ALEACIONES AMORFAS RECOCIDAS PARA MARCADORES MAGNETOACUSTICOS.
Un método de recocido de un artículo de aleación magnética amorfa que comprende las etapas de:
(a) proporcionar un artículo de aleación amorfa sin recocer que tiene una composición de aleación y un eje longitudinal;
(b) colocar dicho artículo de aleación amorfa sin recocer en una zona de elevada temperatura al tiempo que se somete dicha aleación amorfa a una fuerza de tracción a lo largo de dicho eje longitudinal, y sin un campo magnético distinto del campo magnético ambiental, para producir un artículo recocido; y (c) escoger dicha composición de aleación de manera que comprenda al menos hierro y níquel y al menos un elemento que se escoge en el grupo formado por V, Nb, Ta, Cr, Mo y W, de manera que el artículo recocido presente un plano flexible magnético inducido perpendicular a dicho eje longitudinal debido a dicho esfuerzo de tracción
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB01/02152.
Solicitante: VACUUMSCHMELZE GMBH
SENSORMATIC ELECTRONICS CORPORATION.
Nacionalidad solicitante: Alemania.
Dirección: GRUNER WEG 37,63450 HANAU.
Inventor/es: LIU, NEN-CHIN, HERZER, GISELHER.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 19 de Mayo de 2010.
Clasificación PCT:
- G08B13/24 FISICA. › G08 SEÑALIZACION. › G08B SISTEMAS DE SEÑALIZACION O DE LLAMADA; TRANSMISORES TELEGRAFICOS DE ORDENES; SISTEMAS DE ALARMA. › G08B 13/00 Alarmas contra ladrones, los atracadores o cualquier intruso. › por una interferencia con la distribución de un campo electromagnético.
- H01F1/153 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01F IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE MATERIALES ESPECIFICOS POR SUS PROPIEDADES MAGNETICAS. › H01F 1/00 Imanes o cuerpos magnéticos, caracterizados por los materiales magnéticos pertinentes; Empleo de materiales específicos por sus propiedades magnéticas. › Aleaciones metálicas amorfas, p. ej. metales vítreos.
Clasificación antigua:
Fragmento de la descripción:
Aleaciones amorfas recocidas para marcadores magnetoacústicos.
El presente invento se refiere a aleaciones magnéticas amorfas y a un método para el recocido de dichas aleaciones. El presente invento también hace referencia a aleaciones magnetoestrictivas amorfas para ser utilizadas en inspección o identificación de artículos electrónicos magnetomecánicos. El presente invento también va destinado a sistemas de inspección o identificación de artículos electrónicos magnetomecánicos que emplean dicho marcador, así como también a un método para preparar la aleación magnetoestrictiva amorfa y a un método para preparar el marcador.
La patente de EE.UU. Nº. 3.820.040 muestra que el recocido mediante campo transversal de metales basados en hierro amorfo da lugar a un cambio en el módulo de Young al aplicar el campo magnético y que este efecto proporciona un medio útil para lograr controlar la frecuencia vibracional del resonador electromecánico en combinación con el campo magnético aplicado.
La solicitud de patente europea 0 093 281 encontró la posibilidad de controlar la frecuencia vibracional mediante el campo magnético aplicado para marcadores cuya finalidad es ser empleados en la inspección de artículos electrónicos. El campo magnético necesario para este fin es producido mediante un imán de polarización de banda ferromagnética magnetizada colocado en posición adyacente al resonador magnetoestático, encontrándose la banda y el resonador en el interior de un envoltorio de marcador o de borne. El cambio en la permeabilidad eficaz del marcador a la frecuencia de resonancia proporciona el marcador con identidad de señal. Es posible eliminar la identidad de señal modificando la frecuencia resonante por medio de un cambio en el campo aplicado. De este modo, por ejemplo, es posible activar el marcador mediante magnetización de la banda de polarización, y, por consiguiente, es posible desactivarlo mediante desmagnetización del imán de polarización que elimina el campo magnético aplicado y de este modo modifica de manera apreciable la frecuencia resonante. Originalmente, dichos sistemas (posteriormente Solicitud Europea 0 0923 281 y Solicitud PCT del documento WO 90/03652) empleaban marcadores preparados a partir de tiras amorfas en estado "tal y como son preparadas" que también pueden mostrar un cambio apreciable en el módulo de Young al aplicar un campo magnético, debido a las anisotropías uniaxiales asociadas con los esfuerzos mecánicos de producción inherente. Una composición típica empleada en los marcadores de esta técnica es Fe40Ni38Mo4B18.
