Maximale gebruikstemperatuur

Ferromagnetische materialen worden in een extern magnetisch veld gemagnetiseerd. Wanneer het externe veld wordt uitgeschakeld, blijft er een remanentie achter. Het materiaal blijft dus magnetisch en kan zelf als magneet worden gebruikt. De remanentie neemt echter af bij hoge temperaturen. De magnetisering verdwijnt. Elke magneet heeft een maximale gebruikstemperatuur die is vastgesteld om ontmagnetisering te voorkomen. Boven deze temperatuur, die afhankelijk is van het materiaal van de magneet, kan ontmagnetisering optreden. Het materiaal moet dan afkoelen en opnieuw gemagnetiseerd worden.

Fysische achtergronden

Om dit effect te begrijpen, moet men de fysische achtergrond van de remanentie beschouwen. Remanentie kan gemakkelijk worden begrepen wanneer men de magnetisering op microscopisch niveau van de afzonderlijke atomen bekijkt.

In ferromagnetische materialen is er bij elk atoom een magnetisch moment, veroorzaakt door de elektronspin van een ongepaard elektron. Dit magnetische moment werkt zelf als een kleine magneet met een noord- en een zuidpool. Door een extern magnetisch veld werkt er nu een kracht op de magnetische momenten van alle elektronspins, die de spins draaiend en parallel aan het externe magnetisch veld richt. Zodra de magnetische momenten eenmaal zijn uitgelijnd, leidt dit in ferromagnetische materialen tot een stabilisatie van deze uitlijning door de uitwisselingsinteractie tussen de elektronspins.

De uitwisselingsinteractie zorgt ervoor dat het energetisch voordeliger is wanneer alle elektronspins parallel staan. Deze interactie heeft echter slechts een beperkte sterkte. De elektronen zelf zijn beweeglijk en door externe invloeden kan de uitlijning van de elektronspins worden veranderd.

Demagnetisatie van magneten

Zoals alle elektronspins werden uitgelijnd door een extern magnetisch veld, is het ook denkbaar om de elektronspins weer te vermengen als het systeem zo sterk wordt verstoord dat de uitwisselingsinteractie tussen de elektronspins wordt overwonnen. Dit kan worden bereikt door een extern magnetisch veld dat tegengesteld is aan het magnetische veld van de elektronspins. Door harde mechanische schokken kan het materiaal ook worden gedemagnetiseerd, omdat de uitlijning van de elektronspins dan mechanisch wordt verstoord.

Een derde mogelijkheid om de remanentie op te heffen is door gemagnetiseerd materiaal te verwarmen. De temperatuur van een vaste stof wordt bepaald door de bewegingsenergie van de individuele atomen. Door een ferromagneet te verwarmen, neemt ook de beweging van de elektronspins toe. Met de stijgende bewegingsenergie (thermische energie) neemt de kans toe dat een elektronspin, ondanks de uitwisselingsinteractie, uit zijn parallelle uitlijning draait. Als de thermische energie groter is dan de uitwisselingsinteractie, ontstaat er snel een wanorde van de oorspronkelijk uitgelijnde elektronspins.

De maximale gebruikstemperatuur van magneten: Niet hoger dan de Curietemperatuur

De temperatuur waarbij een ferromagneet overgaat in een paramagneet, wordt de Curietemperatuur genoemd. Boven de Curietemperatuur wordt een gemagnetiseerd materiaal volledig gedemagnetiseerd. De remanentie daalt dus naar nul. Aangezien de uitwisselingsinteractie voor elk materiaal kenmerkend is, hebben verschillende materialen ook verschillende Curietemperaturen. Deze ligt bij 769 °C voor ijzer, 1127 °C voor kobalt en 358 °C voor nikkel.

De maximale gebruikstemperatuur kan dus de Curietemperatuur van het materiaal in principe niet overschrijden. Om ook gedeeltelijke demagnetiseringen te voorkomen, ligt de maximale gebruikstemperatuur meestal een heel eind onder de Curietemperatuur. De wanorde van de elektronspins neemt met de temperatuur gestaag toe. Ook materiaalvervormingen of algemene materiaalinstabiliteiten kunnen al bij temperaturen ver onder de Curietemperatuur optreden. De maximale gebruikstemperatuur wordt daarom zo vastgesteld dat er onder de maximale gebruikstemperatuur in geen geval een demagnetisering van de magneet door warmte optreedt. De fabrikant karakteriseert de maximale gebruikstemperatuur van zijn magneten door een letter in de kwaliteitswaarde. Een kwaliteit van 50M bijvoorbeeld karakteriseert een magneet met een energieproduct van 50 MegaGaussOersted en een maximale gebruikstemperatuur van 100 °C (M). Andere afkortingen zijn 'N' voor 80 °C, 'H' voor 120 °C, 'SH' voor 150 °C, 'UH' voor 180 °C en 'EH' voor 200 °C.

Hogetemperatuur magneten

Wij hebben de volgende neodymium magneten in ons assortiment, die geschikt zijn voor hogere temperaturen.

Bovendien bieden wij ruwe magneten van ferriet in verschillende vormen aan, die allemaal tot 250 °C kunnen worden gebruikt:

Andere ferriet magneten