Wie heiß dürfen Neodym-Magnete werden? #Versuchsreihe

Heute werden wir untersuchen, wie Temperatur Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften von Neodym-Magneten hat. Denn bei meinem Video, wo ich mir den Daumen verletzt hatte, kam immer wieder der Hinweis, erhitze die Magneten und dann kannst du die wieder voneinander trennen. Aber ist das dann ein reversibler Prozess oder werden die Magnete dauerhaft zerstört? Dazu hat mir supermagnete.de eine Auswahl an Neodym-Magneten zur Verfügung gestellt, bei denen wir dann unterschiedliche Temperatureinflüsse untersuchen werden. Wir werden untersuchen, welche Form länger Temperatur standhalten kann, zum Beispiel hier diese Stabmagnete oder Kugelmagnete. Da könnte man zum Beispiel meinen, Kugelmagnete haben einen Nachteil, weil die kleinere Oberfläche weniger Wärme wieder an die Umwelt abgibt, aber nimmt sie auch genauso schnell Wärme auf. Zur Überprüfung der Magnetfelder nehme ich diese Folien, die als Fluxdetektoren bezeichnet werden. Kleine magnetische Partikel innerhalb der Folien richten sich aus und je nach Orientierung verfärbt sich die Folie dunkler. Wird also ein Magnet in dieser Versuchsreihe abgeschwächt, können wir es damit dann sichtbar machen. Die Folie, wie übrigens alle anderen Neodym-Magnete, die ich in diesem Video verwende, werde ich in der Videobeschreibung verlinken, die dann zu dem Shop von supermagnete.de führen. Starten wir mit der ersten Versuchsreihe. Hier verwende ich Quadermagnete mit 1,1 kg Haftkraft. Durch die extrem flachen Magnete wird die Wärme sofort gleichmäßig übertragen und der Temperatureinfluss sollte sofort erkennbar sein. Aushalten sollen die Magnete eine Temperatur von etwa 80°C. Die Gewichte anbringen ist gar nicht so einfach gewesen. Jedes Gewicht wiegt 1 kg und damit sind wir an der Belastungsgrenze, da durch die runde Form der Gewichte eine ungünstige Kontaktfläche gegeben ist. Mit dem Gasbrenner erhitze ich die Eisenstange nur an einer Seite. Das hat zur Folge, dass die Hitze bzw. die Energie nur an die Umgebungsluft abgegeben werden kann oder sich entlang der Eisenstange bewegen muss. Und dabei erhitzen sich die Magnete nach und nach ebenfalls und wir schauen mal, was dabei passiert. Erstaunlich finde ich, wie lange der Vorgang dauert. Der erste Magnet hat eine Temperatur von über 110°C, erst dann fällt das Gewicht ab, obwohl die Gewichte direkt an der Belastungsgrenze ausgelegt waren. Nach und nach breitet sich die Temperatur entlang der Eisenstange aus und die Gewichte fallen ab. Dass hier die Reihenfolge getauscht wurde, kann mehrere Gründe haben. Ich vermute, dass der zweite Magnet minimal stärker gewesen ist und dadurch etwas mehr Puffer hatte als der dritte Magnet. Legen wir die Folie mal auf die abgekühlten Magnete. Wir sehen, dass die Muster unterschiedlich sind. Der linke Magnet verfärbt die Folie deutlich weniger als der ganz rechte Magnet. Der Grund ist, je weiter links an der Eisenstange, desto höher waren die Temperaturen, denen die Magneten ausgesetzt waren. Deswegen fiel das linke Gewicht auch als erstes. Und das Muster des rechten Magneten sieht eigentlich so aus wie vor dem Versuch. Das heißt für uns, Temperatur ist entscheidend, wann die Magnete ihre Haftkraft verlieren, aber die Höhe ist entscheidend, inwieweit das Magnetfeld abgeschwächt bleibt. Das probieren wir nochmal mit den Stabmagneten aus. Wir verwenden drei identische Magnete mit 4,4 kg Haftkraft. Den linken Magneten erwärmen wir nur ein bisschen, so lange bis das Gewicht abfällt. Den mittleren erhitzen wir, wenn das Gewicht abgefallen ist, nochmal länger und den rechten Magneten bringen wir sogar zum Glühen. Wie in der ersten Versuchsreihe auch, hängen angepasste Gewichte an den Neodym-Magneten. Irgendwann fängt der Magnet an, schwächer zu werden und das kann man dann an dem Wackeln und an dem Rutschen erkennen. Bis das Gewicht abfällt. Der Magnet ist jetzt noch heiß und hat dadurch noch zu wenig Haftkraft, um das