In der weiten Landschaft der modernen Technologie und Industrie spielen magnetische Materialien eine unverzichtbare Rolle. Von Kühlschrankmagneten bis hin zu komplexen Industriemotoren bilden diese Materialien das Rückgrat zahlreicher Geräte und Systeme. Unter den verschiedenen magnetischen Materialien stechen Keramikmagnete – auch als Ferritmagnete bekannt – als kostengünstige und vielseitige Lösung hervor.

Keramikmagnete sind, ihrem Namen entsprechend, magnetische Materialien mit einer keramischen Basis. Genauer gesagt handelt es sich um Ferritmagnete, die hauptsächlich aus Eisenoxid (Fe₂O₃) in Kombination mit anderen Metalloxiden wie Strontium (Sr), Barium (Ba) oder Mangan (Mn) bestehen.

Ferrite weisen zwei Hauptkristallstrukturen auf:

• Spinel-Ferrite: Gekennzeichnet durch kubische Kristallsysteme mit der chemischen Formel AB₂O₄, wobei A und B für zweiwertige bzw. dreiwertige Metallionen stehen. Diese Ferrite weisen eine hohe magnetische Permeabilität und eine geringe Koerzitivfeldstärke auf, wodurch sie sich für Hochfrequenzanwendungen eignen.
• Hexagonale Ferrite: Mit hexagonalen Kristallsystemen mit der chemischen Formel MFe₁₂O₁₉, wobei M für zweiwertige Metallionen steht. Diese weisen eine hohe Koerzitivfeldstärke und ein erhebliches magnetisches Energieprodukt auf, ideal für Dauermagnetanwendungen.

Die Herstellung von Keramikmagneten umfasst sechs Hauptschritte:

1. Rohstoffmischung
2. Vorsintern
3. Pulverisierung
4. Formgebung
5. Sintern
6. Magnetisierung

Im Vergleich zu anderen Dauermagnetmaterialien bieten Keramikmagnete deutliche Vorteile:

• Wirtschaftlichkeit: Deutlich niedrigere Herstellungskosten im Vergleich zu Neodym-, Alnico- oder Samarium-Kobalt-Magneten.
• Entmagnetisierungsbeständigkeit: Außergewöhnliche Fähigkeit, die magnetischen Eigenschaften unter ungünstigen Bedingungen aufgrund der hohen Koerzitivfeldstärke beizubehalten.
• Korrosionsbeständigkeit: Die intrinsische Stabilität gegenüber chemischem Abbau macht Schutzbeschichtungen überflüssig.
• Fertigungsflexibilität: Anpassungsfähig an verschiedene Formen und Größen durch unkomplizierte Produktionsprozesse.

Das Y-Grade-Klassifizierungssystem bezeichnet die Leistungsstufen von Keramikmagneten, wobei höhere Zahlen stärkere Magnetfelder anzeigen. Derzeit bietet der Markt 27 verschiedene Y-Grade-Klassifizierungen.

Y-Grade werden basierend auf ihren (BH)max-Werten kategorisiert:

Die Auswahl des geeigneten Y-Grades erfordert die Berücksichtigung mehrerer Faktoren:

• Magnetfeldstärke: Höhere Feldanforderungen erfordern Grade mit größeren (BH)max-Werten.
• Betriebstemperatur: Grade mit höherer Koerzitivfeldstärke (z. B. Y30BH, Y32H) funktionieren bei erhöhten Temperaturen besser.
• Physikalische Abmessungen: Kleinere Magnete benötigen möglicherweise höhere Grade, um eine ausreichende Feldstärke zu erreichen.
• Wirtschaftliche Faktoren: Ausgleich zwischen Leistungsanforderungen und Budgetbeschränkungen.
• Umgebungsbedingungen: Standard-Grade reichen in der Regel für die meisten Umgebungen aus.

Keramikmagnete dienen durch verschiedene Anwendungen in verschiedenen Sektoren:

• Elektromechanische Systeme: DC/AC-Motoren, Schrittmotoren
• Akustische Geräte: Lautsprecher und Audiogeräte
• Sensortechnologien: Hall-Effekt-Sensoren, Näherungsdetektoren
• Sicherheitssysteme: Magnetische Verriegelungsmechanismen
• Gesundheitsausrüstung: MRT-Scanner
• Automobilkomponenten: ABS-Sensoren, Kraftstoffpumpen
• Verbraucherprodukte: Lernspielzeug, Haushaltsgegenstände

Wichtige Spezifikationen für Keramikmagnete umfassen:

• Koerzitivfeldstärke (Hc): Widerstand gegen Entmagnetisierung (gemessen in Oe oder kA/m)
• Intrinsische Koerzitivfeldstärke (Hci): Vollständige Entmagnetisierungsschwelle
• Maximales Energieprodukt (BH)max: Magnetische Energiedichte (MGOe)
• Remanenz (Br): Restmagnetische Induktion (G oder T)
• Curie-Temperatur (Tc): Thermischer Entmagnetisierungspunkt (°C)

Für den technischen Vergleich:

• 1 kG = 1000 G (magnetische Flussdichte)
• 1 T = 10.000 G
• 1 kA/m = 12,56 Oe (magnetische Feldstärke)
• 1 MGOe = Einheit der magnetischen Energiedichte
• 1 kJ/m³ = 1000 J (Energiemessung)

Keramikmagnete entwickeln sich mit den technologischen Fortschritten weiter und finden neue Anwendungen in:

• Antriebssystemen für Elektrofahrzeuge
• Geräten zur Hausautomatisierung (Smart Home)
• Sensornetzwerken des Internets der Dinge (IoT)

Durch kontinuierliche Verbesserungen in Bezug auf Leistung und Kosteneffizienz bleiben Keramikmagnete eine grundlegende Komponente in der modernen technologischen Entwicklung.