Was ist ein Permanentmagnet und welche Kategorien gibt es?

Ein Permanentmagnet, auch Hartmagnet genannt, ist ein Material, das nach der Magnetisierung seine magnetischen Eigenschaften über einen langen Zeitraum beibehalten kann. Diese Fähigkeit, ein konstantes Magnetfeld aufrechtzuerhalten, beruht auf Weichmagneten, die ihren Magnetismus verlieren, wenn das äußere Magnetfeld entfernt wird. Permanentmagnete kommen in der Natur vor, beispielsweise in Magnetit (eine Art Eisenoxid), oder können künstlich hergestellt werden. Diese Magnete werden häufig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, darunter in der Elektronik, der Elektrotechnik, im Maschinenbau, im Transportwesen, im Gesundheitswesen und in Produkten des täglichen Lebens.

Permanentmagnete zeichnen sich durch ihre große Hystereseschleife, hohe Koerzitivfeldstärke und hohe Remanenz aus. Sie arbeiten im zweiten Quadranten der Entmagnetisierungskurve, nachdem sie gesättigt und magnetisch aufgeladen sind. Um eine maximale gespeicherte magnetische Energie und einen stabilen Magnetismus zu gewährleisten, sollten Permanentmagnete eine möglichst hohe Koerzitivfeldstärke (Hc), Remanenz (Br) und ein maximales Energieprodukt ((BH)m) aufweisen.

Permanentmagnete können aufgrund ihrer Materialzusammensetzung in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden: permanentmagnetische Legierungsmaterialien und permanentmagnetische Ferritmaterialien.

Zu den permanentmagnetischen Legierungsmaterialien gehören:

1. Seltenerd-Permanent-Neodym-Magnete (z. B. Nd2Fe14B oder Neodym-Magnete : Diese gehören zu den stärksten Magneten, die im Handel erhältlich sind. Sie haben extrem hohe magnetische Eigenschaften mit einem maximalen Energieprodukt (BHmax), das mehr als zehnmal höher ist als das von Ferrit. NdFeB-Magnete können je nach Produktionsprozess weiter in gebundenes NdFeB, gesintertes NdFeB und spritzgegossenes NdFeB unterteilt werden. Verbundmagnete aus NdFeB werden durch Mischen von NdFeB-Pulver mit Bindemitteln wie Harz, Kunststoff oder Metallen mit niedrigem Schmelzpunkt hergestellt und anschließend durch Komprimieren, Extrudieren oder Spritzgießen geformt. Gesinterte NdFeB-Magnete werden durch Luftstrahlmahlen und Sintern hergestellt, was zu einer hohen Koerzitivfeldstärke und hervorragenden mechanischen Eigenschaften führt. Spritzgegossene NdFeB-Magnete bieten eine hohe Präzision und können problemlos in komplexe Formen gebracht werden.

2. Samarium-Kobalt (SmCo): SmCo-Magnete werden aufgrund ihrer Zusammensetzung in SmCo5 und Sm2Co17 unterteilt. Als Seltenerd-Permanentmagnet der zweiten Generation weist SmCo nicht nur ein hohes maximales Energieprodukt (14–28 MGOe) und eine zuverlässige Koerzitivfeldstärke auf, sondern weist auch gute Temperatureigenschaften auf. Im Vergleich zu NdFeB ist SmCo besser für Hochtemperaturanwendungen (über 200 °C) geeignet.

3. Aluminium-Nickel-Kobalt (AlNiCo): AlNiCo ist eine Legierung aus Aluminium, Nickel, Kobalt, Eisen und anderen Spurenmetallelementen. Es kann durch Sinter- oder Gussverfahren hergestellt werden, was die Herstellung verschiedener Größen und Formen ermöglicht. Gegossene AlNiCo-Permanentmagnete haben den niedrigsten reversiblen Temperaturkoeffizienten und können bei Temperaturen von bis zu über 600 °C betrieben werden.

Permanentmagnetische Ferritmaterialien (Ferrit): Ferritmagnete werden hauptsächlich aus Rohstoffen wie BaFe12O19 und SrFe12O19 durch Keramikverarbeitung hergestellt. Sie sind hart und spröde, haben eine gute Temperaturbeständigkeit und sind kostengünstig, was sie zu den am häufigsten verwendeten Permanentmagneten macht.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Permanentmagnete aufgrund ihrer Fähigkeit, den Magnetismus über einen längeren Zeitraum beizubehalten, in zahlreichen Anwendungen eine entscheidende Rolle spielen. Ihre vielfältigen Materialzusammensetzungen und Herstellungsverfahren bieten eine Reihe von Eigenschaften, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind.