Coërciviteit – waarom sommige magneten hun kracht beter behouden

Coërciviteit beschrijft hoe goed een magneet zijn magnetisatie behoudt wanneer deze wordt blootgesteld aan een tegenwerkend magnetisch veld. Het is een fundamentele eigenschap die bepaalt hoe stabiel een magneet is in de praktijk. Coërciviteit helpt ook verklaren waarom een magneet soms (geleidelijk) minder goed presteert, bijvoorbeeld door warmte, schokken of externe magnetische invloeden. In dat bredere plaatje speelt ook het onderwerp krachtverlies mee, dat we apart uitleggen in waarom een magneet kracht verliest.

Wat betekent coërciviteit?

Wanneer een magneet eenmaal gemagnetiseerd is, blijft er magnetisatie achter. Die resterende magnetisatie wordt remanentie genoemd. Coërciviteit geeft aan hoeveel tegenkracht nodig is om die magnetisatie weer te verminderen of volledig op te heffen. Met andere woorden: coërciviteit is een maat voor de weerstand van een magneet tegen demagnetisatie. Hoe hoger de coërciviteit, hoe moeilijker het is om de magneet te verzwakken.

Coërciviteit in relatie tot hysterese en remanentie

Coërciviteit is nauw verbonden met magnetische hysterese en remanentie. In de hysterese-lus zie je dat, na magnetiseren, de magnetisatie niet vanzelf terugvalt naar nul. De hoogte van de hysterese-lus hangt samen met remanentie, terwijl de breedte van de lus laat zien hoe groot het tegenveld moet zijn om de magnetisatie op te heffen. Dat tegenveld is de coërciviteit. Als je dit verband stap voor stap wilt zien, lees dan ook magnetische hysterese en remanentie. Een magneet met hoge remanentie maar lage coërciviteit kan sterk zijn, maar tegelijk gevoelig voor demagnetisatie. Een magneet met zowel hoge remanentie als hoge coërciviteit blijft niet alleen sterk, maar ook stabiel.

Waarom coërciviteit belangrijker is dan vaak wordt gedacht

In de praktijk wordt vaak vooral gekeken naar houdkracht of naar de N-waarde bij neodymium. Dat zegt iets over maximale prestaties, maar minder over stabiliteit onder realistische omstandigheden. Coërciviteit bepaalt juist hoe een magneet zich gedraagt bij wisselende temperaturen, trillingen of bij aanwezigheid van andere magneten in de buurt. Wil je beter begrijpen wat een N-waarde wel en niet zegt, dan is N-waarde bij neodymium magneten een logisch vervolg.

Verschillen tussen magneetmaterialen

Verschillende magneetmaterialen hebben uiteenlopende coërciviteit. Neodymium magneten hebben doorgaans een hoge coërciviteit, zeker varianten die zijn ontworpen voor hogere temperaturen. Ferriet magneten zijn minder sterk in absolute zin, maar hebben vaak een stabiel gedrag in veel alledaagse toepassingen. AlNiCo magneten kunnen een hoge remanentie hebben, maar zijn relatief gevoelig voor demagnetisatie doordat de coërciviteit lager kan liggen. Wie materiaalverschillen in één overzicht wil vergelijken, kan ook kijken naar soorten magneten.

Invloed van temperatuur en externe velden

Warmte verlaagt de weerstand van magnetische domeinen tegen heroriëntatie. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de effectieve coërciviteit af. Dat betekent dat magneten bij hogere temperaturen sneller kracht kunnen verliezen, zelfs zonder hun Curie-temperatuur te bereiken. We leggen dat temperatuur-effect uitgebreider uit in demagnetisering door hitte, met aanvullende achtergrond bij Curie-temperatuur en magneten. Ook externe magnetische velden spelen een rol. Magneten die dicht bij elkaar worden geplaatst, verkeerd worden gestapeld of langdurig worden blootgesteld aan wisselende magnetische invloeden, kunnen langzaam demagnetiseren als de coërciviteit onvoldoende is. Dit is een van de redenen waarom het stapelen van magneten in de praktijk anders kan uitpakken dan je op basis van alleen houdkracht zou verwachten; zie ook houdkracht verhogen door magneten te stapelen.

Coërciviteit en her-magnetiseren

Magneten met lage coërciviteit zijn relatief eenvoudig opnieuw te magnetiseren, maar verliezen ook sneller hun kracht onder ongunstige omstandigheden. Magneten met hoge coërciviteit zijn veel stabieler, maar vereisen ook sterkere magnetische velden om opnieuw te worden gemagnetiseerd. Dit verklaart waarom her-magnetiseren in de praktijk soms wel effect heeft en soms nauwelijks; lees daarvoor ook magneet her-magnetiseren.

Wat betekent dit voor praktisch gebruik?

Bij het kiezen van een magneet is het verstandig om niet alleen te kijken naar maximale trekkracht, maar ook naar de omstandigheden waarin de magneet wordt gebruikt. Toepassingen met warmte, trillingen, schokken of wisselende belasting vragen om magneten met voldoende coërciviteit. Ook bescherming van de magneet zelf speelt mee, omdat schade aan de coating of blootstelling aan corrosie de praktijkprestaties kan verslechteren; meer achtergrond vind je bij coatings voor magneten. Een hogere coërciviteit betekent doorgaans een langere levensduur en een voorspelbaarder gedrag in de praktijk.

Samenvattend

Coërciviteit bepaalt hoe goed een magneet bestand is tegen demagnetisatie. Het vormt samen met remanentie en hysterese de basis voor het magnetische gedrag van materialen. Wie magneten duurzaam en betrouwbaar wil toepassen, kan niet om dit begrip heen.