JPS61135102A - 希土類永久磁石の製造方法 - Google Patents

希土類永久磁石の製造方法

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JPS61135102A
JPS61135102A JP59257865A JP25786584A JPS61135102A JP S61135102 A JPS61135102 A JP S61135102A JP 59257865 A JP59257865 A JP 59257865A JP 25786584 A JP25786584 A JP 25786584A JP S61135102 A JPS61135102 A JP S61135102A
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temperature
rare earth
permanent magnet
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JP59257865A
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English (en)
Inventor
Kimio Uchida
内田 公穂
Ryoji Uno
良治 宇野
Takayoshi Sato
隆善 佐藤
Hiroyuki Tobe
戸部 博之
Kinya Ishihara
石原 欣弥
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発FIAはR,Ca□系希土類永久磁石材料(RはY
を含む希土類元素の少(とも1種)の製造方法に関する
ものである。
〔従来の技術〕
R,col、  系希土類永久磁石については組成や熱
処理などに種々の改善がなされ、最近では(BH)Ag
Jが25〜26M、G、O−程度のものも開発されてい
る。
従来これら−001,系希土類永久磁石の熱処理では溶
体化処理後700〜900℃を開始温度とする多段時効
あるいは連続冷却時効が採用されており、これによりて
比較的大きな保磁力(1HC)が得られる。
〔発明の解決しようとする問題点〕
しかしこれらの時効方法では4πI−8曲線の角型性と
着磁性の面で難点がありこのため得られる(BH)mα
Xに限界がある。また磁気特性の組成依存性が強くなる
という欠点をこの時効処理は有しており、このため採用
できる組成領域がきわめて限定されたものであった。
このことはこのRt CQT系希土類永久磁石の磁気特
性を工業的な規模で安定に維持し製造するという点で問
題である。同時にこのR1C0tv系磁石の磁気特性を
さらに向上させようという指向1例えば残留磁束密度(
4πLr)向上のための組成的に高F−量、低R[、低
Cμ量、低M−11)領域での実用材化あるいは保磁力
(HC)向上のための組成的に高Cμ量高M量領域での
実用材化などの指向に対し大きな妨げとなっていた。
このような問題を解決するため従来種々の検討がなされ
ている。
例えば特開昭57−161044号では、等温処理と連
続冷却時効とを組合せた熱処理が提案されている。また
特開昭59−6550号では連続冷却時効を2回以上く
り返して行う熱処理が提案されている。
しかし現実にはこれらの改良においても従来からの問題
である4πI−8曲線の角型性と着磁性の直での難点は
解決されておらず、またこれに伴う磁気特性の組成依存
婢は依然として大きい。これらの欠点は組成的には特に
低R量、高F−量、低CI&量高M量、領域はど顕著で
ある。本発明の目的は上述の、従来技術の問題点を解消
し、磁気特性の組成依存性が少(4πI−8曲線の角型
性と着磁性が良(高い磁気特注を有する鳥”l?系希土
類永久磁石方料およびその製造方法を提供することであ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らの検討によれば、R,CorI系希土類永久
磁石材料として1貴百分率で22≦R≦28%(R+z
Yを含む希土類元素の少くとも1種)、5≦Fe≦50
4 、0.5≦C1&≦12 % 、 0.2≦M≦7
チ(M kg Zr aHfs Tt * Nb m 
Ta * N* * V )少(ト41 種) s残部
が実質的にCoからなる組成を有するものが磁気特性の
上から好ましいことが判明した。
更に本発明の要点は、このような組成を有するR、 C
a、、系希土類永久磁石材料に特殊な熱処理を施すこと
Kより上記の組成領域において組成依存性が少(4πI
−8曲線の角型性と着磁性の良い高い磁気特性が得られ
ることを見出したことKある。
