Micron Document
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<title>Mu-Metall</title>
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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Mu-Metall</span></h1>
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<tbody><tr>
<th colspan="2" style="background:#FFDEAD;">Allgemeines
</th></tr>
<tr>
<td>Name</td>
<td>Mu-Metall
</td></tr>
<tr>
<td>Andere Namen</td>
<td>Permalloy, <a href="Supermalloy" title="Supermalloy">Supermalloy</a>
</td></tr>
<tr>
<td>Bestandteile</td>
<td>Mu-Metall bzw. Permalloy:<br>76…80 % <a href="Nickel" title="Nickel">Nickel</a>, 15…16 % <a href="Eisen" title="Eisen">Eisen</a>, 4…5 % <a href="Kupfer" title="Kupfer">Kupfer</a>, 2…3 % <a href="Chrom" title="Chrom">Chrom</a> oder <a href="Molybd%C3%A4n" title="Molybdän">Molybdän</a>
<p>Supermalloy:<br>75…79 % Nickel, 16…20 % Eisen, 3…5 % Molybdän
</p><p>Auch andere Mischungs­verhältnisse sind üblich, z. B.: 80 % Nickel, 16 % Eisen und 4&nbsp;% <a href="Cobalt" title="Cobalt">Cobalt</a>.
</p>
</td></tr>
<tr>
<td>Kurzbeschreibung</td>
<td><a href="Werkstoff" title="Werkstoff">Werkstoff</a> mit hoher magnetischer Permeabilität
</td></tr>
<tr>
<th colspan="2" style="background:#FFDEAD;">Eigenschaften
</th></tr>
<tr>
<td><a href="Dichte" title="Dichte">Dichte</a></td>
<td>8,7&nbsp;g/cm<sup>3</sup>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Aggregatzustand" title="Aggregatzustand">Aggregatzustand</a></td>
<td>fest
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Schmelzpunkt" title="Schmelzpunkt">Schmelzpunkt</a></td>
<td>1454&nbsp;°C
</td></tr>
<tr>
<td><a href="S%C3%A4ttigungsmagnetisierung" class="mw-redirect" title="Sättigungsmagnetisierung">Sättigungs­magnetisierung</a></td>
<td>0,8&nbsp;T
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Magnetische_Permeabilit%C3%A4t" title="Magnetische Permeabilität">Permeabilitätszahl</a></td>
<td>80.000…500.000
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Spezifischer_Widerstand" title="Spezifischer Widerstand">Spezifischer Widerstand</a></td>
<td>55 · 10<sup>−6</sup>&nbsp;Ω·cm
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Magnetowiderstand" class="mw-redirect" title="Magnetowiderstand">MR</a> Koeffizient</td>
<td>2…4 %
</td></tr>
<tr>
<td>obere Anwendungs­temperatur</td>
<td>150&nbsp;°C
</td></tr>
<tr>
<td>Ausdehnungs­koeffizient (20…100&nbsp;°C)</td>
<td>13,5 · 10<sup>−6</sup>&nbsp;K<sup>−1</sup>
</td></tr>
<tr>
<td>E-Modul</td>
<td>200 kN/mm<sup>2</sup>
</td></tr>
</tbody></table>
<p><b>Mu-Metall</b> (µ-Metall, Mumetall, <span style="font-style:normal;font-weight:normal"><a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a></span> <span lang="en-Latn" style="font-style:italic">Mu-metal</span> oder <span style="font-style:normal;font-weight:normal"><a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a></span> <span lang="en-Latn" style="font-style:italic">permalloy</span>) gehört zu einer Gruppe <a href="Weichmagnetisch" class="mw-redirect" title="Weichmagnetisch">weichmagnetischer</a> <a href="Nickel" title="Nickel">Nickel</a>-<a href="Eisen" title="Eisen">Eisen</a>-<a href="Legierung" title="Legierung">Legierungen</a> mit 72 bis 80&nbsp;% Nickel sowie Anteilen von <a href="Kupfer" title="Kupfer">Kupfer</a>, <a href="Molybd%C3%A4n" title="Molybdän">Molybdän</a>, <a href="Cobalt" title="Cobalt">Cobalt</a> oder <a href="Chrom" title="Chrom">Chrom</a> mit hoher magnetischer <a href="Permeabilit%C3%A4t_(Magnetismus)" class="mw-redirect" title="Permeabilität (Magnetismus)">Permeabilität</a>,<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> die zur <a href="Abschirmung_(Elektrotechnik)" title="Abschirmung (Elektrotechnik)">Abschirmung</a> <a href="Niederfrequenz" title="Niederfrequenz">niederfrequenter</a> <a href="Magnetismus" title="Magnetismus">Magnetfelder</a> und zur Herstellung der <a href="Magnetkern" title="Magnetkern">Magnetkerne</a> von <a href="%C3%9Cbertrager" title="Übertrager">Signalübertragern</a>, magnetischen <a href="Stromsensor" title="Stromsensor">Stromsensoren</a> und <a href="Stromwandler" title="Stromwandler">Stromwandlern</a> eingesetzt wird.
