Mu金属

Mu金属，也写作μ金属，是一种软镍铁铁磁性合金，以其极高的磁导率、低矫顽力、低磁致伸缩和良好的延展性而著称。它主要用于将磁通量引导到敏感设备周围，而不是像传统屏障那样阻挡磁场。其名称来源于希腊字母μ，在物理和工程中用于表示磁导率。 该材料于20世纪20年代初由Willoughby S. Smith和Henry J. Garnett为电报建造与维护有限公司（通常称为Telcon）在英国开发。其最初目的是用于海底电报电缆的加感。海水包围海底电缆会增加电缆的电容并扭曲信号。通过在导体周围添加高磁导率金属层，工程师可以引入电感并补偿电缆的电气特性，从而增加可用带宽。Mu金属的开发部分是为了作为坡莫合金的更具延展性的替代品，坡莫合金的专利地位与竞争对手西电公司有关。 早期配方通常含有约77%的镍、16%的铁、5%的铜和约2%的铬或钼。现代以通用描述销售的材料通常与ASTM A753合金4相关联，通常含有约80%的镍、12-15%的铁、约5%的钼以及少量其他元素如硅。商业成分各不相同，一些供应商使用专有配方或相关商标，包括MuMETAL、Mumetall和Mumetal2。 Mu金属的相对磁导率可达约80,000-100,000，远超普通钢。其低磁各向异性和低磁致伸缩允许磁畴边界相对容易移动，从而在交流磁路中产生低矫顽力和低磁滞损耗。与其他一些高磁导率镍铁合金相比，其延展性和可锻性使其易于制成薄片、罐、衬垫和复杂的屏蔽组件。 合金的性能在很大程度上取决于加工过程。成品组件通常经过热处理，通常是在磁场中进行氢气退火。这种处理改善了晶体排列，并去除或减少了阻碍畴壁运动的杂质，可能将磁导率提高数倍。退火后的弯曲、切割、焊接或机械冲击会降低局部磁性能，因此制造后的屏蔽可能需要再次退火循环。 Mu金属用于变压器和电气设备屏蔽、阴极射线管仪器、硬盘组件、磁性唱头、MRI装置、脑磁图和心磁图系统、光电倍增管、低能电子实验腔、超导和约瑟夫森结电路、磁通门磁力计、罗盘和电感式接近传感器。屏蔽效果随场强和频率变化。由于合金在相对较低的磁场下可能饱和，要求高的系统可能使用嵌套的Mu金属外壳，有时与外部普通钢层结合，在内部高磁导率层降低残余场之前处理更强的场。在射频下，导电法拉第屏蔽或其他技术可能更合适。 因此，Mu金属最好被理解为一个材料类别和具有历史意义的商标家族，而不是传统的消费品牌。这种通用合金在精密电子、仪器仪表、医疗技术和实验室研究中仍然相关，而特定商标的所有权和使用可能因供应商而异。

Mu金属源于早期海底电报的工程问题。长海底电缆被导电海水包围，增加了电容并导致信号失真。由此产生的限制降低了信号速度和可用带宽。工程师通过使用高磁导率磁性材料层围绕导体，将磁场集中在加载材料内，从而通过向电缆添加电感来解决该问题。 电报建造与维护有限公司是一家参与海底电缆建设的英国公司，后来被称为Telcon，在20世纪20年代初开发了Mu金属。这项工作归功于英国科学家Willoughby S. Smith和Henry J. Garnett，他们于1923年获得了该合金的专利。Mu金属的创建部分是为了与坡莫合金竞争，坡莫合金是一种早期的高磁导率合金，其专利权与西电公司有关。在镍铁配方中添加铜以提高延展性，使材料更适合电缆制造。 电缆加感应用需要大量材料。历史记载描述第一年产量达到每周约30吨，而每1.6公里电缆段可能需要约80公里的细Mu金属线。随着20世纪30年代电信技术的变化，对这种特定用途的需求下降。然而，该材料仍然具有价值，因为其磁性能在其他电气和电子应用中有用。 在第二次世界大战期间，Mu金属在电子行业得到了更广泛的应用。应用包括变压器和阴极射线管的屏蔽，以及与磁性水雷引信相关的组件。这些用途确立了该合金作为一种实用工程材料的地位，而不仅仅是电缆加感技术。它能够为磁通量提供低磁阻路径，使其在杂散磁场可能干扰测量、成像、显示、开关或记录的任何地方都有用。 现代对Mu金属的理解涵盖了几种相关成分，而不是一种普遍固定的配方。较旧的描述通常将其识别为镍铁合金，含有铜和少量铬或钼。当前规格通常将该材料与ASTM A753合金4相关联，而商业供应商可能以不同名称销售专有变体。因此，磁导率、饱和行为、机械性能和处理要求取决于确切的等级和制造工艺。 热处理是性能的核心。在屏蔽体形成最终几何形状后，在磁场中进行氢气退火可以改善晶体结构和磁畴排列。该处理还减少了杂质（包括碳）的影响，这些杂质会限制畴壁运动。退火后的机械变形会降低磁导率，特别是在弯曲、孔、接头或冲击点附近。因此，制造商仔细选择制造方法，并可能在大量成型后重复退火。 Mu金属现在用于科学、医疗、工业和电子系统。示例包括MRI和生物磁仪器、磁力计、光电倍增管、模拟显示设备、硬盘组件、磁性唱头、实验真空室、超导电路和电感传感器。有效的设计通常使用多个嵌套屏蔽，因为磁导率在某些低场条件下会下降，并且合金在较强磁场中可能饱和。外部钢层可以在内部Mu金属层提供更精细屏蔽之前降低强外部场。 历史商标MUMETAL于1985年被Telcon Metals Ltd.放弃。该商标的最后列名所有者为伊利诺伊州的Magnetic Shield Corporation。这一商标历史并未消除该术语更广泛的技术用途，该术语继续描述一系列高磁导率镍铁屏蔽材料。因此，Mu金属既是历史悠久的专有名称，也是广泛认可的材料名称。

