Neodym Magnet: Komplette Anleitung für Anfänger

Von der industriellen Revolution bis heute ist der Magnetismus eine wesentliche Kraft in der technologischen Entwicklung. Unter den verschiedenen Arten von Magneten zeichnen sich die Neodym Magnete durch ihre unglaubliche Kraft und Vielseitigkeit aus. Dieses kleine, aber leistungsstarke Gerät hat die Arbeitsweise zahlreicher Branchen verändert, von der Automobilindustrie über die Elektronik bis hin zur Medizin. Er hat sogar Einfluss auf Kunstbereiche wie den Modellbau, wo er unter anderem verwendet wird, um Basen für Miniaturen von Miniaturen auf bestimmten Oberflächen festzuhalten, Gliedmaßen von Miniaturen zu bewegen oder zerlegbare Dioramen zu erstellen.

In diesem Artikel werden wir uns eingehend damit befassen, was ein Neodym-Magnet ist, wie er hergestellt wird, welche verschiedenen Anwendungen er hat und alles, was Sie über seine Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten wissen müssen.

Was ist ein Neodym Magnet?

Ein Neodym Magnet, NdFeB Magnet oder Seltenerdmagnet​ ist eine Art von permanentem Supermagnete, der aus einer Legierung aus Neodym, Eisen und Bor (NdFeB) hergestellt wird. Er ist der stärkste kommerziell erhältliche Magnet und wird aufgrund seiner im Verhältnis zu seiner Größe außergewöhnlichen Magnetkraft in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Er wurde in den 1980er Jahren von General Motors und Sumitomo Special Metals entwickelt und hat seitdem die Magnetindustrie revolutioniert.

Er zeichnet sich durch seine hohe Remanenz und Koerzitivfeldstärke aus, was bedeutet, dass er seinen Magnetismus über lange Zeiträume beibehält und schwer entmagnetisiert werden kann. Aufgrund seiner Zerbrechlichkeit und Korrosionsanfälligkeit muss er jedoch mit Nickel, Zink oder Epoxid beschichtet werden, um seine Haltbarkeit zu verbessern. Er wird in Elektromotoren, Generatoren, Festplatten, medizinischen Geräten und vielem mehr verwendet.

Wie werden Neodym Magnete hergestellt?

Die Herstellung von Neodym Magnete ist ein komplexer Prozess, der mehrere Schritte umfasst. Zunächst werden die Ausgangsmaterialien (Neodym, Eisen und Bor) in genau festgelegten Anteilen gemischt, um die optimale Kombination zu erhalten, die dem zukünftigen Magneten die höchste Magnetisierung verleiht. Anschließend wird die entstandene Legierung in einem speziellen Ofen ohne Sauerstoff und mit einem Spezialgas abgekühlt, um eine Oxidation der Metalle zu verhindern. Wenn die Legierung abgekühlt und ausgehärtet ist, wird sie zu einem sehr feinen Pulver zermahlen, um sicherzustellen, dass sich die Elemente gleichmäßig verteilen und so eine bessere Struktur des Neodym Magneten entsteht. Anschließend wird sie in der Form, die dem Magneten seine Form geben wird, verdichtet. Zum Verdichten wird ein Magnetfeld in einer speziellen Presse verwendet. Dadurch wird er dichter, was bedeutet, dass sich in jedem Teil mehr Atome der drei Materialien befinden.

Anschließend werden alle diese Teile einem Sinterprozess unterzogen, d. h. sie werden fast bis zum Schmelzen erhitzt, wodurch die Partikel aneinander haften und das Produkt kompakter und widerstandsfähiger gegen Sintern und Hitze im Allgemeinen wird. Nun wird er einem Magnetisierungsprozess unterzogen, um seine magnetischen Eigenschaften zu aktivieren, indem die Magnete in ein sehr starkes externes Magnetfeld gebracht werden, das die Atome von Neodym, Eisen und Bor ausrichtet und einen Dauermagneten erzeugt. Die endgültige Stärke wird durch das verwendete Magnetfeld bestimmt.

Schließlich wird er mit einer Schicht aus Nickel, Zink, Chrom oder Epoxidharz geschützt, um zu verhindern, dass Wasser, Sauerstoff und andere Stoffe den Magneten angreifen oder anderweitig beschädigen.

Wofür werden die superstarken NdFeB-Magnete verwendet?

