NdFeB

  Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) ist ein Magnetwerkstoff.

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Aus Neodym, Eisen und Bor in der Zusammensetzung Nd₂Fe₁₄B besteht der Werkstoff, aus dem gleichnamige Dauermagnete hergestellt werden. NdFeB-Magnete besitzen herausragende Eigenschaften als Dauermagnete: (Angaben bei Raumtemperatur)

• höchstes maximales Energieprodukt mit (BH)_max = 512 kJ/m³
• Sättigungsmagnetisierung J_S = 1,61 T
• hohe Koerzitivfeldstärken jHc von 870 bis 2750 kA / m (je nach Mikrostruktur/Herstellungsprozess)
• Curietemperatur T_C = 583 K

NdFeB verdankt, ähnlich SmCo-Magneten, seine hervorragenden Eigenschaften der Kombination des Seltenerden-Elementes Neodym mit Eisen. Dauermagnetische Werkstoffe sollen neben einer hohen spontanen Polarisation (Eisen) eine große uniaxiale Anisotropie besitzen. Damit bezeichnet man eine magnetische Vorzugsrichtung ("leichte Richtung"), die bei Dauermagneten auf Seltenerden-Basis durch die Kristallstruktur und Elektronenstruktur bestimmt ist. NdFeB besitzt eine hohe Kristallanisotropie, da die "magnetische" 4f-Schale durch die äußeren 5s²5p⁶-Schalen vom Ligandenfeld des Kristalls abgeschirmt wird und so das Bahnmoment der Schale voll wirksam bleibt. Durch die Spin-Bahn-Kopplung sind die Spins an das anisotrope Kristallfeld gekoppelt, und ein Verdrehen der Spins und damit der magnetischen Momente aus der leichten Richtung ist mit Energieaufwand verbunden.

NdFeB-Magnete werden heute überall dort eingesetzt, wo man starke Magnetfelder bei kleinem Volumen braucht. Allerdings sind sie deutlich teurer als die schwächeren Ferritmagnete. Sie haben mittlerweile auch die eher veralteten und leicht zu entmagnetisierenden AlNiCo-Magnete praktisch verdrängt.

Allerdings zersetzen sie sich bei Kontakt mit Luft (Sauerstoff), sodass sie mit einer wirksamen Schutzschicht (z.B. Nickel) überzogen sein müssen.

Ein weiterer Nachteil war lange Zeit die relativ niedrige Curietemperatur, die den Einsatz in Hochtemperaturbereichen verhindert. Dort greift man meist auf SmCo-Magnete zurück, die ähnlich gute Eigenschaften bei deutlich höherer Curietemperatur haben. Durch neuere Entwicklungen für Umgebungstemperaturen bis 200 °C stoßen NdFeB auch in den angestammten Bereich der teureren SmCo-Magnete vor.

Große Neodymmagnete haben Ausmaße von 60 x 60 x 30 mm und eine Haltekraft von über 1000 N. Das entspricht ungefähr 102 Kilogramm.

Auch in der Automobilindustrie werden mittlerweile NdFeB-Magnete eingesetzt. Dort kommen besonders kunststoffgebundene Magnete zum Einsatz. Dabei ist man in der Formgebung der Magnete etwas flexibler und kann auf einen zusätzlichen Oberflächenschutz verzichten. Meist greift man dabei auf ein Spritzgussverfahren zurück; bei besonders hohen Energiedichten werden Presstechniken, die einen höheren NdFeB-Anteil zulassen, verwendet.