Magneten werden in vielen Branchen eingesetzt, von der Fertigung bis zum Ingenieurwesen, und müssen oft unter extremen Temperaturbedingungen arbeiten. Die Auswahl des richtigen Magneten für Hochtemperaturanwendungen ist entscheidend, um die beste Leistung und Haltbarkeit zu erzielen. In diesem Artikel betrachten wir, wie Temperatur Magneten beeinflusst, und erläutern die wichtigsten Arten hochtemperaturbeständiger Magneten, ihre Eigenschaften und typische Anwendungen.

 

Wie Temperatur die Magnetleistung beeinflusst

Bevor wir die Arten hochtemperaturbeständiger Magneten behandeln, sprechen wir darüber, wie die Umgebungstemperatur die magnetischen Eigenschaften beeinflusst. Im Allgemeinen verringert Hitze die Stärke eines Magneten, und Kälte erhöht seine Magnetkraft. Hochtemperaturumgebungen können dazu führen, dass Magneten einen Teil ihrer Magnetisierung dauerhaft verlieren, abhängig davon, wie weit die Betriebstemperatur über den Grenzen des Magneten liegt.

1) Maximale Betriebstemperatur vs. Curie-Temperatur:

Jeder Magnet hat eine maximale Betriebstemperatur, bei der er beginnt, seine magnetischen Eigenschaften zu verlieren. Überschreitet man diese Temperatur, tritt ein irreversibler Magnetverlust auf. Die Curie-Temperatur ist der Punkt, an dem ein Magnet seine gesamte Magnetisierung verliert. Beide Temperaturen sind bei verschiedenen Magnetarten und -qualitäten unterschiedlich.

2) Reversibler vs. Irreversibler Magnetverlust:

Wenn Sie einen Magneten über seine maximale Betriebstemperatur, aber nicht bis zur Curie-Temperatur erhitzen, kann es zu reversiblem Verlust kommen. Das bedeutet, die Magnetkraft kann nach Abkühlung wiederhergestellt werden. Wenn Sie ihn jedoch extremen Temperaturen über längere Zeit aussetzen oder auf die Curie-Temperatur bringen, tritt irreversibler Verlust auf. Das bedeutet, die Magnetisierung kehrt nicht zurück.

 

Häufige Arten hochtemperaturbeständiger Magneten

Hier sind die gängigsten hochtemperaturbeständigen Magneten, die Sie verwenden können. Jeder hat einzigartige Eigenschaften, die ihn für unterschiedliche Anwendungen geeignet machen.

  1. AlNiCo-Magnete (Aluminium-Nickel-Kobalt)

Maximale Betriebstemperatur: Bis zu 525°C

Curie-Temperatur:~850°C

AlNiCo-Magnete bestehen aus einer Legierung aus Aluminium, Nickel, Kobalt und Eisen. Sie können die höchsten Temperaturen aller kommerziellen Magneten aushalten, bis zu 525°C. Sie werden in Sensoren, Gitarren-Pickups und Hochtemperatur-Industrieanwendungen eingesetzt, weil sie thermisch sehr stabil sind. Obwohl sie in vielen Anwendungen durch leistungsstärkere Seltene-Erden-Magnete ersetzt wurden, verwenden Menschen in extrem heißen Umgebungen immer noch gerne AlNiCo-Magnete.

  1. Ferrit- (Keramik-)Magnete

Maximale Betriebstemperatur: Bis zu 250°C

Curie-Temperatur: ~450°C

Ferritmagnete, auch keramische Magnete genannt, bestehen hauptsächlich aus Eisenoxid und anderen metallischen Elementen. Obwohl sie eine niedrigere Temperaturgrenze als andere Hochtemperaturmagnete haben, sind sie kostengünstig und elektrisch isolierend. Sie werden in Transformatoren und Computerkabeln verwendet, da sie eine wirtschaftliche Lösung für Anwendungen sind, die 250°C nicht überschreiten.