Neodym Magnete werden aufgrund ihrer extremen Stärke und Haltbarkeit in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Eine der häufigsten Anwendungen ist in Hochleistungs-Elektromotoren, wie sie in Elektrofahrzeugen, Drohnen und Industriemaschinen verwendet werden. Sie werden auch in Generatoren für erneuerbare Energien, fortschrittlichen elektronischen Geräten, in der Medizinindustrie, in Spielzeug oder in wissenschaftlichen Experimenten eingesetzt. Insbesondere werden sie verwendet in:

• Automobilindustrie: Er ist von wesentlicher Bedeutung für Sensoren, Elektromotoren, Generatoren und regenerative Bremssysteme in Hybrid- und Elektrofahrzeugen. Er wird auch in automatischen Türverriegelungen und Soundsystemen verwendet.

• Pumpen, Ventilatoren, Turbinen und Generatoren für erneuerbare Energien mit Windturbinen.

• Elektronische Geräte: In Festplatten, Mobiltelefonen, Kopfhörern, Lautsprechern, Mikrofonen und anderen Geräten. Der Neodym Magnet verbessert die Klangqualität und die Speicherkapazität.

• Beleuchtungssysteme: Wird verwendet, um Beleuchtungsplatten ohne Schrauben oder Klebstoffe zu befestigen und einzustellen. In LED-Lampen und Richtstrahlern ermöglicht er schnelle Änderungen der Ausrichtung und Montage.

• Metallindustrie: Er wird in Systemen zur Abscheidung von Metallpartikeln, als Lasthebemagnet zur Handhabung schwerer Teile und bei der Herstellung von Magnetwerkzeugen eingesetzt.

• Bauwesen: Im Bauwesen ermöglicht der Neodym Magnet die Befestigung von Metallplatten, die Nivellierung von Bauwerken und die präzise Ausrichtung von Fertigbauteilen.

• Medizinische Geräte: Er wird in der Magnetresonanztomographie (MRT), in Insulinpumpen und in Rehabilitationsgeräten verwendet und ermöglicht so modernere Diagnose- und Behandlungsmethoden.

• Magnetheber: Sie ermöglichen die Handhabung schwerer Lasten ohne physischen Kontakt, wodurch der Verschleiß verringert und die Effizienz in Lagerhäusern und Fabriken verbessert wird.

• Magnetische Levitation: Wird in Magnetschwebebahnen (Maglev) und in wissenschaftlichen Experimenten zur Entwicklung reibungsfreier Transportsysteme eingesetzt.

• Magnetmotoren: Sie finden sich in leistungsstarken, reibungsarmen Motoren, die in der Robotik, bei Elektrowerkzeugen und in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden.

• Lebensmittelindustrie: Der Magnet aus Neodym wird in Metalldetektoren und Magnetabscheidern verwendet, um Metallpartikel während der Verarbeitung aus Lebensmitteln zu entfernen und so die Lebensmittelsicherheit zu gewährleisten.

• Kunststoffindustrie: In dieser Industrie wird der Magnet aus Neodym in Magnetscheidern verwendet, die metallische Verunreinigungen aus recyceltem Kunststoff entfernen. Er ist auch nützlich in Formteilen und magnetischen Haltesystemen, um Fertigungsprozesse zu erleichtern.

• Möbelindustrie: Der Neodym Magnet wird in der Möbelindustrie verwendet, um Magnetverschlüsse für Schranktüren, Schubladen und Vitrinen herzustellen. Er wird auch in schraubenlosen Befestigungssystemen eingesetzt, die ein saubereres und minimalistischeres Design ermöglichen.

• Magnetfischen: Eine Freizeitbeschäftigung, bei der mit einem Magneten aus Neodym in Flüssen, Seen und Meeren nach versunkenen Metallgegenständen gefischt wird.

• Hobby und Modellbau: Neodym Magnete werden gerne beim Bau von Modellen, Actionfiguren, Miniaturzügen, RC-Karosserie-Magnete und anderen Projekten verwendet, um den Zusammenbau von Spielzeug-Sockeln oder Regimentsbases und anderen zerlegbaren Elementen zu erleichtern.

Warum sind Neodym Magnete so stark?

Die unglaubliche Stärke des Neodym Magneten beruht auf seiner atomaren Struktur und der Kombination einer bestimmten Menge an Neodym, Eisen und Bor. Dies ermöglicht eine starke Ausrichtung der magnetischen Dipole, wodurch ein extrem starkes Magnetfeld erzeugt wird. Darüber hinaus hat er eine hohe Remanenz, was bedeutet, dass er seinen Magnetismus über lange Zeiträume ohne externe Energiequelle beibehält.

Ein weiterer Schlüsselfaktor ist seine hohe Koerzitivfeldstärke, die es ihm ermöglicht,

Entmagnetisierung auch unter widrigen Bedingungen zu widerstehen. Seine Leistung übertrifft bei weitem die eines Permanentmagneten anderer Art, wie Ferrit oder Alnico, und macht ihn zur bevorzugten Wahl für Anwendungen, bei denen eine hohe Magnetkraft bei kompakter Größe erforderlich ist.

Wie lange hält ein neodym magnet?

Der Neodym Magnet kann unter geeigneten Bedingungen Jahrzehnte halten. Bei normalem Gebrauch verliert er in 100 Jahren weniger als 1 % seines Magnetismus, was ihn für die meisten Anwendungen praktisch dauerhaft macht. Seine Langlebigkeit hängt von Faktoren wie der Temperatur, der er ausgesetzt ist, der Feuchtigkeit und mechanischen Stößen ab, die ihn brechen können.

Wenn er jedoch hohen Temperaturen ausgesetzt wird, die über seinem Curie-Punkt liegen (je nach Grad etwa 310-400 °C), kann er seinen Magnetismus irreversibel verlieren. Er kann sich auch verschlechtern, wenn er nicht richtig beschichtet ist, da Feuchtigkeitseinwirkung zu Oxidation und struktureller Degradation führen kann.

Ist der Neodym Magnet sicher?

Der Neodym Magnet ist nicht giftig, kann aber bei unsachgemäßer Handhabung eine Gefahr darstellen. Aufgrund seiner starken Magnetkraft kann er die Haut einklemmen oder schwere Verletzungen verursachen. Wenn zwei dieser Teile zu nahe aneinander gebracht werden, können sie sich mit beträchtlicher Kraft anziehen und in scharfe Fragmente zerbrechen, die Verletzungen verursachen können.

Darüber hinaus gibt es sie in verschiedenen Größen, von einem Millimeter bis zu mehreren Zentimetern, wobei die häufigsten eine erhebliche Gefahr bei der Einnahme darstellen, insbesondere bei Kindern. Schluckt eine Person zwei oder mehr Magnete, können sie sich im Verdauungstrakt verbinden und schwere Darmverschlüsse oder -perforationen verursachen. Aus diesem Grund wurden einige dieser Produkte in vielen Ländern eingeschränkt oder reguliert.

Weitere häufig gestellte Fragen zum NdFeB-Supermagneten

• Woraus besteht der Neodym Magnet?

Normalerweise besteht er aus einer Mischung aus Neodym, Eisen und Bor, zu der eine abschließende Schicht aus einem anderen Element hinzugefügt wird, um ihn vor Korrosion und Oxidation zu schützen und ihn von Feuchtigkeit und Luftsauerstoff fernzuhalten.

• Oxidiert sich ein Neodym Magnet?

Ja, der Neodym Magnet ist sehr anfällig für Oxidation und Korrosion. Um dies zu verhindern, wird er in der Regel mit einer oder mehreren Schichten aus Nickel, Kupfer, Epoxidharz und anderen Komponenten beschichtet. Diese Beschichtung schützt ihn vor Oxidation und möglichen Stößen. Wenn er jedoch beschädigt oder abgenutzt ist, ist der Magnet ungeschützt und kann oxidieren.

• Kann der Neodym Magnet Mobiltelefone beschädigen?

Ja, er kann einige elektronische Bauteile, die empfindlich auf Magnetfelder reagieren, beeinträchtigen und die Ablesung des digitalen Kompasses und der Magnetsensoren des Telefons stören. Außerdem kann er andere Geräte beschädigen, die mit magnetischen Elementen funktionieren, wie Kreditkarten oder Festplatten, wenn er zu nahe an diese herangeführt wird.

• Darf der Neodym Magnet im Flugzeug mitgeführt werden?

Ja, aber mit Einschränkungen. Er unterliegt den IATA-Vorschriften, so dass er je nach Menge und Größe als Gefahrgut eingestuft werden kann. Er muss gemäß den Vorschriften dieser Verordnung verpackt werden, um Störungen der Navigationsinstrumente zu vermeiden. Es ist immer ratsam, sich vor dem Transport mit der Fluggesellschaft in Verbindung zu setzen.

• Lässt der Seltenerd Magnet mit der Zeit nach?

