度的降低(热去磁)。此处，当以上述含量包含Si和Al两者时，能够更成功地抑制热去磁。
可以通过将粘结剂与粉末(即，通过上述方法制造的Sm-Fe-N磁体材料10)混合，并对该混合物进行压缩成型或注射成型来制备本实施方案的Sm-Fe-N粘结磁体。作为粘结剂，可以分别使用诸如环氧树脂之类的热固性树脂和诸如尼龙或聚苯硫醚(PPS)树脂之类的热塑性树脂来进行压缩成型和注射成型。例如，本实施方案的Sm-Fe-N粘结磁体是通过将2质量％的环氧树脂与粉末(即，本实施方案的Sm-Fe-N磁体材料10)混合，并对该混合物进行压缩成型而得到的。
实施例
在下文中，描述了实际制造Sm-Fe-N磁体材料和使用该Sm-Fe-N磁体材料制造的Sm-Fe-N粘结磁体的实验结果。在该实验中，首先，通过上述方法制造含有表1所示的比例的Sm、元素T(Zr、Hf)、C、N、Co、Fe、Al和Si的Sm-Fe-N磁体材料的粉末。在实施例1至16中，以满足本发明要求的含量包含Sm、元素T、C、N、Co和Fe中的每个元素，并且以上述优选的添加要求以内的含量或作为杂质的允许范围内的含量包含Al和Si中的每个元素。其中，在实施例13至16中，Al含量在0.1原子％至0.5原子％的范围内，该范围为上述优选的添加要求。在实施例2至5和16中，Si含量在0.15原子％至0.5原子％的范围内，该范围为上述优选的添加要求。另一方面，在比较例1至4中，C含量小于作为本发明要求的0.05原子％至0.5原子％的范围(表1中表示为“C不足”)。此外，在比较例5中，C含量高于本发明的要求(表1中表示为“C过量”)。
在通过熔融淬火法制造Sm-Fe-N磁体材料的氮化之前的这些粉末时，在所使用的原料中，将可以作为Sm-Fe材料的粉末而被回收的原料的量确定为质量比，并以质量百分数表示为表1中的回收率(产率)。如果在制造期间夹杂物积聚在注射喷嘴12的孔的内部或周围并且使注射喷嘴12堵塞，则熔体11不能从注射喷嘴12喷射出，从而使回收率降低。
将2质量％的环氧树脂添加到上述得到的实施例1至16和比较例1至5的Sm-Fe-N磁体材料的各粉末中并对混合物进行压缩成型，然后进行硬化处理，以制造Sm-Fe-N粘结磁体。对于制造的各Sm-Fe-N粘结磁体，测量它们的残留磁通密度Br、矫顽力iHc和最大能积(BH)max。
制造的Sm-Fe-N磁体材料的组成和回收率以及Sm-Fe-N粘结磁体的磁性能的测量结果示于表1中。
Figure BDA0001980702710000091
如表1和图2所示，在C含量均在本发明的范围内的所有实施例1至16中，以及在C含量高于本发明的范围的比较例5中，可以以90％或80％水平的回收率得到Sm-Fe-N磁体材料的粉末，而在C含量低于本发明的范围的比较例1至4中，回收率保持在60％或70％的水平。从这些回收率数据可以确认，通过向Sm-Fe-N磁体材料中添加C可以提高回收率，从而提高产率。
另一方面，在制造的Sm-Fe-N粘结磁体的磁性能中，如表1和图3所示，与实施例1至16相比，C含量高于本发明的范围的比较例5中的残留磁通密度Br和最大能积(BH)max较低。因此，将Sm-Fe-N磁体材料中的C含量设定为本发明的范围的0.05原子％至0.5原子％是合适的。顺便提及，关于矫顽力iHc，实施例和比较例之间没有显著差异。
接下来，对于Si含量为0.15原子％至0.5原子％的实施例3至5、Al含量为0.1原子％至0.5原子％的实施例14和15、Si和Al的含量均在上述各范围内的实施例16以及Si和Al的含量均小于上述各范围的实施例1和比较例1，下面描述不可逆去磁因子的测量结果。首先，对不可逆去磁因子进行描述。通常，磁化后的磁体的磁通密度随着温度的升高而降低。当温度一旦升高而后降至室温时，磁通密度可以部分地恢复，但不能完全恢复。这种从室温加热引起的磁通密度的降低被称为“热去磁”。在热去磁中，当返回到室温时磁通密度恢复的部分被称为“可逆去磁”，而磁通密度未恢复的部分被称为“不可逆去磁”。在该实验中，对实施例1、3至5和14至16以及比较例1的Sm-Fe-N粘结磁体进行磁化；测量这些Sm-Fe-N粘结磁体各自的磁通量φ0；在120℃的炉中保持后述的保持时间之后冷却至室温，测定各Sm-Fe-N粘结磁体的磁通量φT；根据((φT-φ0)/φ0)×100＝ΔMT来确定不可逆去磁因子。
