ETIQUETA MAGNETOACUSTICA BASADA EN MICRO-HILO MAGNETICO, Y METODO DE OBTENCION DE LA MISMA.

Se trata de una etiqueta magnetomecánica activable/desactivable,

basada en micro-hilos magnéticos, en la que participa un micro-hilo magnético blando (1), magnetoelástico, no biestable, con anisotropía magnética transversal inducida y con frecuencia de resonancia magnetoelástica de 58 KHz, y un segundo micro-hilo magnético (2) duro, consiguiéndose de esta manera una notable disminución en el tamaño de la etiqueta.

El procedimiento de obtención de la misma consiste primeramente en obtener un micro-hilo magnético blando con comportamiento magnético no biestable, al que se somete a un tratamiento térmico en presencia de campo magnético transversal suficiente para saturar la muestra a temperatura inferior a la de cristalización de la aleación amorfa, cortar dicho hilo magnético a la longitud adecuada para que su resonancia magnetoelástica coincida con la del equipo detector, y finalmente obtener un micro-hilo magnético duro (2) que junto con el blando se montan sobre el soporte mecánico (3) de la etiqueta

Etiqueta magnetoacústica basada en micro-hilo magnético, y método de obtención de la misma.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a una etiqueta magnética activable/desactivable, para vigilancia electrónica de artículos, basada en la resonancia magnetoelástica de micro-hilos magnéticos. La etiqueta magnética que la invención propone es utilizable en sistemas para la detección electrónica de artículos, y está basada en micro-hilos magnéticos obtenidos por la técnica de "Taylor".

La invención se encuadra dentro del campo técnico de los materiales magnéticos, cubriendo también aspectos de electromagnetismo, de aplicación en el ámbito de sensores y detectores y en el de la metalurgia.

Antecedentes de la invención

Es conocida la técnica de Taylor para la fabricación de micro-hilos, que permite la obtención de micro-hilos con diámetros muy pequeños, comprendidos entre una y varias decenas de micras, a través de un proceso simple. Los micro-hilos así obtenidos se pueden hacer a partir de una gran variedad de aleaciones y metales magnéticos y no magnéticos. Esta técnica está descrita, por ejemplo, en el artículo "The Preparation, Properties and Applications of Some Glass Coated Metal Filaments Prepared by the Taylor-Wire Process" W. Donald et al., Journal of Material Science, 31, 1996, pp 1139-1148.

La característica más importante del método o técnica de Taylor es que permite obtener metales y aleaciones en la forma de micro-hilo con cubierta aislante en una operación única y simple con la economía que esto conlleva en el proceso de fabricación.

La técnica para la obtención de micro-hilos magnéticos con cubierta aislante y microestructura amorfa se describe, por ejemplo, en el artículo "Magnetic Properties of Amorphous Fe_P Alloys Containing Ga, Ge y As" H. Wiesner and J. Schneider, Stat. Sol. (a) 26, 71 (1974), Phys. Stat. Sol. (a) 26, 71 (1974).

Las propiedades del micro-hilo amorfo magnético con cubierta aislante, relacionadas con el objeto del presente invención, se describen en el artículo "Amorphous glass-covered magnetic wires: preparation, properties, applications", H. Chiriac, T A Óvári 1997 In: Progress in Materials Science. Elsevier Science Ltd. Great Britain, Vol. 40, pp. 333-407.

Las aleaciones utilizadas para la fabricación del núcleo del micro-hilo son del tipo metal de transición metaloide, y presentan microestructura amorfa. La influencia de la geometría del micro-hilo en su comportamiento magnético se debe al carácter magnetoelástico de las aleaciones utilizadas que a su vez depende de la constante de magnetostricción de las mismas.

Los sistemas para la detección de artículos basados en materiales magnéticos son bien conocidos. La patente de Picard (patente francesa FR- 763.681) muestra el primer dispositivo de este tipo. El dispositivo descrito se basa en la utilización de una cinta de material magnético blando del tipo del Permalloy que sometida a un campo magnético alterno induce armónicos en un detector claramente diferentes a los procedentes de otro tipo de metales.

