El permalloy es una aleación magnética de níquel y hierro , con un contenido de níquel de aproximadamente el 80 % y el 20 % de hierro. Inventado en 1914 por el físico Gustav Elmen en los Laboratorios Bell Telephone , [1] se destaca por su altísima permeabilidad magnética , lo que lo hace útil como material de núcleo magnético en equipos eléctricos y electrónicos, y también en blindaje magnético para bloquear campos magnéticos . Las aleaciones comerciales de permalloy suelen tener una permeabilidad relativa de alrededor de 100 000, en comparación con varios miles del acero común. [2]
Además de su alta permeabilidad, sus otras propiedades magnéticas son su baja coercitividad , su magnetostricción cercana a cero y su magnetorresistencia anisotrópica significativa . La baja magnetostricción es fundamental para aplicaciones industriales, ya que permite su uso en películas delgadas en las que, de otro modo, las tensiones variables causarían una variación ruinosamente grande en las propiedades magnéticas. La resistividad eléctrica de Permalloy puede variar hasta un 5 % dependiendo de la fuerza y la dirección de un campo magnético aplicado . Los Permalloy suelen tener una estructura cristalina cúbica centrada en las caras con una constante reticular de aproximadamente 0,355 nm en las proximidades de una concentración de níquel del 80 %. Una desventaja de Permalloy es que no es muy dúctil ni trabajable, por lo que las aplicaciones que requieren formas elaboradas, como los escudos magnéticos, se fabrican con otras aleaciones de alta permeabilidad, como el mu metal . Permalloy se utiliza en laminaciones de transformadores y cabezales de grabación magnética .
El permalloy se desarrolló inicialmente a principios del siglo XX para la compensación inductiva de cables telegráficos . [3] Cuando se instalaron los primeros cables telegráficos submarinos transatlánticos en la década de 1860, se descubrió que los conductores largos causaban distorsión que reducía la velocidad máxima de señalización a solo 10-12 palabras por minuto. [3] Las condiciones adecuadas para transmitir señales a través de cables sin distorsión fueron calculadas matemáticamente por primera vez en 1885 por Oliver Heaviside . [4] Carl Emil Krarup propuso en 1902 en Dinamarca que el cable podría compensarse envolviéndolo con alambre de hierro, aumentando la inductancia y convirtiéndolo en una línea cargada para reducir la distorsión. Sin embargo, el hierro no tenía una permeabilidad lo suficientemente alta como para compensar un cable de longitud transatlántica. Después de una búsqueda prolongada, el permalloy fue descubierto en 1914 por Gustav Elmen de Bell Laboratories , quien descubrió que tenía una permeabilidad mayor que el acero al silicio . [1] Más tarde, en 1923, descubrió que su permeabilidad podía mejorarse en gran medida mediante un tratamiento térmico . [5] Se dice que una envoltura de cinta de permalloy podría aumentar cuatro veces la velocidad de señalización de un cable telegráfico. [3]
Este método de compensación de cables decayó en la década de 1930, pero durante la Segunda Guerra Mundial se encontraron muchos otros usos para el Permalloy en la industria electrónica .
Existen otras composiciones de permalloy, designadas por un prefijo numérico que denota el porcentaje en peso de níquel en la aleación , por ejemplo, "45 permalloy" significa una aleación que contiene 45% de níquel y 55% de hierro en peso. "Molybdenum permalloy" es una aleación de 81% de níquel , 17% de hierro y 2% de molibdeno . Este último fue inventado en Bell Labs en 1940. En ese momento, cuando se usaba en líneas telegráficas de cobre de larga distancia, permitía un aumento de diez veces en la velocidad máxima de trabajo de la línea. [4] Supermalloy , al 79% de Ni, 16% de Fe y 5% de Mo, también es bien conocido por su alto rendimiento como material magnético "blando", caracterizado por alta permeabilidad y baja coercitividad .
Debido a su alta permeabilidad magnética y baja coercitividad , Permalloy se utiliza a menudo en aplicaciones que requieren una generación y detección de campo magnético eficiente. [6] Esta aleación magnética de níquel-hierro, normalmente compuesta de alrededor del 80% de níquel y el 20% de hierro, exhibe una baja pérdida de energía, lo que es beneficioso para mejorar el rendimiento de sensores magnéticos, transformadores e inductores . [7] Permalloy también se utiliza en la producción de materiales de blindaje magnético, que ayudan a proteger los equipos electrónicos de la interferencia magnética externa. [8]