Mu-metal - Mu-metal
Mu-metal , hassas elektronik ekipmanı statik veya düşük frekanslı manyetik alanlara karşı korumak için kullanılan, çok yüksek geçirgenliğe sahip , nikel - demir yumuşak bir ferromanyetik alaşımdır . Birkaç kompozisyona sahiptir. Böyle bir bileşim yaklaşık olarak %77 nikel, %16 demir, %5 bakır ve %2 krom veya molibdendir . Daha yakın zamanlarda, mu-metal ASTM A753 Alaşım 4 olarak kabul edilir ve yaklaşık% 80 nikel,% 5 molibden, küçük miktarlarda silikon gibi çeşitli diğer elementlerden ve geri kalan% 12 ila 15 demirden oluşur. İsim , fizik ve mühendislik formüllerinde geçirgenliği temsil eden Yunanca mu ( μ ) harfinden gelmektedir . Alaşımın bir dizi farklı tescilli formülasyonu MuMETAL , Mumetall ve Mumetal2 gibi ticari isimler altında satılmaktadır .
Mu-metal , sıradan çelik için birkaç bin ile karşılaştırıldığında, tipik olarak 80.000–100.000 nispi geçirgenlik değerlerine sahiptir . "Yumuşak" bir ferromanyetik malzemedir; düşük manyetik anizotropi ve manyetostriksiyona sahiptir , bu da ona düşük bir zorlayıcılık verir, böylece düşük manyetik alanlarda doyurulur. Bu, AC manyetik devrelerde kullanıldığında düşük histerezis kayıpları verir . Permalloy gibi diğer yüksek geçirgenliğe sahip nikel-demir alaşımları benzer manyetik özelliklere sahiptir; mu-metal'in avantajı, daha sünek , dövülebilir ve işlenebilir olması, manyetik kalkanlar için ihtiyaç duyulan ince levhalara kolayca şekil verilmesine izin vermesidir.
Mu-metal nesneler , son hallerine ulaştıktan sonra ısıl işlem gerektirir - manyetik geçirgenliği yaklaşık 40 kat artıran hidrojen atmosferinde bir manyetik alanda tavlama . Tavlama değiştirir malzemenin kristal yapısı , hizalama tahıllar ve bazı yabancı maddelerin, özellikle kaldırma karbon serbest hareketini engellememelidir, manyetik alan sınırları. Tavlamadan sonra bükülme veya mekanik şok, malzemenin tane hizalamasını bozarak, etkilenen alanların geçirgenliğinde bir düşüşe neden olabilir ve bu, hidrojen tavlama adımının tekrarlanmasıyla geri yüklenebilir.
Manyetik koruma
Mu-metal, olağanüstü yüksek manyetik geçirgenliğe sahip yumuşak bir manyetik alaşımdır. Mu-metalin yüksek geçirgenliği, manyetik akı için düşük bir isteksizlik yolu sağlayarak, statik veya yavaş değişen manyetik alanlara karşı manyetik kalkanlarda kullanılmasına yol açar . Mu-metal gibi yüksek geçirgenliğe sahip alaşımlarla yapılan manyetik koruma, manyetik alanları bloke ederek değil , korumalı alanın etrafındaki manyetik alan çizgileri için bir yol sağlayarak çalışır . Bu nedenle, kalkanlar için en iyi şekil, korumalı alanı çevreleyen kapalı bir kaptır. Mu-metal korumanın etkinliği, hem düşük alan kuvvetlerinde hem de doygunluk nedeniyle yüksek alan kuvvetlerinde düşen alaşımın geçirgenliği ile azalır . Bu nedenle, mu-metal kalkanlar genellikle, her biri içindeki alanı art arda azaltan, iç içe birkaç muhafazadan yapılır. Mu-metal bu kadar düşük alanlarda doyduğundan, bazen bu tür çok katmanlı kalkanlardaki dış katman sıradan çelikten yapılır. Daha yüksek doygunluk değeri, daha güçlü manyetik alanlarla başa çıkmasına izin vererek, onları iç mu-metal katmanları tarafından etkili bir şekilde korunabilen daha düşük bir seviyeye indirir.
Yaklaşık 100 kHz'in üzerindeki RF manyetik alanları Faraday kalkanları ile korunabilir : elektrik alanlarına karşı koruma sağlamak için kullanılan sıradan iletken metal levhalar veya ekranlar . Süper iletken malzemeler ayrıca Meissner etkisi ile manyetik alanları dışarı atabilir , ancak kriyojenik sıcaklıklar gerektirir .
