Skip to main content

Magnetische und physikalische Eigenschaften

Magnetische und physikalische Eigenschaften

Worin sich Neodym-Magneten von Hartferrit, Samarium-Cobalt-Magnet oder AlNiCo unterscheiden und welche Vor- und Nachteile kunststoffgebundene Materialien gegenüber klassischen Rohmagneten aufweisen, soll im Folgenden dargestellt werden. Jedes Material liegt in verschiedenen Mischungen, Legierungen bzw. Verbindungen vor, die sich jeweils in ihren Eigenschaften unterscheiden. Zur Vereinfachung betrachten wir je einen Typ eines Werkstoffes.

Die Remanenz Br eines Magnetwerkstoffes gilt als das Maß für die „Stärke“ eines Magnetwerkstoffes. Sie beschreibt die magnetische Flussdichte, die ein Material nach Entfernen eines äußeren Magnetfeldes beibehält. Sie ist proportional zur Magnetisierung. Je höher der Wert ist, desto „stärker“ sind Magnete.

Die Koerzitivfeldstärke Hc beschreibt die Widerstandsfähigkeit eines Werkstoffes gegen äußere Magnetfelder. Je höher die Koerzitivfeldstärke ist, desto schwieriger lässt sich ein Magnet durch Gegenfelder entmagnetisieren. Dabei unterscheidet man zwischen HcB und HcJ.

HcB ist das Magnetfeld, das angelegt werden muss, damit der Magnet unter Einfluss des Gegenfeldes keine Magnetisierung mehr aufweist. Bei Entfernung des Feldes weist der Magnet weiter magnetische Eigenschaften auf. HcJ hingegen ist das Magnetfeld, bei dem der Magnet nach dem Entfernen des Gegenfeldes unmagnetisch ist.

Die Energiedichte (BxH)max drückt aus, welche magnetische Energie in einem magnetischen Stoff gespeichert werden kann. (BxH)max ist das Produkt aus B, der magnetischen Flussdichte und magnetischen Feldstärke eines äußeren Magnetfeldes. Dabei muss zur Ermittlung beider Werte die Hilfe einer Hysteresekurve herangezogen werden, denn die Energiedichte ergibt sich aus dem größtmöglich Quadrat, das unter der Hysterese im 2. Quadranten (rechtsoben) liegt (siehe Kapitel Magnetisierungskurve).

Tmax ist die maximale Arbeitstemperatur eines Werkstoffes. Wird ein Magnet über diese Temperatur erwärmt, so verliert er einen Teil seiner Magnetisierung irreversibel. Auch nach Abkühlung erreicht er nicht mehr dieselbe Magnetisierung, wie vor der Erwärmung.

Der Temperaturkoeffizient Tk gibt an, wie stark sich die Remanenz Br bei Erhöhung der Temperatur pro °C verändert.

Bei der Magnetisierbarkeit unterscheiden sich die Werkstoffe hinsichtlich ihrer Magnetisierungsrichtung und Multipolarität.

Die Bauform von gesinterten Werkstoffe (z.B. NdFeB oder HF) begrenzt sich auf Blöcke, Zylinder und Ringe. Spritzgepresste Materialien auf Kunststoff-Basis (z.B. Neoplast) lassen sich in komplexen Bauteilen herstellen.

Hinsichtlich der mechanischen Belastbarkeit unterscheiden sich brüchige Werkstoffe wie HF und SmCo deutlich von elastischen Magnetgummis und druckresistenten kunststoffgebundenen Magnetwerkstoffen.

Das Korrosionsverhalten unterscheidet sich ebenfalls von Werkstoff zu Werkstoff. Hartferrit rostet als Oxid nicht, Neodym-Magnete sind hingegen anfällig bei feuchten Umgebungen. Verschiedene Beschichtungen stehen den Magnetwerkstoffen unterstützend zur Verfügung. Die gängigsten Beschichtungen sind Nickel, Epoxid und Zink.