</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Eigenschaften">Eigenschaften</h2></div>
<p>Mu-Metall besitzt eine hohe <a href="Permeabilit%C3%A4t_(Magnetismus)" class="mw-redirect" title="Permeabilität (Magnetismus)">Permeabilität</a> (<span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \mu _{r}}">
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</p><p>Wenn Mu-Metall gebogen, verformt oder mechanisch bearbeitet wird, bricht die hohe Permeabilität drastisch ein. Werte herunter bis <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \mu _{r}}">
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</p><p>Mu-Metall gibt es in der Form von Folien und Blechen, angefangen von einer Dicke von 0,1 bis 5,0&nbsp;mm in Standardmaßen, sowie darüber hinaus in Plattenform wie auch als Rundstäbe.
</p><p>Messungen (Stand: Juli 2014) haben ergeben, dass bei einer magnetischen Schlussglühung unter Schutzgas eine Permeabilität (<span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \mu _{r}}">
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</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Anwendungsgebiete">Anwendungsgebiete</h2></div>


<ul><li>Als magnetoresistives Element bei Festplattenköpfen. Der Widerstand des Elements kann durch Veränderung des umgebenden Magnetfeldes beeinflusst werden (siehe <a href="Magnetoresistiver_Effekt" title="Magnetoresistiver Effekt">magnetoresistiver Effekt</a>).</li>
<li>Als Kernmaterial für <a href="Niederfrequenz" title="Niederfrequenz">Niederfrequenz</a>-<a href="%C3%9Cbertrager" title="Übertrager">Übertrager</a>, <a href="Stromwandler" title="Stromwandler">Stromwandler</a>, magnetische Stromsensoren</li>
<li>In Pulverform zur Herstellung von gepressten <a href="Pulverkern" class="mw-redirect" title="Pulverkern">Pulverkernen</a></li>
<li>In Form dünner Bleche als Material zur Abschirmung von magnetischen Störfeldern in elektronischen Geräten oder <a href="Uhrengeh%C3%A4use" title="Uhrengehäuse">Uhrengehäusen</a>. Dabei sind fertige Abschirmungen mit typischen Wanddicken von 1 bis 2&nbsp;mm in Standardformen wie z.&nbsp;B. Becher, Röhren und Schläuchen erhältlich. Weiterhin gibt es Abschirmhauben für Magnetköpfe, Monitor-<a href="Bildr%C3%B6hre" class="mw-redirect" title="Bildröhre">Bildröhren</a>, Becher für Kfz-Anzeigeinstrumente und Abschirmungen für kleine Elektromotoren in Tonbandgeräten.</li>
<li>Abschirmkabinen: Für magnetfeldfreie Untersuchungen oder Hochfeldlabore sind begehbare Abschirmkabinen oder Räume mit mehrschaligen Abschirmungen aufgebaut worden.</li></ul>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Herstellung">Herstellung</h2></div>
