Waarom verliezen magneten hun kracht?

Een van de meest gestelde vragen over magneten is of zij na verloop van tijd hun kracht verliezen. Veel mensen gaan ervan uit dat een magneet langzaam "leeg raakt" doordat hij voortdurend metalen voorwerpen aantrekt. Anderen denken dat een magneet na jarenlang gebruik vanzelf zwakker wordt.

In werkelijkheid werkt een magneet anders. Een permanente magneet verbruikt geen magnetisme wanneer hij wordt gebruikt. Toch zijn er omstandigheden waarin een magneet daadwerkelijk een deel van zijn kracht kan verliezen.

Om te begrijpen waarom dit gebeurt, moeten we eerst kijken naar de oorsprong van magnetisme in een magneet.

Hoe ontstaat de kracht van een magneet?

Binnen een permanente magneet bevinden zich miljarden microscopisch kleine gebieden die magnetische domeinen worden genoemd. Binnen ieder domein zijn de magnetische eigenschappen van de atomen grotendeels in dezelfde richting georiënteerd.

Wanneer voldoende van deze domeinen dezelfde richting op wijzen, ontstaat een sterk magnetisch veld. Dit veld geeft de magneet zijn karakteristieke eigenschappen.

Zolang deze interne structuur behouden blijft, behoudt de magneet ook zijn kracht.

Verliest een magneet kracht door gebruik?

Onder normale omstandigheden is het antwoord nee.

Een magneet wordt niet zwakker doordat hij metalen voorwerpen aantrekt of vasthoudt. Het aantrekken van een object kost de magneet geen energie en verbruikt zijn magnetische eigenschappen niet.

Een goed geproduceerde neodymiummagneet kan daarom tientallen jaren vrijwel dezelfde prestaties behouden.

Onder ideale omstandigheden bedraagt het natuurlijke verlies van magnetische kracht slechts een zeer klein percentage per eeuw.

Hoge temperaturen

De meest voorkomende oorzaak van krachtverlies is blootstelling aan hoge temperaturen.

Wanneer een magneet te warm wordt, raken de magnetische domeinen binnen het materiaal gedeeltelijk hun uitlijning kwijt. Hierdoor neemt de sterkte van het magnetische veld af.

Bij beperkte verhitting kan dit effect soms tijdelijk zijn. Wanneer bepaalde temperatuurgrenzen worden overschreden, kan het verlies echter permanent worden.

Voor standaard neodymiummagneten ligt de maximale bedrijfstemperatuur meestal rond de 80 graden Celsius. Voor speciale uitvoeringen bestaan hogere temperatuurklassen die aanzienlijk meer warmte kunnen verdragen.

Het Curiepunt

Wanneer een magneet extreem hoge temperaturen bereikt, wordt een belangrijke grens overschreden: het Curiepunt.

Boven deze temperatuur verdwijnt de geordende magnetische structuur volledig. Het materiaal verliest dan zijn permanente magnetische eigenschappen.

Het Curiepunt verschilt per materiaalsoort en ligt bij neodymiummagneten aanzienlijk hoger dan de normale bedrijfstemperatuur.

Hoewel de meeste gebruikers nooit met dergelijke temperaturen te maken krijgen, vormt het Curiepunt een fundamentele grens voor alle permanente magneten.

Sterke externe magnetische velden

Ook krachtige externe magnetische velden kunnen invloed hebben op een magneet.

Wanneer een magneet wordt blootgesteld aan een tegengesteld gericht magnetisch veld dat sterk genoeg is, kunnen de interne magnetische domeinen gedeeltelijk van richting veranderen.

Dit proces wordt demagnetisatie genoemd.

In het dagelijks gebruik komt dit zelden voor, maar binnen industriële toepassingen wordt hier wel rekening mee gehouden.

Mechanische beschadiging

Neodymiummagneten zijn zeer sterk, maar tegelijkertijd relatief bros.

Wanneer twee krachtige magneten hard tegen elkaar slaan, kunnen scheuren of afbrokkelingen ontstaan.

Hoewel een beschadigde magneet vaak nog steeds werkt, kan de beschadiging invloed hebben op de verdeling van het magnetische veld en daarmee op de prestaties.

Corrosie

Neodymium is gevoelig voor corrosie wanneer het niet wordt beschermd.

Daarom worden vrijwel alle neodymiummagneten voorzien van een beschermende coating, zoals nikkel, zink of epoxy.

Wanneer deze beschermlaag beschadigd raakt en vocht het magnetische materiaal bereikt, kan corrosie ontstaan. In ernstige gevallen kan dit leiden tot structurele aantasting van de magneet en uiteindelijk tot verlies van prestaties.

Veroudering van magneten

Een veelvoorkomende misvatting is dat magneten vanzelf snel zwakker worden naarmate zij ouder worden.

In werkelijkheid behoren moderne neodymiummagneten tot de meest stabiele permanente magneten die beschikbaar zijn.

Onder normale omstandigheden behouden zij gedurende tientallen jaren vrijwel hun volledige magnetische kracht. Het natuurlijke verlies is zo gering dat het in de meeste toepassingen verwaarloosbaar is.

Waarom lijken sommige magneten zwakker te worden?

Soms ontstaat de indruk dat een magneet kracht heeft verloren, terwijl de oorzaak elders ligt.

Veel voorkomende oorzaken zijn:

• een grotere afstand tussen magneet en oppervlak
• slijtage van bevestigingsmaterialen
• vervuiling van het contactoppervlak
• veranderingen in de toepassing
• beschadiging van de coating

Hierdoor lijkt een magneet minder goed te presteren, terwijl het magnetische materiaal zelf nauwelijks veranderd is.

Conclusie

Permanente magneten verliezen onder normale omstandigheden nauwelijks kracht. Een moderne neodymiummagneet kan tientallen jaren functioneren zonder merkbaar prestatieverlies.

Wanneer een magneet toch zwakker wordt, is dit meestal het gevolg van hoge temperaturen, sterke externe magnetische velden, mechanische beschadiging of corrosie. Door een magneet correct te gebruiken en te beschermen tegen extreme omstandigheden kan zijn magnetische kracht gedurende zeer lange tijd behouden blijven.