Му-металл - Mu-metal

Не путать с ню-метал.
Пятислойная коробка из мю-металла. Толщина каждого слоя около 5 мм. Он снижает влияние магнитного поля Земли внутри в 1500 раз.
Ассортимент форм из мю-металла, используемых в электронике, 1951 г.
Мю-металлические экраны для электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), используемые в осциллографы, из журнала электроники 1945 года

Му-металл это никель –утюг мягкий ферромагнетик сплав с очень высоким проницаемость, который используется для защиты чувствительного электронного оборудования от статического или низкочастотного магнитные поля. Имеет несколько составов. Один такой состав составляет примерно 77% никеля, 16% железа, 5% медь, и 2% хром или же молибден.[1][2] В последнее время мю-металл считается сплавом 4 ASTM A753 и состоит примерно из 80% никеля, 5% молибдена, небольших количеств различных других элементов, таких как кремний, а остальные 12-15% железа.[3] Название произошло от греческой буквы мю (μ ), который представляет проницаемость в физических и инженерных формулах. Ряд различных запатентованных составов сплава продается под торговыми названиями, такими как МУМЕТАЛЛ, Mumetall, и Mumetal2.

Мю-металл обычно имеет относительная проницаемость значения 80 000–100 000 по сравнению с несколькими тысячами для обычной стали. Это «мягкий» ферромагнитный материал; у него низкий магнитная анизотропия и магнитострикция,[1] давая ему низкий принуждение так что он насыщается при низких магнитных полях. Это дает низкий гистерезисные потери при использовании в магнитных цепях переменного тока. Другие сплавы никель-железо с высокой проницаемостью, такие как пермаллой обладают схожими магнитными свойствами; Преимущество му-металла в том, что он более пластичный, податливый и податливый, что позволяет легко формовать его в тонкие листы, необходимые для магнитных экранов.[1]

Мю-металлические предметы требуют термическая обработка после того, как они обретут окончательную форму -отжиг в магнитном поле в водород атмосферу, которая увеличивает магнитная проницаемость примерно 40 раз.[4] Отжиг изменяет материал Кристальная структура, выравнивая зерна и удаление некоторых примесей, особенно углерод, которые препятствуют свободному движению магнитный домен границы. Изгиб или механический удар после отжига может нарушить выравнивание зерен материала, что приведет к снижению проницаемости пораженных участков, что можно восстановить, повторив этап водородного отжига.

Магнитное экранирование

Мю-металл - это магнитомягкий сплав с исключительно высокой магнитной проницаемостью. Высокая проницаемость мю-металла обеспечивает низкую нежелание путь для магнитный поток, что привело к его использованию в магнитные экраны от статических или медленно меняющихся магнитных полей. Магнитное экранирование из сплавов с высокой проницаемостью, таких как мю-металл, работает не за счет блокирования магнитных полей, а за счет обеспечения прохода для силовые линии магнитного поля вокруг экранированной зоны. Таким образом, лучшая форма для экранов - это закрытый контейнер, окружающий экранированное пространство. Эффективность экранирования из мю-металла уменьшается с проницаемостью сплава, которая падает как при низких значениях напряженности поля, так и из-за насыщенность, при высокой напряженности поля. Таким образом, экраны из мю-металла часто состоят из нескольких корпусов, расположенных одна внутри другой, каждая из которых последовательно уменьшает поле внутри себя. Поскольку мю-металл насыщается при таких низких полях, иногда внешний слой в таких многослойных экранах выполняется из обычной стали. Его более высокое значение насыщения позволяет ему обрабатывать более сильные магнитные поля, снижая их до более низкого уровня, который может быть эффективно экранирован внутренними слоями мю-металла.

РФ магнитные поля выше примерно 100 кГц может быть экранирован Щиты Фарадея: обычные токопроводящие металлические листы или экраны, которые используются для защиты от электрические поля.[5] Сверхпроводящий материалы также могут вытеснять магнитные поля Эффект Мейснера, но требуют криогенный температуры.

Сплав имеет низкую коэрцитивную силу, близкую к нулю магнитострикцию и значительное анизотропное магнитосопротивление. Низкая магнитострикция имеет решающее значение для промышленных приложений, где переменные напряжения в тонких пленках в противном случае привели бы к разрушительно большим изменениям магнитных свойств.

