Die Permalloy ist eine Reihe von Legierungen mit magnetischen Eigenschaften auf der Basis von Nickel und Eisen und oft auch in kleineren Anteilen von Molybdän und Mangan .
Die erste Reihe von Permalloy-Legierungen wurde 1914 von Gustav Elmen , Physiker bei Bell Laboratories, entdeckt .
Sein patentierter Name erinnert an seine hohe magnetische Permeabilität, die ihn heute in Materialien mit Magnetkernen in elektronischen und elektrotechnischen Geräten wie laminierten Blechen zur magnetischen Abschirmung zum Blockieren von Magnetfeldern, Leseköpfen und magnetischen Aufzeichnungs- und Induktionsspulen nützlich macht .
Es gibt andere Permalloy-Legierungen, die in der ersten Hälfte entwickelt wurden, um sie als Präfix oder numerisches Suffix zu bezeichnen, das den Massenanteil von Ni angibt, beispielsweise 45 Permalloy , eine Legierung aus 45% Nickel mit 55% Eisen (FeNi45).
Der Bereich der Permalloy-Legierungen umfasst heute Legierungen auf der Basis von 45% bis 79% Ni, 16% bis 55% Fe, 0% bis 5% Mo, etwa 0,3% Mn.
Eine der ersten Permalloy-Legierungen enthielt 15% Eisen und 80% Nickel ; Die symbolische Bezeichnung nach europäischer Norm lautet daher NiFe15. Es hat eine hohe magnetische Permeabilität , eine geringe Koerzitivkraft , eine Magnetostriktion nahe Null und sowohl einen anisotropen als auch einen signifikanten Magnetowiderstand .
Kommerzielle Permalloyen haben eine relative magnetische Permeabilität von durchschnittlich 100.000, verglichen mit einigen Tausend für gewöhnlichen Stahl .
Der Permalloy - Molybdän , eine Legierung von 81% Nickel 17% Eisen und 2% Molybdän (NiFe17Mo2) wurde durch das erfundene Bell Laboratories in 1940 ; es hat die induktive Kompensation der Reaktanz von Fernsprechleitungen verbessert ; Die Supermallierung , eine Legierung aus 75% Nickel, 20% Eisen und 5% Molybdän (NiFe20Mo5), ist ein weichmagnetisches Material, das sich durch hohe magnetische Permeabilität und niedrigen Koerzitivfeldwert auszeichnet.
Eine geringe Magnetostriktion ist für industrielle Anwendungen unerlässlich. Das Permalloy-Material kann in Filmen oder Dünnfilmen mit unterschiedlichen Spannungen verwendet werden, ohne die Variation des Magnetfelds signifikant und zufällig zu erhöhen, was sonst unmöglich wäre.
Der spezifische Widerstand der Permalloy kann in Abhängigkeit von der Stärke und Richtung des angelegten Magnetfelds um etwa 5% variieren . Es sei daran erinnert, dass diese Legierungen mit etwa 80% Nickel flächenzentrierte kubische Gitterkristalle mit einer isotropen Kristallgitterkonstante von 0,355 nm sind . Der Hauptnachteil dieser Legierung besteht darin, dass sie nicht sehr duktil ist und dass ihre Formgebung empfindlich ist, während diese wesentlichen Anwendungen präzise Formen erfordern. Daher werden magnetische Abschirmungen am häufigsten in anderen Legierungen mit hohen magnetischen Permeabilitäten wie Mu-Metall ausgeführt .
Die Forschung und die rasche Entwicklung der ersten Permalloys gerechtfertigt zu Beginn der XX - ten Jahrhundert für die kompensieren Induktivität von Telegraphenleitungen .
Bei der Verlegung der ersten transatlantischen U-Boot-Kabel in den 1860er Jahren stellten wegweisende Ingenieure fest, dass die extreme Länge der Leiterdrähte zu Verzerrungen führte und die maximale Signalgeschwindigkeit auf nur 10 bis 12 Wörter pro Minute reduzierte. Die angemessenen Bedingungen, um die Übertragung des Signals ohne Verzerrung durch die Kabel sicherzustellen, wurden 1885 vom Physiker Oliver Heaviside auf theoretische und mathematische Weise festgelegt . Erst der dänische Ingenieur Carl Emil Krarup (in) schlug 1902 vor, lange Kabel mit Draht zu umwickeln, um die Induktivität zu kompensieren und signifikant zu erhöhen, und stellte eine Lastspule her, um die Verzerrung des elektrischen Signals zu verringern. Leider hatte das Eisenmaterial keinen ausreichenden Permeabilitätswert, um ein Kabel mit transatlantischer Länge (über 3.000 km ) zu kompensieren .
Die Forschung auf diesem Gebiet wird fortgesetzt und führt zur bereits von Gustav Elmen beschriebenen Entdeckung von Permalloy, das eine größere magnetische Permeabilität als Weicheisen oder Siliziumstahl aufweist. Später, im Jahr 1923, fand der Forscher heraus, dass diese Eigenschaft durch Erhitzen erhöht werden könnte. Es wird berichtet, dass eine Wicklung aus Permalloy die Geschwindigkeit eines Telegraphensignals mit 4 multiplizieren kann.
Diese Kompensationstechnik in den sank der dreißiger Jahre , die Kabel Schichten immer weniger Stellen bereitstellt für Permalloy - Legierungen und die Wirtschaftskrise der Großen Depression gezwungen, aber während des Zweiten Weltkriegs wurde die Elektronik - Industrie bereits die Übernahme.
Denken Sie daran, dass die endgültigen thermischen und chemischen Behandlungen von NiFe-Legierungen wie Supermlegierungen unerlässlich sind, um die gewünschten weichmagnetischen Eigenschaften sicherzustellen. Eisen-Nickel-Legierungen haben interessante magnetische Eigenschaften mit Nickelgehalten zwischen 28 und 78 Massen-% Nickel in Eisen, hier sind andere NiFe-Legierungen.
Das "Rhometall", eine Nickel-Eisen-Legierung mit 64% Nickel und 36% Eisen, ist für seinen maximalen elektrischen Widerstand bekannt. "Hipernick", "etwa 50% Nickel-Eisen-Legierung", zeichnet sich durch maximale Magnetisierungssättigung aus. Das "Isoperm" der gleichen Zusammensetzung zeigt eine konstante und stabile Permeabilität.
Das "Sinimax" Ni 0,43 Fe 0,54 Si 0,03kann als Permalloy angesehen werden, die durch Zugabe von 3% bis 3,5% Silizium modifiziert wurde, um seinen spezifischen Widerstand zu erhöhen. Die magnetischen Eigenschaften sind auch viel besser als bei der Permalloy 45.
Unter den kommerziellen Produkten gibt es auch das "Monimax" Ni 0,48 Fe 0,49 Mo 0,03, eine Art "Hipernick", der von Mo modifiziert wurde, um den spezifischen Widerstand zu erhöhen, sowie Mu-Metall , das zusammen mit Permalloy Teil von "75% und 80% Nickellegierungen" ist.
Sinimax und Monimax mit ziemlich ähnlichen Eigenschaften werden häufig für HF- oder Hochfrequenzspulen verwendet, während „75% und 80% Nickellegierungen“ in Messtransformatoren, Aufzeichnungsköpfen, Hochfrequenztransformatoren, Impulstransformatoren, Magnetfiltern und Abschirmungen enthalten sind. Magnetverstärker ...