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Hochenergie-Magnete

Das sind Dauermagnete aus der Gruppe der Seltenen Erden. Das hohe Energieprodukt von über 385 kJ/m³ oder 48 MGOe ermöglicht neue technische Lösungen. Es sind wesentliche Verkleinerungen von Magnetsystemen oder erheblich höhere magnetische Energien, bei gleicher Baugröße gegenüber den herkömmlichen Magnetwerkstoffen wie Bariumferrit oder AlNiCo, möglich geworden. Ein Vergleich zeigt: Bei gleichem Energieinhalt muß ein Bariumferrit-Magnet ein 6 x größeres Volumen haben. Um in 1 mm Entfernung von der Polfläche ein Feld von 100 mT (1000 Gauß) zu erzeugen, muß ein Bariumferrit-Magnet ca. 25 x größer sein als ein Samarium-Cobalt-Magnet.

Das Energieprodukt der neuen Neodymium-Eisen-Bor-Magnete ist nochmal ca. 70% höher als der im Beispiel genannten Samarium-Cobalt-Magnete.

Nachstehend ein Vergleich der Energieprodukte (B x H) max. einiger Magnetwerkstoffe:

Was sind "Seltene Erden"?
Die Seltenen Erden, auch die Lanthanide genannt, sind die 15 Elemente mit der Atomzahl 57 bis 71 im periodischen System der Elemente. Sie stellen ein siebentel aller Elemente dar, die in der Natur vorkommen. Die "Seltenen Erden" sind also keinesfalls selten. Von wirtschaftlicher Bedeutung sind z. B. Cerium (Ce) für die Glasherstellung oder Stahlproduktion. Lanthanium (La) für die Röntgenfilmherstellung und auch für die Herstellung von Katalysatoren für die Abgasreduzierung. Europium (Eu) für die Sichtbarmachung der roten Farbe in TV-Bildröhren. Samarium (Sm) und Neodymium (Nd) für die Herstellung von Magnetwerkstoffen mit höchstem Energieprodukt.
Samarium ist nur mit einem geringen Anteil in den Seltenen Erden enthalten. Die Aufarbeitung mit einem hohen Reinheitsgrad ist sehr aufwendig. Der Anteil von Neodymium in den Seltenen Erden ist höher.

Die aufwendige Verarbeitung bis zum fertigen Magnet bedingt einen höheren Preis der Magnete aus den Seltenen Erden gegenüber den herkömmlichen Dauermagnetwerkstoffen. Bei Samarium-Cobalt-Magneten ist außerdem noch der teure Werkstoff Cobalt (Co) enthalten.
Durch den höheren Preis sind bei großvolumigen Anwendungen meist preisliche Grenzen gesetzt.

Wie werden die Hochenergie-Magnete hergestellt?
Die Herstellung von SmCo- und NdFeB-Magneten erfoIgt durch Erschmelzen der Legierung. Danach werden die Materialblöcke zerbrochen und zu einem feinen Pulver gemahlen, im Magnetfeld gepreßt und anschließend gesintert.

Wir verarbeiten isostatisch gepreßte und dann gesinterte Rohblöcke in großen Dimensionen. Aus diesen Rohblöcken werden mit der Diamantsäge unter Wasser die Formmagnete zugeschnitten. Scheiben und Ringe werden ebenfalls mit Diamantwerkzeugen hergestellt. Für die Herstellung großer Stückzahlen wird das Pulver in Formen gepreßt und anschließend gesintert. Es sind nur einfache geometrische Formen herstellbar.

Die Magnetisierung
Nach der Formgebung erfolgt die Magnetisierung bis zur Sättigung. Dazu werden hohe magnetische Feldstärken benötigt. Zur Erzeugung dieser hohen Feldstärken werden aufgeladene Kondensator-Batterien in einer Luftspule impulsentladen. Der im Innenloch der niederohmigen Luftspule liegende Magnetkörper wird beim "Abschuß" der Impulsentladung durch das induzierte, starke Magnetfeld bis zur Sättigung magnetisiert. Grundsätzlich ist eine Magnetisierung nur in der bei der Herstellung eingeprägten Vorzugsrichtung möglich.
Wir liefern unsere Standardmagnete bis zur Sättigung magnetisiert. Auf Wunsch liefern wir auch im unmagnetisierten Zustand und übernehmen die spätere Magnetisierung im System.

Eigenschaften
SmCo-Magnete sind sehr hart und spröde. NdFeB-Magnete sind hart und weniger spröde. Die Magnete oxidieren in feuchter Atmosphäre; SmCo sehr gering, NdFeB stärker. Gegen Wasser sind SmCo-Magnete relativ beständig. NdFeB-Magnete oxidieren sehr stark und lösen sich im Wasser langsam auf.
NdFeB-Magnete werden durch galvanisches Verzinnen oder Vernickeln gegen Korrosion geschützt.
Bei radioaktiver Bestrahlung treten strukturelle Verluste auf. Dadurch werden die magnetischen Eigenschaften negativ verändert.