以下に本発明の詳細を組成と熱処理の関係を中心に説明
する。
まず熱処理について説明すると、本発明は先て示した組
成の合金粉末を加圧成形して1100〜1250℃で焼
結した後+OSO〜1200 ’Cで溶体化処理し、さ
らに第1図にその基部ターンを示す特殊な熱如埋−を行
うことを特徴とする。
この熱処理は、試料を室温から0.05〜10℃/分の
昇温速度(υ。)で400〜950℃(T2)に加熱し
少くとも0 、2hr以上保持した後0.05〜10℃
/分の冷却速度(ν2)でT、より少くとも50℃低い
温度(1)まで冷却し、この温度(T2)で少くとも0
.2Ar以上保持する。温度(T1)までの昇温速度v
0は磁気特性に影響を与え、それ0−大きすぎると保磁
力が低下し小さすぎると4πI−8曲線の角型性が悪く
なる。好ましい昇温速度(vo)は0.05〜b 温度(Tt)での保持は必要であり、4πI−8曲線の
角型性の改善に顕著な効果がある。温度(T2)での保
持時間は最低a、2hr以上好ましくは0 、5Ay以
上必要である。
温度(T2)での保持終了後0.05〜b昇温速度で再
び400〜950℃(T2)K加熱し少くともa 、z
lr以上保持する。この昇温速度が0.05℃/分より
遅い場合は保磁力(Hc)は増加するが着磁性は悪くな
り、10’C/分より速い場合には角皿性が悪くなる。
温度(−)での保持時間は短かすぎると保磁力(Hc)
が低くなるため最低0.2hr以上好ましくはo 、 
shr以上必要である。温度(T2)での保持終了後0
.05〜b とも50℃低い温度(T4)まで冷却する。冷却速度が
0.05℃/分より遅い場合は着磁性が悪くなり、10
℃/分より速い場合は保磁力(He)が低下する。
本発明者等の詳細な解析の結果、保磁力(Hc)の値は
、この熱処理パターンにおける昇温速度(vo)、保持
温度(T2)とその保持時間(t2)および冷却速度(
V2)に大きく依存することがわかった。第2図、第5
図、第4図および第5図にそれぞれ昇温速度< v、 
> 、保持温度(Tt ) 、保持時間(t2)および
冷却速度(νm)と磁気特性の関係を示す。第2図ない
し第5図において、磁気特性の測定に供した永久磁石の
組成は、いずれも5rn25.0重量% t e175
2.4重量% 、 Fg15.5重量% 、 Ctb4
.8重量% 、 Zr2.s重量%である。ただし、第
2図においては、υ。以下の条件は一定としくT1=−
500℃、t1= 6Ar 、 v、 = +℃/分t
 ”t =500 ℃+ 1! t= 1ルf、$1.
=1℃/分 、T、  :  800  ’C、!、=
  2ルf、v、=  2℃/分、T、=6QQ℃)、
第5図においては、L以外の条件は一定としくu0=5
℃/分、他は第2図と同様)、第4図においてはt、以
外の条件は一定としく v、=5℃/分、他は第2図と
同様)、第5図においてはへ以外の条件は一定として(
170=5℃/分、他は第2図と同様)熱処理を行なっ
た。
第2図、第5図、第4図および第5図から、それぞれV
。+t0.05 〜so ℃/=が、T、 t’!40
0〜950℃が、tst’!、2ルf以上が、そしてu
1t’!0.05〜10 ’C/分が適当であることQ
%わかる。
また、有用な保磁力(Hc)な得るためには、温度(T
1)と温度(T2)の温度差が重要であることもわかっ
た。検討の、結果、第6図に示すように50℃以上の温
度差があれば実用材料として十分な保磁力が得られる。
温度差bL so ℃以下では得られる保磁力は急激に
低下する。第6図において、fB磁気特性測定に供した
永久磁石の組成は第2図と同様であり、また、熱処理条
件は、v0=5℃/分とし、Lを変化させた以外は第2
図と同様である。
さらに重要な発見は、冷却過程の終了段階の温度(−)
で一定時間保持することにより4πI−H曲線の角型性
0−大幅に改善され、さらにそれが再度の昇温過程で助
長される事実である。第7図に温度(T2)での保持時
間(t2)と磁気特性の関係、を示す。なお、第7図に
おいて、磁気特性の測定に供した永久磁石の組成は、第
2図と同様であり。
また、熱処理条件は、v0=5℃/分とし、t、を変化
させた以外は第2図と同様である。第2図から温度(’
rt)’での保持時間長いほどHに(角形性の良否を示
す値で、4πI−8曲線の第2象限において0.9 X
 4πIrK対応する保磁力の値を示す)が向上して角
形性が良好であることがる。保持時間(t2)は少くと
もo 、 2ルf以上必要であり、o 、 zArより
短時間では顕著な効果は得られない。
また第8図に示すように、昇温速度(ν2)ハ、これが
O,OS℃/分より遅い場合は角型性は十分良好である
が着磁性が悪くなり、IO’tl:7分より速い場合は
角型性の改讐効来が少ない。第8図におい−で、磁気特
性の測定に供した永久磁石の組成は第2図と同様で、ま
た熱処理条件はv0=5℃/分とし、vlを変化させた
以外は第2図と同様である。
この温度(T2)での保持およびそれに引き続く温度(
T2)までの再度の昇温か角型性の改善に効果のある理
由は明確ではないが、温度(’Tt)から温度(Tりの
冷却過程で2相分離した相とは別の角型性に良好な影響
を与える第5相が温度(Tりでの保持過程で発生し、あ
る一定の昇温速度(ν2)の加熱条件のもとではその第
5相がその%性を失わないまま成長するものと考えられ
る。
また温度(Ts)は、第9図に示すように400〜95
0℃であれば良好な結果が得られる。すなわち温度(T
2)が950℃より高温の場合角型性は逆に悪化の傾向
を示す。また温度(T2)が400 ℃より低温では再
加熱による角型性改善の効果は少ない。
なお第9図において、磁気特性の測定に供した永久磁石
の組成は、第2図と同様で、また熱処理条件は、v0=
5℃/分とし、−を変化させた以外は第2図と同様であ
る。
さら忙発明者らは、温度(T2)で少くとも0.2hr
以上保持した後(−)・より少(とも50℃低い温度(
T4)まで冷却することで、より一層保磁力(HC)が
増加すること、また角型性もさらに向上することを見い
出した。
第10図に温度(T2)と温度(T4)の差と磁気特性
の関係を示す。なお第10図において、磁気特性の測定
に供した永久磁石の組成は第2図と同様でまた熱処理条
件は、v0=5℃/分とし、T、を変化させた以外は第
2図と同様である。同図から温度(T2)と温度(T4
)との差450℃以上が適当であることがわかる。そし
て表1に、重量百分率で8m24.5 %、(、’04
9.5% 、Fa151.0%、eW5.5%、Zr2
.5%の組成の合金粉末を成形し、成形体を1200℃
xzArの条件で焼結後1180℃)<IArの条件で
溶体化処理した試料(Not〜N05)を第1図に示す
本発明(よる基本熱処理バター7に従って熱処理した場
合の磁気特性の測定結果を示す。
表1から、特に温度(Tりにおける等温処理過程、温度
(’rt)から温度(T2)への昇温過程、温度(−)
から温度(T2)への冷却過程が保磁力(nHc、rH
c )の向上と角型性の改善(HKの向上)に大きく寄
与することが明らかである。
本発明による熱処理では、以上詳細に述べた様な理由か
ら、第1図に示す基本熱処理パターンに特許請求範囲の
第5項に示す様な追加時効を連続的に少くとも1回以上
行うことが磁気特注のさらなる向上に効果がある0表2
には、表1の試料と同一組成で成形から溶体化処理まで
を表1の試料と同一条件で行りた試料(NO6とNO7
)を用いこれに熱処理として基本熱処理パターンおよび
そ九と連続した追加時効を行なった場合の磁気特性の測
定結果を示す 以下余白 表1と表2の対比から、保磁力および角型性の向上に追
加時効Qt有効であることが明らかである。
表2は追加時効を1回行った例であるQS、これと同様
に2回以上連続的に追加時効を行うことでさらに保磁力
と角型性が向上する。
最後に、本発明の希土類永久磁石の組成の限定理由につ
いて以下に説明する。
R(Yを含む希土類元素の少くとも1種)はそれt)t
22%以下では保磁力b=低下し、それが28チ以上で
は残留磁化(aKIr)が低下するのでこれは22〜2
8%の範囲とし、C1&はそれが0.5%以下では保磁
力が低下し12チ以上では残留磁化(4πIr)が低下
するのでこれは0.5〜12チの範囲とし、F−につい
てを工保磁力を実用範囲に保つ目的から5〜50チとす
る。またM (Zr、Hf 、Ti 、Nb、Ta、N
i 、V F)少(とも1種)はそれが0.24以下で
は最大エネルギー積(BH)rILの増加が小さく、7
%以上では残留磁化(4πIr)が低下するので0,2
〜7%の範囲とする。第11図ない」14図に各元素の
含有量と磁気特性の関係を示す。
試料は所定組成の合金粉末を各々の組成について2個ず
つ成形し、成形体をN50〜120crcX 2Arの
条件で焼結後1100〜1180℃x 1hrの条件で
溶体化処理した。各組成の試料のうち1個に対しては本
発明による熱処理を行った。熱処理条件はB、7 st
/e(vo ) 500℃(T2) ×10 A r 
(t2)  2tA(&’1)500 ℃(Tt ) 
 X4Ar(!2)  1°e/+(”t  )  7
80℃(T2)X2んrct4 )5ル冬(vs)6o
o℃代)[600℃で水中に急冷〕である。これらの試
料の磁気特性を第11図ないし第14図の実線で示す。
各組成の試料のうち他の1個については従来の連続冷却
型の熱処理を行った。
熱処理条件+s R,T 5’C/%  600℃x 