La patente de EE.UU. Nº. 5.459.140 describe que la aplicación de elementos magnetomecánicos amorfos recocidos mediante campo transversal en sistemas de inspección de artículos electrónicos elimina un número de deficiencias asociadas con los marcadores de la técnica anterior que emplean el material amorfo tal y como es preparado. Una razón es que el ciclo de histéresis lineal asociado a el recocido mediante campo transversal evita la generación de armónicos que pueden producir alarmas no deseadas en otros tipos de sistemas EAS (es decir, sistemas armónicos). Otra ventaja de dichos resonadores recocidos es su elevada amplitud resonante. Otra ventaja es que el tratamiento térmico mediante campo magnético mejora considerablemente la consistencia, en términos de la frecuencia de resonancia de las bandas magnetoestrictivas.
Por ejemplo, según explica Livingston J.D. en 1982 "Magnetochemical Properties of Amorphous Metals", física del estado sólido (a) vol. 70, pp 591-596 y Herzer G. en 1997 Magnetomechanical damping in amorphous ribbons with uniaxial anisotropy, Materials Science and Engineering A226-228, p 631, el resonador o las propiedades, tales como frecuencia resonante, amplitud o el tiempo de generación de llamada están ampliamente determinados por la magnetoestricción de saturación y la intensidad de la anisotropía inducida. Ambas cantidades dependen en gran medida de la composición de la aleación. De manera adicional, la anisotropía inducida depende de las condiciones de recocido, es decir, del tiempo de recocido y de la temperatura, así como del esfuerzo de tracción aplicado durante el recocido (posteriormente Fujimori H. 1983 "Magnetic Anisotropy" en F. E. Luborsky (ed) Amorphous Metallic Alloys, Butterworths, London, pp. 300-316 y sus referencias, Nielsen O. 1985 Effects of Longitudinal and Torsional Stress Annealing on the Magnetic Anisotropy in Amorphous Ribbon Materials, IEEE Transitions on Magnetics, vol. Mag-21, Nº. 5, Hilzinger H.R. 1981 Stress Induced Anisotropy in a Non-Magnetostrictive Amorphous Alloy, Proc. 4th. Conf. on Rapidily Quenched Metals (Sendai 1981) pp. 791). Por consiguiente, las propiedades del resonador dependen en gran medida de estos parámetros.
Por consiguiente, la patente de EE.UU. 5.469.140 anteriormente mencionada muestra que un material preferido es una aleación basada en Fe-Co con al menos alrededor de 30% atómico de Co. El elevado contenido de Co de acuerdo con esta patente resulta necesario para mantener un período largo de generación de llamada para la señal. El documento de Alemania G 94 12 456,6 muestra que se puede conseguir un tiempo largo de generación de llamada escogiendo una composición de aleación que revele una anisotropía magnética inducida relativamente elevada y que, por tanto, dicha aleación resulte particularmente apropiada para los marcadores EAS. El documento alemán muestra que también se puede conseguir esto a valores más reducidos de contenido de Co si se parte de una aleación basada en Fe-Co, y se sustituye hasta alrededor de 50% de hierro y/o cobalto por níquel. La necesidad de un ciclo B-H lineal con campo de anisotropía relativamente elevado de al menos alrededor de 8 Oe (1 Oe = 79,577 A/m) y el beneficio de emplear Ni con el fin de reducir el contenido de Co para tales marcadores magnetoestáticos quedó reconfirmada por el trabajo descrito en la patente de EE.UU. Nº. 5.628.840, que muestra que aleaciones con un contenido de hierro entre alrededor de 30% atómico y por debajo de alrededor de 45% atómico y un contenido de Co de entre alrededor de 4% atómico y alrededor de 40% atómico resultan particularmente apropiados. La patente de EE.UU. Nº. 5.728.237 describe otras composiciones con un contenido de Co por debajo de 23% atómico que se caracterizan por un pequeño cambio de la frecuencia resonante y de la amplitud de señal resultante debido a cambios en la orientación del marcador en el campo magnético terrestre, y que al mismo tiempo se desactivan de forma fiable. La patente de EE.UU. Nº. 5.841.348 describe aleaciones basadas en Fe-Co-Ni con un contenido de Co de al menos alrededor de 12% atómico, que presentan un campo de anisotropía de al menos alrededor de 10 Oe y un comportamiento mejorado de generación de llamada de la señal debido a un contenido de hierro menor que alrededor de 30% atómico.
El recocido mediante campo de los ejemplos anteriores se llevó a cabo en toda la anchura de la tira, es decir, se orientó la dirección del campo magnético en perpendicular al eje de la tira (eje longitudinal) y en el plano de la superficie de la tira. Este tipo de recocido se conoce, y será referido en la presente memoria, como recocido mediante campo transversal. La intensidad del campo magnético tiene que ser suficientemente elevada para saturar ferromagnéticamente la tira cubriendo toda la anchura de la misma. Esto puede conseguirse con campos magnéticos de unos pocos cientos de Oe. Por ejemplo, la patente de EE.UU. Nº. 5,469.140 muestra una intensidad de campo en exceso de 500 Oe ó 800 Oe. La Solicitud PCT WO 96/32518 muestra una intensidad de campo de alrededor de 1 kOe a 1,5 kOe. Las solicitudes PCT WO 99/02748 y WO 99/24950 describen que la aplicación de un campo magnético perpendicular al plano de la tira mejora (o puede mejorar) la amplitud de señal.
El recocido mediante campo puede llevarse a cabo, por ejemplo, en forma de lotes bien sobre núcleos enrollados toroidalmente o sobre bandas de tiras rectas previamente cortadas. De manera alternativa, como se describe con detalle en la Solicitud Europea EP 0 737 986 (patente de EE.UU. Nº. 5.676.767), el recocido puede llevarse a cabo de forma continua transportando la tira de aleación de un carrete a otro, a través de un horno en el que se aplica a la tira un campo de saturación transversal.
Las condiciones típicas de recocido descritas en las patentes anteriormente mencionadas son temperaturas de recocido de alrededor de 300ºC a 400ºC, tiempos de recocido de varios segundos hasta varias horas. Por ejemplo, la Solicitud PCT WO 97/132358...
Reivindicaciones:
1. Un método de recocido de un artículo de aleación magnética amorfa que comprende las etapas de:
2. El método de la reivindicación 1 en el que la etapa (a) comprende proporcionar una tira de aleación amorfa, sin recocer y continua en forma de dicho artículo de aleación amorfa sin recocer, y en el que la etapa (b) comprende transportar de manera continua dicha tira a través de dicha zona de temperatura elevada.
3. El método de la reivindicación 2 en el que dicho artículo recocido presenta una propiedad magnética, y en el que la etapa (b) comprende ajustar dicho esfuerzo de tracción en un ciclo de control de retro-alimentación, con el fin de ajustar dicha propiedad magnética a un valor pre-determinado.
4. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa (b) comprende recocer dicho artículo de aleación amorfa para dar lugar a dicho artículo recocido, estando el comportamiento magnético caracterizado por un ciclo de histéresis que es lineal hasta un valor de campo magnético que satura ferromagnéticamente dicho artículo recocido.
5. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa (c) comprende escoger dicha composición de aleación amorfa como FeaCobNicMdCueSixByZz, en la que a, b, c, d, e, x, y y z están en % atómico, M es al menos un elemento procedente del grupo formado por Mo, Nb, Ta, Cr y V, y Z es al menos un elemento procedente del grupo formado por C, P y Ge, y en el que a está entre 20 y 50, b es menor o igual que 4, c está entre 30 y 60, d está entre 1 y 5, e está entre 0 y 2, x está entre 0 y 4, y está entre 10 y 20, z está entre 0 y 3, d+x+y+z está entre 14 y 25, y a+b+c+d+e+x+y+z = 100.