• 1985

  Telcon放弃MUMETAL商标

  [1]Mu-metalen.wikipedia.org

  Telcon Metals Ltd.放弃了MUMETAL商标。最后列名所有者为伊利诺伊州的Magnetic Shield Corporation。

• 1940

  战时电子应用

  [1]Mu-metalen.wikipedia.org

  在第二次世界大战期间，Mu金属用于电子屏蔽，包括变压器和阴极射线管应用，以及磁性水雷引信技术。

• 1930

  超越海底电缆的扩展

  [1]Mu-metalen.wikipedia.org

  在20世纪30年代，随着电信技术的变化，最初的电缆加感用途下降，而电子屏蔽应用变得越来越重要。

• 1923

  Mu金属专利

  [1]Mu-metalen.wikipedia.org

  Willoughby S. Smith和Henry J. Garnett通过电报建造与维护有限公司为海底电报电缆的感应加载应用获得了该合金的专利。

一种用于精密磁屏蔽的专用软磁材料，定位为具有极高磁导率、低矫顽力、低磁致伸缩以及可加工成薄型组件的特性。

• 磁屏蔽材料

  Mu金属薄板和箔

  薄型、可成形的镍铁合金材料，用于制造磁屏蔽、衬垫、罐和外壳。其延展性很重要，因为屏蔽通常需要折叠、圆柱形、嵌套壳或其他难以用脆性磁性材料生产的形状。

• 磁屏蔽设备

  Mu金属外壳

  封闭或部分封闭的屏蔽，旨在将静态和缓慢变化的磁通量引导到受保护区域周围。外壳用于传感器、实验室设备、电子组件、光电倍增管以及其他易受杂散磁场影响的设备周围。

• 电子和科学组件

  Mu金属仪器组件

  用于变压器、阴极射线仪器、硬盘组件、磁性唱头、MRI系统、生物磁仪器、磁力计、磁通门传感器和实验设备的成型组件。确切的合金等级和制造后退火工艺决定实际屏蔽性能。

• 1930

  转向电子屏蔽战略

  背景

  随着通信技术的发展，最初的海底电缆应用在20世纪30年代下降。

  采取的行动

  Mu金属的生产和使用扩展到变压器、阴极射线管和其他电子屏蔽应用。

  后续影响

  该材料在最初的电信市场收缩后仍保持商业相关性。

  来源

• 1923

  为海底电缆加感而开发新品

  背景

  海底电报电缆因周围海水增加电容而遭受信号失真。高磁导率合金可以增加电感并改善电缆的电气性能。

  采取的行动

  Telcon开发并申请了Mu金属专利，使用与铜添加相关的延展性镍铁配方，应用于海底电缆导体周围。

  后续影响

  该合金在海底电信领域创造了大量早期需求，后来在电子和科学磁屏蔽中变得有用。

  • Western Electric — Mu金属的开发部分是为了与坡莫合金竞争，坡莫合金是一种早期的高磁导率合金，与西电公司的专利权有关。

  来源

1. 1Mu-metalen.wikipedia.org