История

Конструкция подводного кабеля Мю-металл

Мю-металл был разработан британскими учеными Уиллоуби С. Смитом и Генри Дж. Гарнеттом.[6][7][8] и запатентован в 1923 году для индуктивный загрузка подводные телеграфные кабели британской фирмой The Telegraph Construction and Maintenance Co. Ltd. (ныне Telcon Metals Ltd.), которая построила подводные телеграфные кабели в Атлантике.[9] Проводящая морская вода, окружающая подводный кабель, добавляла значительный емкость к кабелю, вызывая искажение сигнала, что ограничивало пропускная способность и снижена скорость передачи сигналов до 10–12 слов в минуту. Пропускную способность можно увеличить, добавив индуктивность компенсировать. Сначала это было сделано путем обертывания проводников спиральной обмоткой из металлической ленты или проволоки с высокой магнитной проницаемостью, которая ограничивала магнитное поле. Telcon изобрел мю-металл, чтобы конкурировать с пермаллой, первый сплав с высокой проницаемостью, используемый для компенсации кабеля, патентные права на который принадлежали конкуренту Western Electric. Мю-металл был разработан путем добавления меди в пермаллой для улучшения пластичность. На каждые 1,6 км кабеля требовалось 80 километров тонкой мю-металлической проволоки, что создавало большой спрос на сплав. Первый год производства Telcon производил 30 тонн в неделю. В 1930-е годы использование мю-металла сократилось, но к началу Второй мировой войны в электронной промышленности было найдено много других применений (особенно для защиты трансформаторы и электронно-лучевые трубки ), так же хорошо как взрыватели внутри магнитные мины. Telcon Metals Ltd. отказалась от торговой марки "MUMETAL" в 1985 году.[10] Последним зарегистрированным владельцем торговой марки «MUMETAL» является компания Magnetic Shield Corporation, штат Иллинойс.[11]

Использование и свойства

Му-металл используется для защиты оборудования от магнитных полей. Например:

Похожие материалы

Другие материалы с аналогичными магнитными свойствами включают Co-Netic, супермаллой, супермметал, ниломаг, санболд, молибден пермаллой, Сендуст, M-1040, Hipernom, HyMu-80 и Amumetal. В последнее время использовался пиролитический графит (также случайно используемый в некоторых OLED-панелях в качестве теплоотвода), поскольку он также показывает полезные свойства исключения магнитного поля.[нужна цитата ]

Рекомендации

  1. ^ а б c Джайлз, Дэвид (1998). Введение в магнетизм и магнитные материалы. CRC Press. п. 354. ISBN  978-0-412-79860-3.
  2. ^ Weast, Роберт (1983). Справочник по химии и физике (64-е изд.). CRC Press. п. E-108. ISBN  978-0-8493-0464-4.
  3. ^ «МуМеталл Хоум». mu-metal.com. Джош Виклер. Получено 2015-07-06.
  4. ^ «Характеристики Mu Metal». Характеристики экранирования. Ник Мерби. 2009-03-25. Получено 2013-01-21.
  5. ^ «Магнитные поля и щиты». Часто задаваемые вопросы. Magnetic Shield Corp.. Получено 2008-12-14.
  6. ^ Патент 279549[постоянная мертвая ссылка ] Уиллоби Стэтхэм Смит, Генри Джозеф Гарнетт, Новые и улучшенные магнитные сплавы и их применение в производстве телеграфных и телефонных кабелей., пожалована 27 июля 1926 г.
  7. ^ Патент США 1582353 Уиллоби Стэтхэм Смит, Генри Джозеф Гарнетт, Магнитный сплав, подана 10 января 1924 г., предоставлена ​​27 апреля 1926 г.
  8. ^ Патент США 1552769 Уиллоби Стэтхэм Смит, Генри Джозеф Гарнетт, Магнитный сплав, подана 10 января 1924 г., предоставлена ​​8 сентября 1925 г.
  9. ^ Грин, Аллен (2004). "150 лет промышленности и предпринимательства на пристани Эндерби". История Атлантического кабеля и подводных коммуникаций. FTL Дизайн. Получено 2008-12-14.
  10. ^ «Статус товарного знака и поиск документов». tsdr.uspto.gov. Получено 2017-07-28.
  11. ^ «Статус товарного знака и поиск документов». tsdr.uspto.gov. Получено 2017-07-28.

внешняя ссылка