Er nutzt sich nicht ab, kann aber an Stärke verlieren, wenn er hohen Temperaturen ausgesetzt wird, starken Stößen ausgesetzt wird oder wenn die Schutzschicht beschädigt wird und er korrodiert.

• Ab welcher Temperatur verliert der Neodym Magnet seine Magnetkraft?

Ab 80 °C können einige Neodym Magnete beginnen, ihre Magnetkraft zu verlieren. Neodym-Scheiben und Magnetbänder verlieren ab 85 °C an Magnetkraft. Bei Temperaturen über 310-400 °C (je nach Typ) ist die Entmagnetisierung irreversibel. Ein Ferritmagnet hingegen hält Temperaturen von bis zu 250 °C stand, ohne dass sich der Magnetisierungsprozess umkehrt.

• Sind alle Magnete aus Neodym?

Nein, es gibt auch andere Arten wie Ferrit (Keramik), Alnico und Samarium-Kobalt:

• Ferrit-Magnet (Keramik). Sie bestehen aus Eisenoxiden und anderen Metallen. Sie sind weniger leistungsstark, aber wirtschaftlicher und korrosionsbeständiger, weshalb sie in Lautsprechern, Elektromotoren und Magnetschlössern verwendet werden.

• Alnico-Magnet. Diese Magnete werden aus Aluminium, Nickel und Kobalt hergestellt und sind extrem temperaturbeständig. Sie werden in Messinstrumenten, Sensoren und Industriemotoren verwendet.

• Samarium-Kobalt-Magnet. Dieser Supermagnete aus Seltenen Erden ähnelt dem Neodym Magneten, ist jedoch wärmeresistenter und korrosionsbeständiger. Sie werden in der Luft- und Raumfahrt, im Militär und in der Medizin eingesetzt, wo starke Magnete mit langer Lebensdauer benötigt werden.

• Flexible Magnete. Sie bestehen aus Kunststoff oder Gummi, die mit Ferritpulver gemischt sind, wodurch sie flexibel werden. Sie werden in Magnetetiketten, in der Werbung und in Kühlschrank-Magnetverschlüssen verwendet.

• Elektromagnetische Magnete. Im Gegensatz zu Permanentmagneten erzeugen sie nur dann ein Magnetfeld, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Sie werden in Industriekranen, Magnetschwebebahnen und medizinischen Geräten wie Kernspintomographen eingesetzt.

• Ist der Neodym Magnet leitfähig?

Ein Supermagnete NdFeB ist kein guter elektrischer Leiter, obwohl er aufgrund seines Metallgehalts eine gewisse Leitfähigkeit aufweist.

• Sind Neodym Magnete teuer?

Das hängt von ihrer Größe und Stärke ab, aber aufgrund der für ihre Herstellung verwendeten Materialien sind sie in der Regel teurer als Ferrit-Magnete. Die kleinsten Magnete können nur wenige Cent pro Stück kosten (sie werden in der Regel in Packungen verkauft), die größten Hunderte von Euro.

• Sind Neodym Magnete lebensmittelecht?

Nein, ein Supermagnet NdFeB gilt nicht als lebensmittelecht, da er bei Beschädigung der Beschichtung Schwermetallpartikel freisetzen kann und somit nicht für den direkten Kontakt mit Lebensmitteln geeignet ist. Für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie wird ein Supermagnet aus NdFeB mit speziellen Beschichtungen empfohlen, die für den Kontakt mit Lebensmitteln zugelassen sind, wie z. B. Edelstahl in Lebensmittelqualität, der Sicherheit gewährleistet und Kontaminationen verhindert.

• Ist der Neodym Magnet illegal?

Nein, obwohl in einigen Ländern der Verkauf geregelt ist, um Unfälle zu vermeiden, insbesondere bei Kinderspielzeug. Ist er dauerhaft? Ja, NdFeB ist ein Permanentmagnet, das heißt, er behält seinen Magnetismus unter normalen Gebrauchsbedingungen unbegrenzt bei. Er kann nur dann seine Kraft verlieren, wenn er hohen Temperaturen, starken Stößen oder einer absichtlichen Entmagnetisierung durch ein entgegengesetztes Magnetfeld ausgesetzt wird.

• Ist ein NdFeB Magnet radioaktiv?

Nein, er ist nicht radioaktiv. Obwohl es sich um ein Seltenerdmaterial handelt, gibt es keine Strahlung ab und ist sicher für den Einsatz in Industrie, Medizin und Haushalt.