shr 2’C/% 500℃である。これらの試料の
磁気特性を第11図ないし第14図の破線で示す。
第11図ないし第14図から明らかなように本発明によ
る熱処理方法を用いることで、各元素量の広い範囲にお
いて実用材として十分な磁気特性が得られる。またこれ
によって磁気特性のバラツキが少くなり製造6Sより容
易になる。
〔実施例1〕 重量百分比でsmza、ss Co50%Fe17%C
ua% Zr2.5優の組成を有する平均粒度5μの合
金粉末を作成し、これを10KOgの磁界中で2ton
/cylの圧力で成形し成形体を作製した。成形体を不
活性ガス雰囲気中で1200℃x 4hrの条件で焼結
し、得られた焼結体を1170℃×1んrの条件で溶体
化処理した。
次いで試料をR,T ”Q/e 6oot X 10A
r 2’C/+ 400℃x 2Ar 2tA aso
t X 4A1−5’c/+ asot(5sotで水
中に急冷)の条件で熱処理した。
以下の磁気特性が得られた。4πIrt 1oooG、
BHc8500 、lHCl2rJ000a、HX70
0Qa#、(BH)rt29.OM、G、01゜〔実施
例2〕 重量百分比でSm25.5% Co52%Fm15% 
CLL54 Hf4.5チの組成を有する平均粒度5μ
の合金粉末を作成しこれを1oKoεの磁界中で’1i
or/crdの圧力で成形し成形体を作製した。成形体
を不活性ガス雰囲気中で1210℃x ahrの条件で
焼結し、得られた焼結体を1180℃X+Arの条件で
溶体化処理した。
次イテ試料ヲR,7MO℃Iff 900’c X 6
Ar6・St/’f) 700℃X jhr 1″/8
soo℃x 2Ar o、s′cA4aac (<aa
℃で水中に急冷)の条件で熱処理した。
以下の磁気特性が得られた。4πIr+ 12ooG、
xHc8500 lHCl50000s 、HJr68
000g、(BH)fi29.5M、G 、Dao〔実
施例5〕 重量百分比で5n24’l 、Co50,5%、Fg2
0%、C1&4%、Zr1.5%の組成を有する平均粒
度5μの合金粉末を作成し、これを10Ko−の磁界中
で2io110rdの圧力で成形し成形体を作製した。
成形体を不活性ガス雰囲気中で1200℃×4ルrの条
件で焼結し、得られた焼結体を1170℃X Hhrの
条件で溶体化処理した。
次いで試料をR−T ”” 850℃X 8Ar O,
S℃Aas。
℃x6Ar5ψ650℃X 4Ar ”CA asot
x 6Ar 1℃ノ今900℃x +hr  2’c/
4400℃(400’Cで水中に急冷)の条件で熱処理
した。
以下の磁気特性が得られた。4πIf11!500 G
、EHC900001、ZH(ll’160000J、
HJr9000g、(BH)m50.2M、G、d#。
〔実施例4〕 重量百分比でSm1s%、C112%、(、’055%
、F’gi4%、CtL5,5%、Zr2.5%の組成
を有する平均粒度3μの合金粉末を作製し、これを10
Koaの磁界中で2 f o r/c−の圧ヵで成形し
成形体を作製した。成形体を不活性ガス雰囲気中で11
60℃x aht−の条件で焼結し、得られた焼結体を
1150℃×1ルrの条件で溶体化処理し丸次いで試料
なR,T 2G’tl:z4700℃×12んr1℃/
4500℃x 2Ar 1’C74750℃x ahr
 2′c/A5oo℃(300℃で水中に急冷)の条件
で熱処理した。
以下の磁気特性が得られた。4πtr10200G、J
IHC8000og 、!HCl00000a 、Hに
7000og、(BH)扉25.OM、G、 o−0〔
実施例5〕 重量百分比で8”24 % p cO54* 0% s
 F g 15% x Cu 5−5%。
Ti1゜5%の組成を有する平均粒度5μの合金粉末を
作成し、これを10KO−の磁界中で2ton/−の圧
力で成形し成形体を作製した。成形体を不活性ガス雰囲
気中で1190℃×4ルrの条件で焼結し、得られた焼
結体を1160℃×1Arの条件で溶体化処理した。
’el イテE 料ヲR1T 2′e/4450℃x 
20Ar 0.5t74200℃X 5A、−0,5″
cA500℃x 2hr 1’C74400℃×10ん
r 1’C/8700℃x 5hr5’e/% sso
℃ (550℃で水中忙急冷)の条件で熱処理した。
以下の磁気特性が得られた。4πIt−108000,
JRC850Qts # 、 IHC+ + 0006
 g 、Hに75QOog、(BH)m27.5 M、
G、at0発明の効果 以上に記述の如く、本発明に係る希土類永久磁石は、特
定の組成を有するため、優れた磁気特性を得ることがで
きる。また本発明によれば、特定の熱処理を施すことに
