Eine kurze Erklärung & Wissenswertes zur Neodym-Magnet-Herstellung
Magnet Ratgeber

Die Neodym-Magnetherstellung und Besonderheiten dieser Supermagnete

Wenn man einmal von Elektromagneten absieht, sind Neodym-Magnete die stärksten der Welt. Ihre Haftkraft ist selbst bei kleinen Ausführungen sehr hoch und sollte nie unterschätzt werden. Ferritmagnete kommen nicht annähernd an diese Stärke heran. Aber was sind Neodym-Magnete und wie werden diese Supermagnete eigentlich hergestellt? Informationen dazu lesen Sie in diesem Ratgeber.

Wie werden Neodym-Magnete hergestellt?

Die Herstellung von starken Magneten aus Neodym erfolgt in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten. Sie bestehen, wie der Name schon sagt, unter anderem aus Neodym. Dieser Stoff gehört zu den sogenannten seltenen Erden und wird den Lanthanoiden zugeordnet. Das Metall kommt in der Natur nur in chemischen Verbindungen vor – meistens zusammen mit Mineralien. Um den Stoff zu fördern und von den anderen verbundenen Stoffen zu trennen, ist eine Extraktion – beispielsweise in einem Elektrolyseofen – notwendig. Das gewonnene Neodym stellt einen von drei Grundstoffen für die Neodym-Magnetherstellung dar.

Neodym-Magnetherstellung_DE

Im nächsten Schritt muss eine Legierung aus Neodym, Eisen und Bor hergestellt werden (chemisch: NdFeB). Die Stoffe werden abgewogen und anschließend in einen Vakuuminduktionsofen gegeben. Jeder Magnethersteller schwört auf seine eigene Rezeptur und mischt den Grundstoffen noch weitere Elemente wie beispielsweise Kobalt oder Kupfer bei. Mit diesen Zugaben können die Magnete am Ende zusätzliche Eigenschaften annehmen, wie zum Beispiel Korrosionsbeständigkeit. Im Ofen werden die gemischten Stoffe miteinander verschmolzen. Anschließend wird die entstandene Legierung in Formen gegeben. Je nach Zusammensetzung variiert die Qualität der Neodym-Magnete nach der Herstellung.

Die entstandenen Formen werden danach direkt wieder zermahlen bzw. versprödet und auf eine Körnergröße von ca. drei Mikrometern gebracht. Das feine Pulver ist dann bereits mehrere Male und mit verschiedenen Techniken gepresst und verdichtet worden. Am Ende bleibt der sogenannte Grünling übrig, welcher nur sehr gering magnetisch wirkt und eine spröde Konsistenz hat.

Der letzte Herstellungsschritt ist das Sintern. Bei diesem Prozess wird die Legierung sowohl unter hohem Druck als auch mit hohen Temperaturen verdichtet und gebrannt. Hierbei entsteht die finale Form der Magnete. Nach diesem Vorgang werden die Rohlinge schließlich noch langsam abgekühlt. Verschiedene chemische Reaktionen sorgen dafür, dass der Magnet aus einer speziellen Kristallstruktur besteht, die besonders fördernd für eine spätere Magnetisierung ist.

Die Oberflächenbehandlung macht aus einem Rohling einen Magneten

Die abgekühlten Magnete sind nach dem Sintern zwar technisch gesehen fertig, sie sehen aber noch nicht wirklich hochwertig aus. Es sind zwei weitere Schritte nötig, um die Oberflächen der Neodym-Magnete nach der Herstellung zu veredeln. Als erstes werden sie geschliffen, um raue Stellen und Unebenheiten zu beseitigen. Gemäß den vorgegebenen Toleranzen kann man das Material noch auf die gewünschte Größe bringen.

Hat der Magnet die richtigen Maße, müssen die Oberflächen mit einer Schutzschicht versiegelt werden. Für diesen Arbeitsschritt muss das Material gründlich gereinigt und trocken sein. Es gibt sehr viele verschiedene Magnetbeschichtungen für die Neodym-Magnet-Herstellung. Die häufigste genutzte Beschichtung ist eine Ni-Cu-Ni-Beschichtung, also eine Zusammensetzung aus Nickel-Kupfer-Nickel. Weitere mögliche Beschichtungen sind:

  • Vergoldung (Ni-Cu-Ni-Au)
  • Chrom (Ni-Cu-Ni-Cr)
  • Kupfer (Ni-Cu)
  • Epoxidharz (Ni-Cu-Ni-Epoxy)
  • Zink (Zn)

Jetzt fehlt nur noch das eigentliche Magnetisieren. Dieser Vorgang der Neodym-Magnet-Herstellung wird mit einer Magnetspule umgesetzt, deren Magnetkraft mindestens dreimal so hoch ist wie die gewünschte Stärke der neuen Magneten. Die Charge mit Magneten muss gut fixiert werden, bevor der Vorgang beginnt, weil diese sich nach der Magnetisierung sonst umgehend voneinander abstoßen bzw. anziehen. Die Spule gibt einen Magnetisierungsimpuls an die Rohmagneten ab, der eine Neuausrichtung der Kristalle in ihrem Inneren bewirkt. Ab diesem Zeitpunkt sind die Rohlinge dauerhaft magnetisiert.

Warum sind Neodym-Magnete so stark?

Neodym-Magnete werden auch oft als Supermagnete bezeichnet. Sie sind, im Vergleich zu Ferritmagneten, wesentlich stärker anziehend. Manche von ihnen halten das Sechshundertfache ihres Eigengewichts. Die Energiedichte wird in Kilojoule pro Kubikmeter (kJ/m3) angegeben. Um den Unterschied zwischen Ferrit- und Neodym-Magneten darzustellen, bietet sich ein Zahlenbeispiel an: Ferritmagnete haben normalerweise eine Energiedichte von ca. 30 kJ/m3. Neodym-Magnete hingegen haben eine fast zwanzigmal so hohe maximale Energiedichte, nämlich ca. 500 kJ/m3.

Magnetart
  Ferrit Neodym
Energiedichte 30 kJ/m³ 500 kJ/m³
Anwendungsbereich

icon_privatbereich
Privatbereich, Haushalt

icon_industrie_grau
Industrie

 

 

Anwendung finden diese meistens nicht im Privatbereich, sondern bevorzugt in der Industrie oder ähnlichen Arbeitsbereichen. Der Grund für ihre enorme Haftkraft liegt an der chemischen Verbindung und der Kristallstruktur. Diese hat eine große Anisotropie und dabei extrem hohe Koerzitivfeldstärken.

Wie gefährlich sind Supermagnete aus Neodym?

Die Anwendung von Neodym-Magneten sollte immer gut durchdacht sein. Ihre extrem hohe Haftkraft kann bei unvorsichtiger Handhabung zu starken Quetschungen, Prellungen oder sogar Knochenbrüchen führen. Oft haben die Metalle harte Kanten, die bei falscher Handhabung die Haut verletzten können. Deshalb sollten Sie bei sämtlichen Magnetanwendungen gepolsterte Handschuhe tragen.

Beim Zusammenführen zweier Magnete sollten Sie außerdem bedenken, dass sich diese ab einer gewissen Entfernung selbst anziehen und es zu unerwarteten Gefahrensituationen kommen kann. Die Neodym-Legierung ist in diesem Zustand spröde. Durch die hohen Kräfte können bei einem Aufprall des Materials Metallspäne von den Magneten absplittern und somit ebenfalls die Haut verletzen.