老式电视机和录音设备中使用的 mu metal 并不是完全阻挡磁场,而是为磁通提供一条更容易通过的路径,使其绕过敏感元件。现代配方由镍铁基软磁合金构成,约含 80% 镍和 15% 铁;其余部分含有钼和其他元素。其高磁导率在商业产品中可达到约 100,000,在特殊合金中还会更高。
Mu metal 尤其用于直流和低频磁场环境,在这些环境中,铜或铝制 EMI 屏蔽会失效。这种材料过去曾用于保护 CRT、磁带机磁头、变压器、光电倍增管和精密模拟设备;如今也应用于磁力计、精密电流传感器、电子显微镜和科学仪器。通过多层结构、适当的制造工艺和消磁处理,磁场强度最多可降低约一百万倍。由于其性能会在低温下下降,人们还开发了适用于液氮和液氦条件的特殊合金。
由于加工、焊接、冲压或弯曲产生的应力可能破坏其磁导率,高性能屏蔽件随后会进行氢退火处理。此外,由于其饱和磁通密度约为 0.75 特斯拉,在强磁体附近使用时,可以与具有更高饱和能力的外层材料结合使用。Mu metal 于 1923 年由 Willoughby S. Smith 和 Henry J. Garnett 取得专利,用于海底电报电缆的电感加载。
为何重要
Mu metal 的重要性在于,它有助于在铜和铝制屏蔽不足以应对的直流和低频磁场中保护敏感元件。因此,这种材料的应用范围从老式图像和记录设备延伸至如今的磁力计、电流传感器、电子显微镜及其他科学仪器。然而,高磁导率取决于材料的加工方式;由于弯曲、冲压、焊接及类似工艺可能损害其性能,高性能屏蔽件可能需要进行后续氢退火和消磁处理。此外,其性能在低温下会下降,且饱和上限约为 0.75 特斯拉,这进一步凸显了在设计中选择合金和采用多层结构的重要性。