より、角形性と着磁性の良い、高い磁気特性を有する希
土類永久磁石を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における熱処理の基本パターンを示す模
式図、第2図は昇温速度v0と磁気特性の関係を示す図
、第5図は温度T、と磁気特性の関係を示す図、第4図
は時間t1と磁気特性の関係を示す図、第5図は冷却速
度υ、と磁気特性の関係を示す図、第6図は温度差T、
−T、と磁気特性の関係を示す図、第7図は時間t、と
磁気fF−性の関係を示す図、第8図は昇温速度ν、と
磁気特性の関係を示す図、第9図は温度−と磁気特性の
関係を示す図、第10図は′温度差T3−T4と磁気特
性の関係を示す図、第11図はS重量と磁気特性の関係
を示す図、第12図はFg量と磁気特性の関係を示す図
、第15図はCu量と磁気特性の関係を示す図、第14
図はM量と磁気特性の関係を示す図である。 ンj日−,ノζ3ミニ−Tt 第 9 図 0 700  ZOO300400500600700
8009001001) 1.100(”C)シ呈&T
s 第10図 温度T3−逼度T4 第11図 組成: 20−3SS20−3SS −4Cu−21p
 −桟Ca2O253035(u/l’1) 第12図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、重量百分率が22≦R≦28%(RはYを含む希土
    類元素の少くとも1種)、5≦Fe≦50%、0.5≦
    Cu≦12%、0.2≦M≦7%(MはZr、Hf、T
    i、Nb、Ta、Ni、Vの少くとも1種)残部が実質
    的にCoからなる合金粉末を作り、この合金粉末を加圧
    成形して1100〜1250℃で焼結した後1050〜
    1200℃で溶体化処理し、さらに室温から0.05〜
    50℃/分の昇温速度(υ_0)で400〜950℃(
    T_1)に加熱し少くとも0.2hr以上保持した後0
    .05〜10℃/分の冷却速度(v_1)で保持温度(
    T_1)より少くとも50℃低い温度(T_2)まで冷
    却し、この温度で少くとも0.2hr以上保持した後そ
    の温度から0.05〜10℃/分の昇温速度(υ_2)
    で再び400〜950℃(T_3)に加熱し少くとも0
    .2hr以上保持しその後0.05〜10℃/分の冷却
    速度(υ_3)で保持温度(T_3)より少くとも50
    ℃低い温度(T_4)まで冷却する時効処理を行うこと
    を特徴とする希土類永久磁石の製造方法。 2、特許請求範囲第1項の希土類永久磁石の製造方法に
    おいて、加熱→保持(T_1)→冷却→保持(T_2)
    →昇温→保持(T_3)→冷却→(T_4)の前記時効
    処理にさらに少くとも1回以上保持(T_4)→昇温→
    保持(T_5)→冷却→(T_6)のパターンの時効処
    理を連続的に追加して行い、この追加時効処理は保持温
    度(T_4)が400〜950℃であり、この保持温度
    (T_4)にて少くとも0.2hr以上保持し、その後
    0.05〜10℃/分の昇温速度で400〜950℃(
    T_s__i)に加熱し少くとも0.2hr以上保持し
    、次いで0.05〜10℃/分の冷却速度で保持温度(
    T_5)より少くとも50℃低い温度(T_5)まで冷
    却する追加時効処理である希土類永久磁石の製造方法。
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JP (1) JPS61135102A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61260610A (ja) * 1985-05-15 1986-11-18 Seiko Instr & Electronics Ltd 永久磁石の製造方法
JPH01111304A (ja) * 1987-10-24 1989-04-28 Fuji Elelctrochem Co Ltd 永久磁石の製造方法

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JPS61260610A (ja) * 1985-05-15 1986-11-18 Seiko Instr & Electronics Ltd 永久磁石の製造方法
JPH01111304A (ja) * 1987-10-24 1989-04-28 Fuji Elelctrochem Co Ltd 永久磁石の製造方法

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