4 Hersteller von Ferrit-Magnete im Jahr 2024

Was ist ein Ferrit-Magnet?

Ferrit-Magnet werden hauptsächlich aus Eisenoxid in Verbindung mit Kobalt, Nickel und Mangan hergestellt. Die Summenformel lautet MFe2O4 (M = Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, Cd, usw.).

Das Verbundmetall M wird von zweiwertigen Kationen dominiert, und Fe3O4, wobei M = Fe ist, ist schwarz und ein bekannter Rohstoff namens Magnetit. Es gibt auch andere Verbindungen, bei denen das Verbundmetall M aus 1-, 3- oder sogar vierwertigen Kationen besteht, die Ferrit genannt werden.

Bei der Herstellung wird pulverförmiges Ferrit gepresst und bei hohen Temperaturen gebrannt. Es handelt sich auch um eine Art Keramik. Es kann aus Eisenoxid Fe2O4 synthetisiert werden und ist daher kostengünstig.

Er lässt sich leicht in jede beliebige Form bringen, ist einfach zu verarbeiten und ist aufgrund seiner chemischen Stabilität resistent gegen Rost und Chemikalien.

Anwendungen von Ferrit-Magneten

Ferrit-Magnete können in zwei Arten von Anwendungen unterteilt werden: Hartferrit und Weichferrit.

1. Hartferrit

Hartferrit ist ein Ferrit-Magnet, der permanent wird, sobald er an einem starken Magneten befestigt wird (durch Anlegen eines starken Magnetfeldes). Sie machen den Großteil der im Alltag vorkommenden Magnete aus, wobei U-förmige Magnete ein typisches Beispiel sind.

Weitere Anwendungen sind kleine Motoren, Lautsprecher, Kopfhörer und Kassettenbänder.

2. Weichferrit

Weichferrite sind Ferrit-Magnete, die zu Magneten werden, wenn sie mit einem Magnetfeld in Berührung kommen und nicht mehr zu Magneten werden, wenn sie aus dem Feld entfernt werden. Sie werden häufig als Magnetkern verwendet und eignen sich für Anwendungen in Transformatoren und Spulen.

Einfache konkrete Beispiele werden in Radios, Fernsehern, Spielkonsolen, Autos, Computern, Mikrowellenherden, Staubsaugern und Kühlschränken verwendet.

Funktionsweise der Ferrit-Magneten

Die magnetischen Eigenschaften von Ferrit-Magneten unterscheiden sich zwischen Hart- und Weichferriten. Zunächst werden die magnetischen Eigenschaften erklärt.

1. Magnetische Eigenschaften

• Ferromagnetisch: Ein Material, bei dem das magnetische Moment (Vektorgröße, die die Stärke und Ausrichtung des Magneten angibt) ohne Anlegen eines Magnetfeldes ausgerichtet ist, wird als ferromagnetisches Material bezeichnet.
• Ferromagnetische Stoffe: Ein Stoff ist ferrimagnetisch, wenn die magnetischen Momente benachbarter Atome entgegengesetzt gerichtet, aber unterschiedlich groß sind, sodass der Stoff als Ganzes magnetisiert ist. Alle Ferrit-Magnete sind ferrimagnetisch.
• Paramagnetisch: Ein Material, dessen magnetisches Moment in Abwesenheit eines Magnetfeldes in verschiedene Richtungen ausgerichtet ist, dessen magnetisches Moment sich jedoch ausrichtet, wenn ein Magnetfeld angelegt wird, wird als paramagnetisches Material bezeichnet.

Die Sättigungsmagnetisierung ist die maximale Magnetisierung, bei der die Magnetisierung eines Materials nicht zunimmt, wenn das Magnetfeld erhöht wird. Die Curie-Temperatur ist die Temperatur, bei der das Material von ferromagnetisch zu paramagnetisch wechselt.

2. Hartferrit

Hartferrite sind ferromagnetische Werkstoffe und Dauermagnete. Je nach Ausrichtung der magnetischen Pole der Moleküle lassen sich Hartferrite in zwei Typen einteilen: isotrope Magnete und anisotrope Magnete.

• Isotrope Magnete: Das magnetische Moment ist in verschiedene Richtungen ausgerichtet. Da die magnetische Ausrichtung nicht einheitlich ist, kann der Magnet aus jeder Richtung magnetisiert werden, aber die Magnetkraft ist schwächer.
• Anisotrope Magnete: Die Ausrichtung des magnetischen Moments der Moleküle ist gleichmäßig, sodass sie richtungsabhängig sind, aber eine starke Magnetkraft erzeugen können. Sie werden hergestellt, indem die magnetischen Pole der einzelnen Ferritmoleküle durch Anlegen eines Magnetfeldes während des Härtens ausgerichtet werden.

