Neodym: Grundstoff für Supermagnete

Hände die silberfarbene Neodym-Erze präsentieren.

Supermagnete sind klein, unempfindlich und sehr stark. Sie werden mit Neodym hergestellt. Was das ist und wie das geht, erfahren Sie hier.

Neodym (älterer Begriff: Neodymium) ist ein chemisches Element mit dem Symbol Nd und der Ordnungszahl 60. Es gehört zur Gruppe der Seltenen Erden und ist ein silberweißes, hartes und sprödes Metall. Neodym findet in verschiedenen Anwendungen Verwendung, wie z.B. in Magneten, Lasern und in der Kerntechnologie. Neodym ist ein wichtiger Rohstoff für die moderne Technologie.

Neodym erreicht in Magneten eine hohe Flussdichte. Das ermöglicht eine hohe magnetische Kraft bei vergleichsweise geringer Größe. Neodym-Magnete sind sehr stabil und widerstandsfähig gegenüber Temperatureinflüssen und mechanischen Belastungen und können auf engem Raum eingesetzt werden - man spricht von Supermagneten.

Die Herstellung von Neodym-Magneten

Neodym-Magnete werden auf verschiedene Arten hergestellt, abhängig von der gewünschten Form und Größe des Magnets.

Eine der häufigsten Methoden ist die Pulvermetallurgie. Dabei wird Neodym-Pulver mit anderen Metallen, wie z.B. Eisen und Bor, gemischt und unter hohem Druck und hoher Temperatur zu einem Block gepresst. Der Block wird anschließend in die gewünschte Form geschnitten und erhitzt, um die magnetischen Eigenschaften zu verbessern.

Eine andere Methode ist die Sinter-Methode, bei der das Neodym-Pulver in eine Form gesintert wird, um einen Magneten zu erzeugen. Der Prozess beginnt damit, dass das Neodym-Pulver mit anderen Metallen wie Eisen und Bor gemischt wird, um die magnetischen Eigenschaften zu verbessern. Das Pulver wird dann in eine Form gegeben und unter Druck gepresst. Dann wird die Form in einen Ofen gelegt, wo die Materialien erhitzt werden. Die erhöhte Temperatur führt dazu, dass die Pulverteilchen anfangen zu schmelzen und sich in der gewünschten Form zu binden.

Während des Sinterns, die Temperaturen hängt von der Art des Materials und der gewünschten Eigenschaften ab, und dauert in der Regel mehrere Stunden. Nach dem Erhitzen wird der Block aus der Form entfernt und in die gewünschte Größe geschnitten. Dann werden die Stücke erneut erhitzt und abgekühlt, was die magnetische Haftkraft weiter erhöht.

Das Sintern ist eine sehr präzise Methode, die eine hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit ermöglicht. Sintern macht die Herstellung von Magnetsubstraten in komplexen Formen und Größen möglich, die in anderen Verfahren nicht funktionieren würden.

Eine weitere Methode ist die Sprühpyrolyse-Methode, bei der das Neodym-Pulver mit einem Bindemittel gemischt und dann durch Sprühen auf eine Unterlage aufgetragen wird, anschließend wird es unter hohen Temperaturen gebrannt und in die gewünschte Form gebracht.

Die Herstellung von Neodym-Magneten ist ein sehr komplexer und aufwendiger Prozess, der hohe Anforderungen an die Ausrüstung, die Technologie und die Fähigkeiten der Hersteller stellt.

Die Förderung von Neodym ist oft mit erheblichen Umweltauswirkungen verbunden, einschließlich des Risikos der Verschmutzung von Wasser und Boden. Es gibt auch geopolitische Bedenken, da viele seltene Erden, einschließlich Neodym, in wenigen Ländern abgebaut werden.

Anwendungen

Elektronik und Computer

Neodym-Magnete finden sich in fast jedem elektronischen Gerät, sei es in Lautsprechern, Kopfhörern oder Festplatten. Ihre Fähigkeit, eine große magnetische Kraft auf kleinem Raum auszuüben, macht sie ideal für kompakte elektronische Geräte.

Medizin

In der Medizin werden Neodym-Magnete in medizinischen Geräten wie Magnetresonanztomographen (MRT) und anderen bildgebenden Verfahren eingesetzt. Ihre hohe Magnetkraft ist entscheidend für die Qualität der erzeugten Bilder.

Erneuerbare Energien

In Windturbinen und elektrischen Fahrzeugen ermöglichen Neodym-Magnete leistungsfähigere und effizientere Motoren. Da sie weniger Platz einnehmen und leichter sind, tragen sie zur Entwicklung von kompakteren und effizienteren Maschinen bei.