Alaşımın düşük bir zorlayıcılığı, sıfıra yakın manyetostriksiyonu ve önemli ölçüde anizotropik manyetorezistansı vardır. Düşük manyetostriksiyon, ince filmlerdeki değişken gerilimlerin aksi takdirde manyetik özelliklerde yıkıcı derecede büyük değişikliklere neden olacağı endüstriyel uygulamalar için kritik öneme sahiptir.
Tarih
Mu-metal, İngiliz bilim adamları Willoughby S. Smith ve Henry J. Garnett tarafından geliştirildi ve 1923'te denizaltı telgraf kablolarının endüktif yüklenmesi için patenti , bir İngiliz firması olan The Telegraph Construction and Maintenance Co. Ltd. (şimdi Telcon Metals Ltd.) tarafından alındı. Atlantik denizaltı telgraf kablolarını inşa etti. Bir deniz altı kablosunu çevreleyen iletken deniz suyu , kabloya önemli bir kapasite ekleyerek sinyalin bozulmasına neden olarak bant genişliğini sınırladı ve sinyal hızını dakikada 10-12 kelimeye düşürdü. Telafi etmek için endüktans eklenerek bant genişliği arttırılabilir . Bu, ilk olarak iletkenleri, manyetik alanı sınırlayan, metal bant veya yüksek manyetik geçirgenliğe sahip telin sarmal sarılmasıyla yapıldı. Telcon , patent hakları rakibi Western Electric'e ait olan, kablo kompanzasyonu için kullanılan ilk yüksek geçirgenlikli alaşım olan permalloy ile rekabet etmek için mu-metali icat etti . Mu-metal, sünekliği artırmak için permalloy'a bakır eklenerek geliştirildi . Her 1,6 km kablo için 80 kilometre (50 mil) ince mu-metal tel gerekliydi ve bu da alaşım için büyük bir talep yarattı. İlk üretim yılı Telcon haftada 30 ton üretiyordu. 1930'larda mu-metal için kullanımı azalmış ancak Dünya Savaşı başka kullanım alanları da (özellikle için koruyucu elektronik endüstrisinde bulundu transformatörler ve katod ışını tüpleri ), hem de fünye içinde manyetik mayın . Telcon Metals Ltd. 1985 yılında "MUMETAL" ticari markasını terk etti. "MUMETAL" markasının listelenen son sahibi, Magnetic Shield Corporation, Illinois'dir.
Kullanımlar ve özellikler
Mu-metal, ekipmanı manyetik alanlardan korumak için kullanılır. Örneğin:
- Yakındaki devreleri etkilemelerini önlemek için mu-metal kabuklarla inşa edilmiş elektrik güç transformatörleri .
- Manyetik alanı diskten uzak tutmak için sürücüde bulunan mıknatısların mu-metal desteğine sahip sabit diskler .
- Analog osiloskoplarda kullanılan ve başıboş manyetik alanların elektron ışınını saptırmasını önlemek için mu-metal kalkanlara sahip katot ışını tüpleri .
- LP'ler çalınırken paraziti azaltmak için mu-metal bir kasaya sahip manyetik fonograf kartuşları .
- Manyetik rezonans görüntüleme (MRI) ekipmanı.
- Manyetometreler kullanılan manyetoensefalografinin ve manyetokardiyografi .
- Fotoçoğaltıcı tüpler .
- Düşük enerjili elektronlarla deneyler için vakum odaları , örneğin fotoelektron spektroskopisi.
- Süperiletken devreler ve özellikle Josephson bağlantı devreleri.
- Sensörün bir parçası olarak fluxgate manyetometreleri ve pusulalar .
- Yakınlık sensörleri (endüktif tip)
benzer malzemeler
Benzer manyetik özelliklere sahip diğer materyaller Co-Netic içerir supermalloy , supermumetal, nilomag, sanbold, molibden Permalloy , Sendust , E-1040, Hipernom, HyMu-80 ve Amumetal. Son zamanlarda pirolitik grafit (ayrıca bazı OLED panellerde ısı emici olarak tesadüfen kullanılmaktadır) ayrıca yararlı manyetik alan dışlama özellikleri gösterdiği için kullanılmıştır.