Введение

Торговая марка, сплав. Mu-металл — это мягкий ферромагнитный сплав на основе никеля и железа с очень высокой магнитной проницаемостью, используемый для экранирования чувствительного электронного оборудования от статических или низкочастотных магнитных полей.

Применение

Му-металл — это мягкий магнитный сплав с исключительно высокой магнитной проницаемостью. Высокая проницаемость му-металла обеспечивает путь низкого магнитного сопротивления для магнитного потока, что обуславливает его применение в магнитных экранах для защиты от статических или медленно изменяющихся магнитных полей. Магнитные экраны, изготовленные из сплавов с высокой проницаемостью, таких как му-металл, работают не путем блокирования магнитных полей, а путем предоставления пути для линий магнитного поля в обход экранируемой области. Таким образом, оптимальная форма экрана — замкнутый контейнер, окружающий экранируемое пространство. Эффективность магнитного экранирования му-металом снижается с уменьшением проницаемости сплава, которая падает как при слабых полях, так и при сильных полях из-за насыщения. Поэтому магнитные экраны из му-металла часто состоят из нескольких вложенных друг в друга корпусов, каждый из которых последовательно ослабляет поле внутри. Поскольку му-металл насыщается при относительно низких полях, внешний слой в таких многослойных экранах иногда изготавливается из обычной стали. Её более высокое значение насыщения позволяет ей справляться с более сильными магнитными полями, снижая их до уровня, который может быть эффективно экранирован внутренними слоями му-металла. Магнитные поля радиочастот выше примерно 100 кГц можно экранировать с помощью экранов Фарадея — обычных проводящих металлических листов или сеток, используемых для защиты от электрических полей. Сверхпроводящие материалы также способны вытеснять магнитные поля благодаря эффекту Мейснера, но для этого требуются криогенные температуры. Сплав характеризуется низкой коэрцитивной силой, почти нулевой магнитострикцией и значительным анизотропным магнитосопротивлением. Низкая магнитострикция критически важна для промышленных применений, где переменные напряжения в тонких плёнках в противном случае привели бы к катастрофически большим изменениям магнитных свойств.

Подобные материалы

Другие материалы с аналогичными магнитными свойствами включают Co Netic, супермаллой, супермуметалл, ниломаг, санболд, молибденовый пермаль, Sendust, M 1040, Hipernom, HyMu 80 и Amumetal. Электрическая сталь используется аналогичным образом в некоторых трансформаторах как более дешевая альтернатива с меньшей проницаемостью. Керамические ферриты используются для тех же целей и обладают еще более высокой проницаемостью на высоких частотах, но они хрупкие и практически не проводят электричество, поэтому могут заменить мю-металлы только в тех случаях, когда не требуется электропроводность и пластичность.

История

Mu-металл был разработан британскими учеными Уиллоуби С. Смитом и Генри Дж. Гарнеттом и запатентован в 1923 году для индуктивной загрузки подводных телеграфных кабелей компанией The Telegraph Construction and Maintenance Co. Ltd. (ныне Telcon Metals Ltd.), британской фирмой, построившей трансатлантические подводные телеграфные кабели. Проводящая морская вода, окружающая подводный кабель, добавляла значительную ёмкость кабелю, вызывая искажение сигнала, что ограничивало полосу пропускания и снижало скорость передачи данных до 10–12 слов в минуту. Полосу пропускания можно было увеличить, добавив индуктивность для компенсации. Первоначально это делалось путем обмотки проводников спиральной обмоткой из металлической ленты или проволоки с высокой магнитной проницаемостью, которая локализовала магнитное поле. Telcon разработал mu-металл, чтобы конкурировать с пермаллоем – первым высокопроницаемым сплавом, использовавшимся для компенсации кабелей, патентные права на который принадлежали конкуренту Western Electric. Mu-металл был разработан путем добавления меди к пермаллою для повышения пластичности. Для каждого 1,6 км кабеля требовалось более 100 тонких проволок mu-металла, что создавало высокий спрос на сплав. В первый год производства Telcon выпускал 30 тонн в неделю. В 1930-х годах это применение mu-металла сократилось, но ко Второй мировой войне было найдено множество других применений в электронной промышленности (особенно для экранирования трансформаторов и электронно-лучевых трубок), а также в детонаторах магнитных мин. Компания Telcon Metals Ltd. отказалась от товарного знака "MUMETAL" в 1985 году. Последним зарегистрированным владельцем товарного знака "MUMETAL" является Magnetic Shield Corporation, штат Иллинойс.