此处，进行采用保持时间为1小时的实验和采用保持时间为2,000小时的实验。通常，磁体的磁通量随温度升高而大大降低，并且在达到预定温度之后保持在该温度期间缓慢降低。通常通过预先预期在初始阶段磁通量的大幅降低来选择磁体，因此，为了在高温下获得稳定的性能，在初始阶段大幅降低之后，保持预定温度的时间段期间，磁通量缓慢降低时的降低速率优选尽可能小。因此，在该实验中，对通过以下方式确定的(ΔM2000-ΔM1)进行评价：从在采用保持时间为2,000小时的实验中得到的去磁因子ΔM2000中减去在采用保持时间为1小时的实验中得到的去磁因子ΔM1(其被称为初始去磁因子)而确定(ΔM2000-ΔM1)。虽然(ΔM2000-ΔM1)由于其定义而取负值，但是较小的绝对值意味着在高温下获得了稳定的性能。
不可逆去磁因子的实验结果示于表2中。
表2
Figure BDA0001980702710000111
这些结果表明，相比于Si和/或Al的含量低于下述范围的实施例1和比较例1，在Si含量在0.15原子％至0.5原子％的范围内和/或Al含量在0.1原子％至0.5原子％的范围内的实施例3至5和14至16中，(ΔM2000-ΔM1)的绝对值较小，并且在高温下获得了稳定的性能。顺便提及，为了在高温下获得稳定的性能，不可逆去磁因子(ΔM2000-ΔM1)适合为-2.2％至-1.8％，并且所有实施例3至5和14至16中的(ΔM2000-ΔM1)均落入该范围内。为了在高温下更成功地获得稳定的性能，不可逆去磁因子(ΔM2000-ΔM1)适合为-2.0％至-1.8％，并且实施例16中的(ΔM2000-ΔM1)落入该范围内。
本发明不限于上述实施方案，并且可以在本发明的主旨的范围内进行改变。
本申请基于2018年2月28日提交的日本专利申请No.2018-034276，其内容通过引用并入本文。

Claims (2)

1.一种Sm-Fe-N磁体材料，其包含：
7.0原子％至12原子％的Sm；
0.1原子％至1.5原子％的选自由Hf和Zr组成的组中的至少一种元素；
0.05原子％至0.5原子％的C；
10原子％至20原子％的N；
0至35原子％的Co，和
选自由0.1原子％至0.5原子％的Al和0.15原子％至0.5原子％的Si组成的组中的至少1种，
余量为铁和不可避免的杂质，
在大气中120℃的环境保持2,000小时的情况下，保持2,000小时后的去磁因子相对于初始去磁因子的降低率的绝对值为1.8％以上2.2％以下。
2.一种Sm-Fe-N粘结磁体，其包含根据权利要求1所述的Sm-Fe-N磁体材料的粉末和粘结剂。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112086280B (zh) * 2020-09-22 2022-04-08 宁波磁性材料应用技术创新中心有限公司 一种稀土铁系金属间氮化物粉末的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10312918A (ja) * 1994-07-12 1998-11-24 Tdk Corp 磁石およびボンディッド磁石
CN1326200A (zh) * 2000-05-29 2001-12-12 大同特殊钢株式会社 各向同性粉末磁体材料,其制备方法及树脂粘结磁体
JP2004063666A (ja) * 2002-07-26 2004-02-26 Daido Steel Co Ltd 等方性希土類磁石粉末の製造方法
JP2008258463A (ja) * 2007-04-06 2008-10-23 Nec Tokin Corp 永久磁石材料とそれを用いた永久磁石およびその製造方法
CN102403078A (zh) * 2011-11-21 2012-04-04 沈阳中北通磁科技股份有限公司 一种各向异性稀土永磁合金材料及其磁粉制备方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3222482B2 (ja) 1991-01-14 2001-10-29 株式会社東芝 永久磁石の製造方法
JPH04354105A (ja) * 1991-05-30 1992-12-08 Minebea Co Ltd 希土類ボンド磁石の製造方法
EP0538058B1 (en) 1991-10-16 1997-07-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic material
JP3219865B2 (ja) 1991-10-16 2001-10-15 株式会社東芝 磁性材料、永久磁石およびボンド磁石