<p>Die erschmolzene Legierung wird nach dem Abkühlen zu <a href="Blech" title="Blech">Blechen</a>, in Bandform oder zu <a href="Draht" title="Draht">Draht</a> verarbeitet. Mu-Metall lässt sich <a href="Stanzen_(Verfahren)" title="Stanzen (Verfahren)">stanzen</a>, <a href="%C3%84tzen" title="Ätzen">ätzen</a>, <a href="Tiefziehen" title="Tiefziehen">tiefziehen</a>, <a href="Biegen" title="Biegen">biegen</a>, <a href="L%C3%B6ten" title="Löten">löten</a>, <a href="Schwei%C3%9Fen" title="Schweißen">schweißen</a>, <a href="Laserschneiden" title="Laserschneiden">laserschneiden</a> und <a href="Galvanotechnik" title="Galvanotechnik">galvanisch</a> beschichten. Ebenso sind spanende Formgebungen, Bohren und Schleifen möglich. Das fertige Werkstück wird nach der mechanischen Bearbeitung einer Schlussglühung bei 1000 bis 1200&nbsp;°C sowie einer anschließenden Anlassbehandlung bei 400–600&nbsp;°C ausgesetzt. Diese thermischen Behandlungen erfolgen unter Vakuum oder Schutzgas wie z.&nbsp;B. Wasserstoff.<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Durch spezielle Abkühlverfahren oder Magnetfeldglühungen sind besonders hohe <a href="Permeabilit%C3%A4t_(Magnetismus)" class="mw-redirect" title="Permeabilität (Magnetismus)">Permeabilitäten</a> oder andere spezielle Magneteigenschaften erreichbar.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Geschichte_von_Permalloy_und_Mu-Metall">Geschichte von Permalloy und Mu-Metall</h2></div>


<p>Die Entwicklungen der <a href="Weichmagnetisch" class="mw-redirect" title="Weichmagnetisch">weichmagnetischen</a> <a href="Eisen-Nickel-Legierung" title="Eisen-Nickel-Legierung">Nickel-Eisen-Legierungen</a> Permalloy und Mu-Metall ist eng verbunden mit der Entwicklung der <a href="Telegrafie" title="Telegrafie">Telegrafie</a>, insbesondere mit der Entwicklung der transatlantischen <a href="Seekabel" title="Seekabel">Seekabel</a>. Diese Entwicklung begann um 1850. Damals hatte sich das von <a href="Samuel_Morse" class="mw-redirect" title="Samuel Morse">Samuel Morse</a> entwickelte System der <a href="Morsezeichen" class="mw-redirect" title="Morsezeichen">Morsezeichen</a> und seiner Aufzeichnung durch <a href="Schreibtelegraf" title="Schreibtelegraf">Schreibtelegrafen</a> weltweit durchgesetzt. Über Land und von Dover nach Calais waren bis 1850 schon etliche Kabelverbindungen entstanden. Der erste Versuch, ein Seekabel zwischen Irland in Europa und Neufundland in Amerika zu verlegen, gelang 1858. Die anfängliche Begeisterung über diese kolossale Leistung entwickelte sich jedoch zu einer großen Enttäuschung, denn die Übertragung der Grußbotschaft der britischen Königin an den amerikanischen Präsidenten dauerte 16 Stunden, obwohl sie nur 103 Wörter umfasste. An diesem Kabel wurde festgestellt, dass die langen Leitungen Verzerrungen verursachten, die die maximale Signalgeschwindigkeit auf nur 10–12 Wörter pro Minute begrenzten.<sup id="cite_ref-Green_3-0" class="reference"><a href="#cite_note-Green-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Das Kabel wurde kurze Zeit später dann als unbrauchbar aufgegeben.