• Ist der Neodym Magnet der stärkste?

Ja, er ist der stärkste im Handel erhältliche Magnet. Sie können ihre Wirksamkeit nur verlieren, wenn sie hohen Temperaturen, starken Stößen oder einer Umkehrung des beabsichtigten Magnetisierungsprozess durch ein entgegengesetztes Magnetfeld ausgesetzt werden.

• Kann er gebohrt werden?

Es wird nicht empfohlen, den Neodym Magneten zu bohren oder zu sägen, da er zerbrechlich ist und während des Vorgangs leicht zerbrechen sowie einen Teil seiner Schutzschicht verlieren kann. Darüber hinaus kann die durch das Bohren erzeugte Wärme den Magneten entmagnetisieren, und bei diesem Vorgang würde brennbarer Staub entstehen. Ebenso kann er nicht geschweißt werden, da die extreme Hitze des Schweißens ihn entmagnetisieren und seine Struktur beschädigen kann.

• Kann der Neodym Magnet Münzen anziehen?

Er kann nur Münzen anziehen, die ferromagnetische Metalle wie Eisen oder Nickel enthalten. Viele Münzen bestehen aus anderen nichtmagnetischen Metallen wie Kupfer oder Aluminium.

• Kann ein Supermagnete NdFeB Sicherheitsetiketten entfernen?

Einige Sicherheitsetiketten verwenden magnetische Mechanismen, sodass sie tatsächlich beeinträchtigt werden können. Die Manipulation von Sicherheitsetiketten ohne Genehmigung ist jedoch illegal.

• Ist er leicht zerbrechlich?

Ja, trotz seiner starken Magnetkraft ist der Neodym-Eisen-Bor-Magnet zerbrechlich und kann zerbrechen oder splittern, wenn er auf eine harte Oberfläche geschlagen oder fallen gelassen wird.

• Hat er einen Norden und einen Süden?

Ja, wie jeder Magnet hat auch der Neodym Magnet einen Nord- und einen Südpol. Die Ausrichtung dieser Pole bestimmt, wie er mit anderen Magneten und Magnetfeldern interagiert. Daher stoßen sie sich auch gegenseitig ab, wenn sie mit dem gleichen Pol (Nord mit Nord oder Süd mit Süd) konfrontiert werden, was auf die Natur der Magnetfelder zurückzuführen ist.

• Womit kann der Neodym Magnet verklebt werden?

Es wird empfohlen, starke Klebstoffe wie Epoxid- oder Cyanoacrylatkleber zu verwenden. Vor dem Aufkleben auf eine Oberfläche ist es wichtig, sicherzustellen, dass diese trocken und sauber ist, um eine dauerhafte Haftung zu erreichen.

• Wie viel Gewicht kann der Neodym Magnet tragen?

Das hängt von der Größe und Güte des Magneten ab. Einige können ein paar Gramm tragen, während die größeren Dutzende oder sogar Hunderte von Kilogramm heben können.

Einer der deutlichsten Indikatoren für die Stärke eines Magneten ist sein Grad, der die Kraft angibt, die sein Magnetfeld erzeugen kann. Diese Klassifizierung wird mit einem „N“ dargestellt, gefolgt von einer Zahl (z. B. N35, N42, N52). Die Zahl bezieht sich auf das „maximale Energieprodukt“ des Stücks, gemessen in Mega-Gauss-Oersted (MGOe). Je höher die Zahl, desto stärker ist der Neodym Magnet. Ein N42 ist beispielsweise stärker als ein N35. Es gibt eine Tabelle mit standardisierten Werten für jeden Magnetgrad, in der die Zahlenwerte für Remanenz (Mr), Koerzitivfeldstärke (Hci) und maximales Energieprodukt (BHmax) angegeben sind. Derzeit wird die höchste Güteklasse N35 hergestellt, die gängigsten sind N35, N38, N40, N42, N45, N48, N50 und N52.

Obwohl andere Güten auf dem Markt nicht üblich sind, gibt es maßgeschneiderte Neodym Magnete, die jedoch in der Regel komplexere und kostspieligere Herstellungsverfahren erfordern. Darüber hinaus ist zu beachten, dass Größe und Form Faktoren sind, die ihre Stärke beeinflussen. Je nach Herstellungsart und verwendeten Produkten können sie auch eine höhere oder geringere Hitzebeständigkeit aufweisen, was für verschiedene Branchen ein wichtiger Faktor ist.