Magnetwerkstoffe

NdFeB (Neodym, Eisen und Bor)
Die Vorteile eines NdFeB-Magneten sind:

  • Eine besonders hohe Energiedichte bei Raumtemperatur
  • Hohe Koerzitivfeldstärke
  • Extreme Stabilität gegenüber entmagnetisierenden Feldern

Die Nachteile eines NdFeB-Magneten sind:

  • Korrosionsanfälligkeit (Oberflächenbeschichtung als Korrosionsschutz beim Einsatz in feuchten und aggressiven Atmosphären nötig)
  • Eingeschränkte Temperaturstabilität
  • Hoher Temperatur-Koeffizient

Dieser jüngste industriell hergestellte Magnetwerkstoff hat inzwischen einen sehr hohen Marktanteil erreicht. Trotz seiner Nachteile hat er andere Magnetwerkstoffe in vielen Anwendungen ersetzt. Seit seiner Markteinführung in den1980ern ist sein Preis erheblich gefallen. So beträgt NdFeB nur noch 15 bis 20 Prozent seines Einführungspreises.

Die Herstellung eines NdFeB-Magneten erfolgt durch Verpressen von auf kleinste Korngrößen gemahlenen Pulver in einem dazugehörigen Presswerk. Dieses ist der Geometrie des fertigen Magneten angepasst. Je nach Serienstückzahlen sind die Werkzeuge ein- oder mehrfach ausgelegt. Während des Verdichtungsvorgangs wird durch ein Elektromagnetfeld die Vorzugsrichtung (Anisotropie) des Magneten eingestellt. Das Elektromagnetfeld kann sowohl waagerecht in Pressrichtung als auch senkrecht dazu wirken.


SmCo
(Samarium und Kobalt)
Ein ähnliches Herstellverfahren durchläuft ein Magnet mit einem anderen Magnetwerkstoff: SmCo.

Zu den Vorteilen des SmCo-Magneten gehören:

  • Zweitgrößte Energiedichte hinter dem NdFeB
  • Hohe Temperaturstabilität
  • Guter Temperatur-Koeffizient
  • Weitestgehend resistent gegen Feuchtigkeit -> kein Oberflächenschutz

Trotz seiner vielen Vorteile verliert der SmCo-Magnet in vielen Anwendungen an Bedeutung und wird durch NdFeB ersetzt.

AlNiCo (Aluminium, Nickel und Kobalt)
AlNiCo ist der älteste unter den verfügbaren Magnetwerkstoffen für Dauermagnete.

Die Stärken des AlNiCo-Magneten sind:

  • Ausgezeichneter Temperaturkoeffizient
  • Seine Einsatzfähigkeit bei Temperaturen von bis zu 550° C
  • Geeigneter Werkstoff für Messinstrumente und -geräte

Die Schwächen des AlNiCo-Magneten sind:

  • Sehr geringe Koerzitivfeldstärke
  • Beachtung bei der Dimensionierung
  • Leichte Entmagnetisierbarkeit durch Gegenfelder

Bei der Herstellung des AlNiCo-Magneten erfolgt sowohl sintertechnisch als auch gießtechnisch. Bei diesem Verfahren wird eine Legierungsschmelze bspw. in eine Sandform gegossen. Die Ausrichtung der Anisotropie (Vorzugsrichtung) eines AlNiCo-Magneten geschieht nach dem Sintern oder Gießen durch Einschaltung eines Magnetfeldes während der Wärmebehandlung im Anschluss.


Hartferrit
Hartferrit ist der preisgünstigste unter den Magnetwerkstoffen.

Die Eigenschaften dieses Magneten sind:

  • Einsatzfähigkeit, wo ein hohes Magnetfeld und/oder kleine Baugrößen nicht relevant sind
  • Temperaturbeständigkeit und Entmagnetisierungsstabilität im mittleren Bereich
  • Große Bedeutung bei Großserien

Bei der Herstellung des Magneten unterscheidet man zwischen zwei Verfahren: dem Nasspressverfahren und dem Trockenpressverfahren.

Während das Trockenpressverfahren dem Herstellverfahren des NdFeB-Magneten im Wesentlichen gleich, gibt es beim Nasspressverfahren Besonderheiten:

Hier wird das Legierungspulver mit Flüssigkeit zu einer Emulsion gemischt. Über Füllkanäle wird die Emulsion ins Presswerkzeug eingespritzt. Ein Teil davon wird beim anschließenden Verdichten unter Einschaltung eines Magnetfeldes zur Ausrichtung des Partikels abgesaugt. Die Presslinge müssen vor dem Sintern entweder an der Luft oder in Trockenöfen getrocknet werden. Dieses Verfahren wird zur Erzielung höherer magnetischer Eigenschaften angewendet.


Kunststoffgebundene Magnetwerkstoffe
Kunststoffgebundene Magnetwerkstoffe haben naturgemäß niedrigere magnetische Werte, dafür aber teilweise deutlich breitere Formgebungsmöglichkeiten.

Die Herstellung eines Magneten aus kunststoffgebundenen Magnetwerkstoffen erfolgt durch Formspritzen in entsprechend ausgelegte Spritzwerkzeuge. Dabei wird das Magnetpulver-Kunststoff-Gemisch erhitzt und in das Werkzeug eingespritzt. Nach der Entformung des Magneten ist dieser in der Regel fertig, wodurch eine Nachbearbeitung normalerweise nicht mehr erforderlich ist. Denn bei diesem Verfahren können recht enge Maßtoleranzen gewährleistet werden.

Magnetgummi
Magnetgummi stellt eine besondere Form der kunststoffgebundenen Magnetwerkstoffe dar. Es handelt sich dabei um flexibles Material in Form von Streifen oder Tafeln, welches leicht durch Schneiden oder Stanzen bearbeitet werden kann. Anwendung findet Magnetgummi in kleinen Elektromotoren oder in der Werbung.

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