  1. SmCo-Magnete (Samarium-Kobalt)

Maximale Betriebstemperatur: 310-400°C

Curie-Temperatur: ~700°C

Samarium-Kobalt (SmCo)-Magneten sind sehr langlebig, besitzen eine hohe magnetische Stärke und eine ausgezeichnete Temperaturbeständigkeit. Diese Magnete sind ideal für Hochtemperaturumgebungen, insbesondere in der Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilbau. Sie sind resistenter gegen Korrosion und Oxidation als Neodym-Magnete und verfügen über eine hervorragende Entmagnetisierungsbeständigkeit. Deshalb werden sie in Anwendungen mit hohen und niedrigen Temperaturextremen eingesetzt. 

  1. NdFeB-Magnete (Neodym-Eisen-Bor)

Maximale Betriebstemperatur: 80-200°C, abhängig von der Güte

Curie-Temperatur: 310-340°C

Neodym-Magnete sind die stärksten kommerziell erhältlichen Magnete hinsichtlich ihrer magnetischen Kraft. Ihre Hochtemperaturbeständigkeit ist jedoch niedriger als die von SmCo- und AlNiCo-Magneten. Neodym-Magnete haben verschiedene Güten, basierend darauf, wie viel Hitze sie aushalten:

M (80-100°C)

H (100-120°C)

SH (120-150°C)

UH (150-180°C)

EH (180-200°C)

In einer Hochtemperaturumgebung verlieren Neodym-Magnete bei jeder Erhöhung der Temperatur um 1°C 0,11% ihrer Magnetisierung. Dieser Verlust ist in der Regel reversibel, solange die maximale Temperatur nicht überschritten wird.

maximale Betriebstemperatur für verschiedene Magnete

Maximale Betriebstemperatur für AlNiCo-Magnet, Ferritmagnet, SmCo-Magnet, NdFeB-Magnet

 

Wichtige Faktoren, die die Magnetleistung bei hohen Temperaturen beeinflussen

Neben dem Magnettyp gibt es noch einige andere Aspekte, die bei der Leistung von Magneten bei hohen Temperaturen zu berücksichtigen sind:

Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit:

Magnete, die hohen Temperaturen und feuchten Bedingungen ausgesetzt sind, können schneller beschädigt werden. Neodym-Magnete beispielsweise korrodieren, weshalb sie in der Regel mit Nickel oder Epoxid beschichtet sind, um sie in solchen Umgebungen zu schützen.

Materialzusammensetzung:

Verschiedene Magnete bestehen aus unterschiedlichen Materialien und haben daher unterschiedliche Widerstandsfähigkeiten. Ferritmagnete sind beispielsweise keramisch, sehr hitzebeständig, aber spröde. Neodym-Magnete hingegen bestehen aus einer Metalllegierung und müssen beschichtet werden, um langlebig zu sein, insbesondere in feuchten oder korrosiven Umgebungen.

 

Hochtemperatur-Magnetanwendungen

Es gibt viele Branchen, in denen Sie Magnete benötigen, die hohe Temperaturen aushalten können, weil die Leistung auch bei Hitze konstant bleiben muss:

Luft- und Raumfahrt: Turbinenmotoren und andere Teile verwenden Hochtemperaturmagnete, bei denen die Temperatur hoch ist.

Automobil: Elektromotoren, Sensoren und andere Autoteile verwenden Magnete, die hohe Temperaturen aushalten können, weil der Motor und andere Teile heiß werden.

Fertigung und Technik: Hochtemperaturmagnete werden in industriellen Prozessen wie Schweißen oder Hochtemperatur-Bearbeitung eingesetzt. Sie behalten ihre Magnetkraft, obwohl die Temperatur schwankt.

Medizinische Geräte: Einige medizinische Geräte und Instrumente benötigen Magnete, die bei Sterilisations-Temperaturen funktionieren, die hoch sind.

 

Wie man Hochtemperaturmagnete auswählt

Der richtige Hochtemperaturmagnet für Ihre Anwendung hängt von Ihren spezifischen Betriebsbedingungen ab. Sie müssen die maximale Temperatur kennen, wie lange der Magnet dieser Temperatur ausgesetzt ist, und Umweltfaktoren wie Feuchtigkeit. AlNiCo-, Ferrit-, SmCo- und NdFeB-Magnete haben unterschiedliche Hitzebeständigkeitsniveaus. Jeder wird in verschiedenen kommerziellen und industriellen Anwendungen eingesetzt. Bevor Sie einen Magnet auswählen, müssen Sie die maximale Betriebstemperatur und die Curie-Temperatur des Magneten kennen.

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