3. Weichferrit

Weichferrite sind nur so lange magnetisch, wie ein äußeres Magnetfeld angelegt wird. Im Vergleich zu Hartferriten ist das Magnetfeld kleiner, aber sie haben hervorragende magnetische Eigenschaften über einen großen Frequenzbereich.

So haben z. B. solche mit spinellartiger Kristallstruktur eine hohe magnetische Permeabilität (Grad der Magnetisierung des Materials) über einen großen Frequenzbereich. Der Granattyp hat die Eigenschaft, dass Einkristalle im Mikrowellenfrequenzbereich nicht so leicht brechen.

Vergleich mit Alnico-Magneten

Alnico-Magnete werden durch Zugabe von Zusatzelementen wie Aluminium (Al), Nickel (Ni) und Kobalt (Co) zu Eisen im Gießverfahren oder durch Sintern des Pulvers hergestellt.

Alnico-Magnete zeichnen sich durch eine extrem hohe Curie-Temperatur (die Temperatur, bei der sie aufhören, Dauermagnete zu sein) von 860 °C aus, was bedeutet, dass sie in Hochtemperaturumgebungen eingesetzt werden können. Bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 400 °C können sie fast ihre ursprüngliche Magnetkraft wiedererlangen, wenn sie auf Raumtemperatur zurückkehren. Die im Gussverfahren hergestellten Magnete haben außerdem eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit.

Zu den Anwendungen für Alnico-Magnete gehören Elektromotoren, Sensoren, Lautsprecher und magnetische Tonabnehmer in E-Gitarren.

Unterschiede zu Ferrit-Magneten

Ferrit-Magnete bestehen hauptsächlich aus Eisenoxid, während Alnico-Magnete hauptsächlich aus Eisen mit Zusatz von Aluminium, Nickel und Kobalt hergestellt werden. Die Magnetkraft von Alnico-Magneten ist gering und lässt sich leicht entmagnetisieren.

Eine Einschränkung besteht darin, dass sie eine lange Form haben müssen, da ein großer Abstand zwischen den Polen erforderlich ist. Außerdem ist die Versorgung mit dem Rohstoff Kobalt unbeständig und teuer, sodass Ferrit-Magnete billiger sind.

Vergleich mit Samarium-Kobalt-Magneten

Samarium-Kobalt-Magnete sind Seltenerdmagnete, die aus Samarium (Sm) und Kobalt (Co) bestehen. Sie werden je nach Zusammensetzungsverhältnis in zwei Typen unterteilt, SmCo5 (1-5-Serie) und Sm2Co17 (2-17-Serie), wobei die 1-5-Serie, die weniger Samarium enthält, derzeit am häufigsten verwendet wird.

Samarium-Kobalt-Magnete zeichnen sich durch eine hohe Curie-Temperatur von maximal etwa 800 °C aus. Aufgrund ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit können sie ohne Oberflächenbehandlung verwendet werden und zeichnen sich außerdem durch ihre hochselektive Form aus. Die magnetischen Eigenschaften sind höher als die von Ferrit-Magneten und liegen an zweiter Stelle nach denen von Neodym-Magneten.

Unterschiede zu Ferrit-Magneten

Da sie in Umgebungen bis zu 350 °C eingesetzt werden können, werden sie in platzsparenden Hochtemperaturumgebungen verwendet, in denen höhere Magnetkräfte als bei Ferrit-Magneten erforderlich sind. Andererseits hat ihre geringe Festigkeit den Nachteil, dass sie anfällig für Risse und Abplatzungen sind. Die Rohstoffe Samarium und Kobalt sind beide selten und daher im Vergleich zu Ferrit-Magneten sehr teuer.

Vergleich mit Neodym-Magneten

Neodym-Magnete bestehen hauptsächlich aus Neodym (Nd), Eisen (Fe) und Bor (B). Neodym-Magnete zeichnen sich durch ihre leichte Oxidierbarkeit und hohe Wärmeabhängigkeit aus.

Wegen ihrer Oxidationsanfälligkeit werden sie vor der Verwendung an der Oberfläche vernickelt. Sie werden in der Regel bei Temperaturen unter 80 °C eingesetzt. Aufgrund ihrer relativ hohen Festigkeit sind sie auch resistent gegen Rissbildung und Abplatzungen.

Unterschiede zu Ferrit-Magneten

Im Vergleich zu Ferrit-Magneten sind die magnetischen Eigenschaften sehr hoch: Die Magnetkraft-Retention ist etwa viermal höher und das maximale Energieprodukt ist zehnmal höher. Sie sind teurer als Ferrit-Magnete, aber preiswerter als Samarium-Kobalt-Magnete.