6. El método de la reivindicación 5, en el que la etapa (c) comprende escoger dicha composición de aleación amorfa en forma de FeaCobNicMdCueSixByZz, en la que a, b, c, d, e, x, y y z están en % atómico, en la que M es al menos un elemento procedente del grupo formado por Mo, Nb y Ta, y Z es al menos un elemento procedente del grupo formado por C, P y Ge, y en el que a está entre 30 y 45, b es menor o igual que 3, c está entre 30 y 55, d está entre 1 y 4, e está entre 0 y 1, x está entre 0 y 3, y está entre 14 y 18, z está entre 0 y 2, d+x+y+z está entre 15 y 22, y a+b+c+d+e+x+y+z=100.
7. El método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la etapa (c) comprende escoger dicha composición de aleación amorfa en forma de FeaCobNicMdCueSixByZz, en la que a, b, c, d, e, x, y y z están en % atómico, en la que M es al menos un elemento procedente del grupo formado por Mo, Nb y Ta, y Z es al menos un elemento procedente del grupo formado por C, P y Ge, y en el que a está entre 20 y 30, b es menor o igual que 4, c está entre 45 y 60, d está entre 1 y 3, e está entre 0 y 1, x está entre 0 y 3, y está entre 14 y 18, z está entre 0 y 2, d+x+y+z está entre 15 y 20, y a+b+c+d+e+x+y+z = 100.
8. El método de la reivindicación 5, en el que la etapa (c) comprende escoger dicha composición de aleación amorfa entre el grupo formado por Fe33Co2Ni43Mo2B20, Fe35Ni43Mo4B18, Fe36Co2Ni44Mo2B16, Fe36Ni46Mo2B16, Fe40Ni38Cu1 Mo3B18, Fe40Ni38Mo4B18, Fe40Ni40Mo4B16, Fe40Ni38Nb4B18, Fe40Ni40Mo2Nb2B16, Fe41Ni41Mo2B16 y Fe45Ni33Mo4B18, en el que los subíndices están en % atómico y es posible sustituir hasta 1,5% atómico de B por C.
9. El método de la reivindicación 5, en el que la etapa (c) comprende escoger dicha composición de aleación amorfa en el grupo formado por Fe30Ni52Mo2B16, Fe30Ni52Nb1Mo1B16, Fe29Ni52Nb1Mo1Cu1B16, Fe28Ni54Mo2B16, Fe28Ni54Nb1 Mo1B16, Fe26Ni56Mo2B16, Fe26Ni54Co2Mo2B16, Fe24Ni56Co2Mo2B16 en el que los subíndices están en % atómico y es posible sustituir hasta 1,5% atómico de B por C.
10. El método de la reivindicación 1 en el que (a) comprende proporcionar una tira aleación amorfa no recocida en dicho artículo de aleación amorfa no recocido, que presenta una anchura entre 1 mm y 14 mm y un espesor entre 15 µm y 40 µm y en el que la etapa (c) comprende escoger dicha composición de aleación de manera tal que dicho artículo no recocido presente ductilidad, permitiendo que dicho artículo recocido pueda ser cortado en bandas alargadas individuales.
11. Un método para preparar un marcador para ser utilizado en un sistema de identificación magnetomecánica de artículos electrónicos, que comprende las etapas de:
12. El método de la reivindicación 11, en el que la etapa (d) comprende colocar dos de dichos artículos recocidos en registro en posición adyacente a dicho elemento de polarización ferromagnético magnetizado y en el que dicha etapa (e) comprende encapsular dichos dos artículos recocidos y dicho elemento de polarización en dicha cubierta.
13. Un resonador para ser utilizado en un marcador de un sistema magnetomecánico de identificación de un artículo electrónico, comprendiendo dicho resonador:
14. El resonador de la reivindicación 13 en el que dicha banda plana tiene una anchura entre 1 mm y 14 mm y un espesor entre 15 µm y 40 µm.
15. Un marcador para ser utilizado en un sistema magnetomecánico de identificación de artículos electrónicos, comprendiendo dicho marcador:
16. El marcador de la reivindicación 15 en el que dicha banda es una primera banda plana y posteriormente comprende una segunda banda plana considerablemente idéntica a dicha primera banda plana, estando colocada dicha primera banda plana en dicha cubierta y en relación con dicha segunda banda plana adyacente a dicho elemento de polarización.
17. Un sistema magnetomecánico de identificación de artículos electrónicos que comprende:
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