Ferromagnetische Materialien

Ferromagnetische Materialien werden stark von Magneten angezogen. Welche Metalle sind magnetisch? Und warum reagiert Edelstahl manchmal auf Magnete und manchmal nicht?

Welche Materialien zieht ein Magnet an?

Von allen magnetischen Materialien sind ferromagnetische Materialien in der Praxis am wichtigsten. Dabei handelt es sich um Materialien, die stark genug auf ein Magnetfeld reagieren, um von einem Magneten angezogen zu werden. Einige ferromagnetische Materialien können außerdem selbst als Magnetmaterial verwendet werden. Die bekanntesten ferromagnetischen Metalle sind:

• Eisen
• Nickel
• Kobalt

Darüber hinaus sind viele Legierungen magnetisch, insbesondere wenn sie Eisen, Nickel oder Kobalt enthalten. Deshalb reagieren viele Stahlsorten stark auf einen Magneten.

Was bedeutet ferromagnetisch?

Ein Material ist ferromagnetisch, wenn sich die magnetischen Momente im Material ausrichten können. Dadurch entsteht eine starke Anziehung durch ein externes Magnetfeld. Bei manchen Materialien bleibt ein Teil dieser magnetischen Ausrichtung bestehen, nachdem das externe Magnetfeld entfernt wurde. Das Material ist dann magnetisiert.

Einfach gesagt: Ein ferromagnetisches Material wird deutlich von einem Magneten angezogen. Das ist die Reaktion, die Sie sehen, wenn ein Magnet an Stahl haften bleibt.

Magnetisch oder ferromagnetisch?

In der Praxis werden die Begriffe „magnetisch“ und „ferromagnetisch“ oft synonym verwendet. Technisch gesehen gibt es einen Unterschied. Ein Objekt ist magnetisch, wenn es sich selbst wie ein Magnet verhält, mit Nord- und Südpol. Ein Objekt ist ferromagnetisch, wenn es stark von einem Magneten angezogen wird. Eine Stahlplatte ist also in der Regel ferromagnetisch. Erst wenn diese Platte selbst magnetisiert wurde, verhält sie sich wie ein Magnet.

Für industrielle Anwendungen ist vor allem die ferromagnetische Eigenschaft wichtig: Wird das Material stark genug angezogen, um gehalten, getrennt oder detektiert zu werden?

Welche Metalle sind magnetisch?

Welche Materialien werden nicht oder kaum angezogen?

Viele Metalle sind in der Praxis nicht magnetisch. Ein Standardmagnet bleibt nicht daran haften.

Die meisten der oben genannten Metalle lassen sich jedoch in Recyclinganwendungen mit Wirbelströmen abscheiden.

Warum ist nicht jedes Metall magnetisch?

Magnetismus wird durch die innere Struktur eines Materials bestimmt. In ferromagnetischen Materialien können sich kleine magnetische Bereiche, sogenannte Domänen, in dieselbe Richtung ausrichten. Dadurch verstärken sie sich gegenseitig und erzeugen eine starke Reaktion auf ein Magnetfeld.

Bei nicht ferromagnetischen Materialien geschieht das nicht oder nur sehr schwach. Deshalb werden Aluminium, Kupfer oder Messing von einem normalen Magneten nicht sichtbar angezogen, obwohl es sich um Metalle handelt.

Hart- und weichmagnetische Materialien

Ferromagnetische Materialien werden häufig in weichmagnetische und hartmagnetische Materialien unterteilt.

Weichmagnetische Materialien

Weichmagnetische Materialien lassen sich leicht magnetisieren, verlieren ihre Magnetisierung jedoch größtenteils wieder, sobald das Magnetfeld verschwindet. Ein Beispiel ist geglühtes Eisen. Diese Materialien sind nützlich in Magnetkreisen, Elektromagneten und Anwendungen, bei denen das Magnetfeld nur vorübergehend wirken soll. Bei der Magnetscheidung werden Eisenpartikel durch das externe Magnetfeld angezogen, ohne dass sie selbst dauerhaft stark magnetisch sein müssen.

Hartmagnetische Materialien

Hartmagnetische Materialien bleiben nach der Magnetisierung magnetisch. Sie werden für Permanentmagnete eingesetzt. Beispiele sind Ferrit, Neodym-Eisen-Bor, Samarium-Kobalt und Alnico. Bei Permanentmagneten ist es wichtig, dass das Material seine Magnetisierung behält, auch unter Einfluss von Temperatur, externen Magnetfeldern, Belastung und Betriebsbedingungen.

Ist Edelstahl magnetisch?

Edelstahl kann magnetisch sein, muss es aber nicht. Die magnetische Reaktion hängt vor allem von der Struktur des Edelstahls ab.

Ferritische und martensitische Edelstähle sind in der Regel magnetisch. Austenitische Edelstähle, zum Beispiel 304 und 316, sind im geglühten Zustand meist nicht oder nur schwach magnetisch. Durch Kaltumformen, Biegen, Schweißen oder mechanische Bearbeitung kann austenitischer Edelstahl lokal leicht magnetisch werden.
Ein Magnettest ist daher als schneller Hinweis nützlich, aber keine vollständige Materialidentifikation.

Was bedeutet das für die Magnetscheidung?

Bei der Magnetscheidung geht es nicht nur darum, ob ein Material magnetisch ist. Auch andere Faktoren bestimmen, ob ein Partikel tatsächlich abgeschieden wird:

• Zusammensetzung des Materials;
• Größe und Form des Partikels;
• Abstand zum Magneten;
• Stärke und Gradient des Magnetfeldes;
• Produktschicht und Strömungsgeschwindigkeit;
• Temperatur;
• Feuchtigkeit, Fett oder Produktanhaftung;
• Konstruktion des Magnetscheiders.

Ferromagnetische Teile wie Eisen, Stahl und Späne lassen sich mit dem richtigen Magnetscheider gut abscheiden. Schwach magnetische oder nicht ferromagnetische Metalle erfordern einen anderen Ansatz. Im Recycling werden Aluminium und Kupfer beispielsweise häufig mit Wirbelstromscheidern getrennt.