</p><p>1887 konnte <a href="Oliver_Heaviside" title="Oliver Heaviside">Oliver Heaviside</a> nachweisen, dass durch die Erhöhung der Induktivität der Leitung durch zusätzlich eingefügte Spulen (<a href="Bespulte_Leitung" title="Bespulte Leitung">bespulte Leitung</a>) eine verzerrungsfreie Übertragung von niederfrequenten Signalen durch Kabel auch über längere Distanzen möglich ist.<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-Bragg_6-0" class="reference"><a href="#cite_note-Bragg-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Man erreichte eine Erhöhung der Impedanz des Kabels und so eine bessere <a href="Anpassung_(Elektrotechnik)" title="Anpassung (Elektrotechnik)">Anpassung</a> an die Signalquellen.
</p><p>Der regelmäßige Einbau von Spulen in einem Seekabel war damals nicht möglich. Eine Impedanzerhöhung für eine verzerrungsfreie Signalübertragung konnte jedoch mit der Umwicklung der Leitung mit einem Eisendraht erreicht werden. Erste Arbeiten dazu leistete um 1900 der dänische Telegrafeningenieur <a href="Carl_Emil_Krarup" title="Carl Emil Krarup">Carl Emil Krarup</a>, der das nach ihm benannte <a href="Krarupkabel" title="Krarupkabel">Krarupkabel</a> entwickelte. Allerdings reichte die Permeabilität von Eisen nicht aus, um die Verzerrungen eines transatlantischen Kabels über 4500&nbsp;km ohne Unterbrechung zu kompensieren. Deshalb wurde zielgerichtet nach einem Material geforscht, das eine größere Permeabilität als Eisen besitzt.<sup id="cite_ref-Green_3-1" class="reference"><a href="#cite_note-Green-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Diese Suche führte dann 1914 zur Entdeckung einer hoch-permeablen Nickel-Eisen-Legierung durch Gustav Elmen in den <a href="Bell_Laboratories" title="Bell Laboratories">Bell Laboratories</a>, USA.<sup id="cite_ref-Elmen_7-0" class="reference"><a href="#cite_note-Elmen-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p>Diese Legierung bestand ursprünglich aus 78,5&nbsp;% <a href="Nickel" title="Nickel">Nickel</a> und 21,5&nbsp;% <a href="Eisen" title="Eisen">Eisen</a> und wies eine Permeabilität von 90.000 auf. Sie war damit um das 200fache magnetisch permeabler als die beste Eisenverbindung der damaligen Zeit. Elmen nannte diese Legierung „Permalloy“, was so viel wie „Permeable Legierung“ bedeutet. Später, im Jahre 1923, fand er außerdem heraus, dass die Permeabilität durch Wärmebehandlung weiter deutlich erhöht werden konnte.<sup id="cite_ref-Elmen2_8-0" class="reference"><a href="#cite_note-Elmen2-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>

<p>Die erste Anwendung eines mit Permalloy umwickelten und abgeschirmten Seekabels war die Verbindung zwischen New York und den Azoren im Jahre 1924.<sup id="cite_ref-Elmen_7-1" class="reference"><a href="#cite_note-Elmen-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-9" class="reference"><a href="#cite_note-9"><span class="cite-bracket">[</span>9<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
Es konnte nachgewiesen werden, dass die Signalgeschwindigkeit in diesem Kabel, dessen Leiter mit Permalloy umwickelt war, vierfach schneller war als in bisherigen Kabeln.<sup id="cite_ref-Green_3-2" class="reference"><a href="#cite_note-Green-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p>Die Patentrechte für Permalloy lagen bei der <a href="Western_Electric" title="Western Electric">Western Electric</a>, die zu 100&nbsp;% zur <a href="AT%26T" title="AT&amp;T">AT&amp;T</a> gehörte. Jedoch war die gesamte Fertigungskapazität aller in den USA beheimateten Firmen nicht so groß, dass sie den Bedarf an Kabeln decken konnten. Der größte Hersteller von Kabeln mit etwa 70&nbsp;% Marktanteil war die Firma <i><a href="Telegraph_Construction_and_Maintenance_Company" title="Telegraph Construction and Maintenance Company">The Telegraph Construction and Maintenance Co. Ltd.