US5750044A (en) 1994-07-12 1998-05-12 Tdk Corporation Magnet and bonded magnet
JP3317646B2 (ja) 1996-12-04 2002-08-26 ティーディーケイ株式会社 磁石の製造方法
US5968290A (en) * 1997-04-03 1999-10-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Permanent magnet material and bonded magnet
JPH1187118A (ja) 1997-09-01 1999-03-30 Toshiba Corp 磁石材料とその製造方法、およびそれを用いたボンド磁石
US6270525B1 (en) 1999-09-23 2001-08-07 Cordis Corporation Precursor stent gasket for receiving bilateral grafts having controlled contralateral guidewire access
JP2001167915A (ja) * 1999-10-01 2001-06-22 Tdk Corp 磁石の製造方法
JP4899254B2 (ja) * 2000-05-29 2012-03-21 大同特殊鋼株式会社 等方性の粉末磁石材料、その製造方法およびボンド磁石
CN100505117C (zh) * 2004-06-17 2009-06-24 松下电器产业株式会社 自组织化稀土类-铁系连接磁铁的制造方法及采用其的电动机
CN101546642B (zh) 2008-03-26 2011-06-29 有研稀土新材料股份有限公司 一种含氮稀土磁粉的制备方法
CN102208234B (zh) 2010-03-29 2016-11-09 有研稀土新材料股份有限公司 一种稀土永磁粉及粘结磁体
CN103531321B (zh) 2012-07-02 2017-04-12 有研稀土新材料股份有限公司 稀土永磁粉、粘结磁体，以及应用该粘结磁体的器件
CN104823249B (zh) 2013-05-31 2018-01-05 北京有色金属研究总院 稀土永磁粉、包括其的粘结磁体及应用该粘结磁体的器件
JP6189524B2 (ja) 2014-03-19 2017-08-30 株式会社東芝 永久磁石とそれを用いたモータおよび発電機
CN105355354B (zh) 2015-12-15 2017-12-08 北京科技大学 一种钐铁氮基各向异性稀土永磁粉及其制备方法
CN105825989B (zh) 2016-05-24 2017-08-25 郑精武 一种含n稀土‑过渡金属磁性粉末的制备方法
JP6837782B2 (ja) 2016-09-01 2021-03-03 株式会社東芝 搬送装置
JP6862730B2 (ja) * 2016-09-16 2021-04-21 大同特殊鋼株式会社 Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石材料及びＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系ボンド磁石

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10312918A (ja) * 1994-07-12 1998-11-24 Tdk Corp 磁石およびボンディッド磁石
CN1326200A (zh) * 2000-05-29 2001-12-12 大同特殊钢株式会社 各向同性粉末磁体材料,其制备方法及树脂粘结磁体
JP2004063666A (ja) * 2002-07-26 2004-02-26 Daido Steel Co Ltd 等方性希土類磁石粉末の製造方法
JP2008258463A (ja) * 2007-04-06 2008-10-23 Nec Tokin Corp 永久磁石材料とそれを用いた永久磁石およびその製造方法
CN102403078A (zh) * 2011-11-21 2012-04-04 沈阳中北通磁科技股份有限公司 一种各向异性稀土永磁合金材料及其磁粉制备方法

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