Gewicht wieder zu halten. Ist der Magnet wieder abgekühlt, ist die Haftkraft wieder ausreichend. Dann kommt jetzt der Magnet, den wir noch weiter erhitzen. Die Temperatur ist schon bei über 120°C. Und jetzt, ohne Gewicht, halte ich den Gasbrenner für weitere 6 Sekunden auf den Stabmagneten. Er kann sich zwar selbst noch an der Eisenstange halten, aber für das Gewicht reicht es bei den hohen Temperaturen nicht mehr aus. Wenn auch der Magnet wieder abgekühlt ist, schauen wir uns das Ganze mal unter der Folie an. Vorher erhitzen wir den dritten Magneten so lange, bis er glüht. Dazu gehe ich in einen abgedunkelten Raum, damit man es besser erkennen kann. Und soweit habe ich einen Neodym-Magneten noch nie erhitzt. Der Schmelzpunkt von Neodym liegt übrigens bei 1021°C. Durch die verschiedenen Legierungen mit Nickel und weiteren Metallen kann ich aber keine Schmelztemperatur für die Magnete angeben. Aber am Ende des Videos versuchen wir, einen Neodym-Magneten zu schmelzen. Sind alle drei Magnete wieder abgekühlt, legen wir die Folie darüber. Zwischen dem ersten, also dem erwärmten, und dem erhitzten Magneten ist eigentlich kein Unterschied erkennbar. Das heißt, ein Großteil der Haftkraft kommt hier wieder zurück, auch wenn nicht ganz der Ausgangszustand wieder erreicht wird. Und der glühende Magnet hat die Magnetisierung fast komplett verloren. Denn wir haben die sogenannte Curie-Temperatur, benannt nach Pierre Curie, überschritten. Und die liegt bei diesen Magneten bei etwa 310°C. Oberhalb existieren keine magnetischen Eigenschaften. Kühlt der Magnet wieder ab, findet eine spontane Magnetisierung statt, aber ohne erkennbares Muster. Mit einer Spule versuche ich den Magneten aber wieder auszurichten und etwas zu stärken. Wir sehen, dass es etwas besser geworden ist. Man erkennt die Pole wieder. Zwar immer noch deutlich schwächer als die anderen beiden Magnete, aber es hat funktioniert. Mit einer stärkeren Spule hätte man das Magnetfeld noch deutlicher herstellen können. Es gibt aber auch Magnete, die höheren Temperaturen standhalten. Der linke Magnet ist vom gleichen Typ wie aus der ersten Versuchsreihe mit 1,1 kg Haftkraft und 80°C maximale Einsatztemperatur. Der rechte Magnet hat eine Einsatztemperatur von 150°C. Durch das Schwenken mit dem Gasbrenner hat der Versuch etwas länger gedauert, da eine breitere Fläche erhitzt werden musste. Irgendwann ist dann der Magnet tatsächlich mit der niedrigeren Einsatztemperatur abgefallen. Und wie sieht das Ganze aus, wenn wir verschiedene Geometrien verwenden? Die Kugel hat den Vorteil, weniger Kontaktfläche mit der Eisenstange zu haben, kann aber durch die kleinere Oberfläche weniger Wärme an die Umgebungsluft abgeben. Die kleine Kontaktfläche ist ausschlaggebend. Das geht so weit, dass man die Kugel sogar kurzzeitig anfassen kann, da sie heiß ist, aber nicht die Temperatur von dem Stabmagneten hat. Fazit ist also, je nach Einsatzzweck kann man zwischen verschiedenen Typen und maximale Einsatztemperatur wechseln oder auch verschiedene Geometrien verwenden. Ab einer bestimmten Temperatur verlieren Magnete ihre Magnetisierung, nach dem Abkühlen bekommen sie diese aber teilweise wieder. Erst ab der sogenannten Curie-Temperatur ist die Magnetisierung zerstört. Zum Schluss noch die Frage, kann man Neodym-Magnete schmelzen? Mit dem Knallgasbrenner erhitze ich den Quadermagnet so lange, bis er glüht. Und irgendwann fängt er tatsächlich an zu schmelzen. Was meint ihr sieht man, wenn man die geschmolzenen Teile auf die Folie legt? Nach dem Abkühlen kann man eigentlich wenig erkennen. Schaut man aber genau hin, sieht man minimale dunklere Bereiche. Das heißt, auch hier entsteht wieder eine spontane Magnetisierung, die nicht ausgerichtet ist und daher schwer erkennbar ist. Wollt ihr noch sehen, wie ich meinen Daumen mit Neodym-Magneten eingequetscht habe? Dann schaut euch das linke Video an. Und im rechten Video könnt ihr sehen, wie ich auf Neodym-Magneten geschwebt bin.