</a></i>, (heute <i>Telcon Metals Ltd.</i>) in Großbritannien.<sup id="cite_ref-Green_3-3" class="reference"><a href="#cite_note-Green-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Telcon fand heraus, dass Permalloy beim Umwickeln des Leiters zu Brüchen neigte. Bei der Suche nach einer eigenen Lösung fanden die beiden Telcon-Wissenschaftler W. S. Smith und H. J. Garnett 1923, dass durch Hinzufügen von <a href="Kupfer" title="Kupfer">Kupfer</a>, später <a href="Chrom" title="Chrom">Chrom</a> oder <a href="Molybd%C3%A4n" title="Molybdän">Molybdän</a>, die Permalloy-Legierung, ohne die Permeabilität zu beeinflussen, <a href="Duktilit%C3%A4t" title="Duktilität">mechanisch besser verformbar</a> wurde. Mit einer Zusammensetzung von 77&nbsp;% Nickel, 16&nbsp;% Eisen, 5&nbsp;% Kupfer und 2&nbsp;% Chrom oder Molybdän konnten mit dieser neuen Legierung außerdem die amerikanischen Patentrechte umgangen werden. Sie nannten diese neue Legierung Mu-Metall nach dem griechischen Formelzeichen <i><b>μ</b></i>, das für die Permeabilität verwendet wird, und ließen es patentieren.<sup id="cite_ref-Patent279549_10-0" class="reference"><a href="#cite_note-Patent279549-10"><span class="cite-bracket">[</span>10<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-Patent1582353_11-0" class="reference"><a href="#cite_note-Patent1582353-11"><span class="cite-bracket">[</span>11<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-Patent1552769_12-0" class="reference"><a href="#cite_note-Patent1552769-12"><span class="cite-bracket">[</span>12<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Da Telcon außerdem die Erfahrungen und die Maschinen für das Krarup-Kabel besaß, ein Draht sich auch noch leichter verarbeiten ließ als ein flaches Band, wurden die Telcon-Kabel mit gewickeltem Mu-Metalldraht versehen. 50 Kilometer des Mu-Metalls als Draht wurden für jeden Kilometer des Kabels benötigt und verursachten eine große Nachfrage nach der Legierung. Im ersten Produktionsjahr produzierte Telcon 30 Tonnen pro Woche. In der <a href="Weltwirtschaftskrise" title="Weltwirtschaftskrise">Weltwirtschaftskrise</a> der 1930er Jahre ging diese Verwendung für Mu-Metall zurück, aber im Zweiten Weltkrieg und danach wurden in der Elektronikindustrie viele andere Verwendungen gefunden, insbesondere für die Abschirmung von <a href="Transformator" title="Transformator">Transformatoren</a>, <a href="Magnetometer" title="Magnetometer">Magnetometern</a> und <a href="Magnetresonanztomographie" title="Magnetresonanztomographie">MRT-Geräten</a>.
</p><p>Die Legierungszusammensetzung des Permalloys wurde nach der Entwicklung des Mu-Metalls angepasst, so dass heute Mu-Metall und Permalloy gleichwertige Eigenschaften aufweisen.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>
<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.mu-metal.com/technical-data.html">Technische Daten</a> auf mu-metal.com (englisch)</li></ul>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>
<ol class="references">
<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.fhs.ch/berner/?l=de&amp;q=Permalloy">G. A. Berner: Illustriertes Fachlexikon der Uhrmacherei</a>, Stichwort 'Permalloy', abgerufen am 9. November 2012.</span>
</li>
<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.vacuumschmelze.de/fileadmin/documents/broschueren/htbrosch/Pb-pht-0.pdf"><i>Weichmagnetische Werkstoffe und Halbzeuge</i></a>. Broschüre PHT-001, Ausgabe 2002, <a href="Vacuumschmelze" title="Vacuumschmelze">Vacuumschmelze</a>, <a href="Hanau" title="Hanau">Hanau</a>, S. 15.</span>
</li>
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