Desde que Picard presentó su patente se han hecho grandes esfuerzos por mejorar las etiquetas tanto desde el punto de vista del tamaño, como de su detectabilidad con la distancia al receptor, así como de la posibilidad de hacerlas activables y desactivables. El esfuerzo, en su mayor parte, se ha centrado en buscar materiales con campos coercitivos más bajos y mayor permeabilidad que el Permalloy. Como el pulso de voltaje generado en el detector debido a la presencia de la etiqueta depende de las características del ciclo de histéresis del material utilizado, se ha intentado siempre encontrar materiales con bajo campo coercitivo y elevada permeabilidad, de forma que se puedan obtener armónicos de mayor orden y con amplitud mayor para valores del campo aplicado más bajos, haciendo así que la etiqueta sea más fácil de distinguir.

Los materiales magnéticos amorfos en forma de cinta presentan campos coercitivos bajos y susceptibilidad elevada que pueden optimizarse para ser utilizados en equipos para la detección electrónica de artículos mediante tratamientos térmicos adecuados en presencia o no de campo magnético. Así, por ejemplo, la patente estadounidense US-6475303 se refiere a la utilización de composiciones basadas en CoNiFeSiBC.

Existen otros materiales que presentan claras ventajas desde el punto de vista de la detección. Se trata materiales amorfos que presentan biestabilidad magnética en su ciclo de histéresis. Este fenómeno está relacionado con la aparición de un salto de Barkhausen en el ciclo de histéresis del material para un determinado valor del campo magnético aplicado. El material presenta un valor de imanación de remanencia distinto de cero para campo nulo. Para invertir dicha imanación es necesario aplicar un campo magnético en sentido opuesto. El campo crítico es el mínimo campo necesario para conseguir la inversión de la imanación. Este comportamiento se obtiene, fundamentalmente en hilos (The magnetization reversal in amorphous wires. M. Vázquez, D.X. Chen 1995 IEEE Trans. Magn. 31, 1229-1238) y en micro-hilos magnéticos amorfos con elevada anisotropía longitudinal debida a su alta constante de magnetostricción (Magnetic properties of glass-coated amorphous and nanocrystalline wires, M. Vázquez, A.P. Zhukov 1996, J. Magn. Magn. Mat. 160, 223-228).

Cuando se utiliza un material magnético biestable en un sistema detector el pulso detectado por su presencia es sustancialmente independiente del ritmo de variación del campo imanador y de la intensidad del mismo, siempre que esta intensidad esté por encima de un mínimo valor umbral.

En la patente estadounidense US-4660025 se muestra un sistema detector en el que se utiliza como etiqueta un hilo magnético amorfo biestable de longitud mínima 7,6 cm. En este caso se aplica un campo magnético alterno a una determinada región del espacio y una alarma se activa al detectarse una perturbación de dicho campo magnético. Esto se produce cuando se introduce la etiqueta en esa región y el valor del campo magnético excede el campo crítico del hilo haciendo que la imanación se invierta. Esto se conoce como "snap action".

De los resultados obtenidos con este último tipo de materiales se deduce claramente las ventajas de los detectores basados en comportamiento magnético biestable en los que la etiqueta se basa en hilos magnéticos, pero se observa como gran inconveniente la elevada longitud de la etiqueta.

Además de las ventajas obtenidas en la etiqueta de la patente US- 4660025 y que se refieren a su alto contenido de armónicos y el elevado pulso, es importante encontrar la posibilidad de desactivar este tipo de materiales magnéticos. La patente estadounidense US-4686516 muestra una forma de hacerlo a partir de la cristalización del material magnético amorfo. Esto se hace calentando, por lo menos una parte de la etiqueta, por encima de su temperatura de cristalización bien aplicando una corriente eléctrica o una energía radiante como un láser. Aunque alguno de los procedimientos aquí expuestos permiten desactivar la etiqueta sin tocarla precisan ser aplicados cuidadosamente.

La patente estadounidense US-4980670 muestra un marcador magnético para vigilancia electrónica de artículos donde la etiqueta presenta "snap action" para valores bajos de "threshold" del campo magnético aplicado y además la etiqueta es fácilmente desactivable. Esta patente incluye el método de fabricar la etiqueta basada en cintas magnéticas, el desarrollo de un detector y de un desactivador.

Las condiciones descritas en esta patente para la obtención en cintas amorfas de comportamiento magnético biestable del ciclo de histéresis, se basan en tratamientos térmicos especiales sobre cintas magnéticas amorfas para lograr enganchar las paredes de los dominios magnéticos. En esta patente se describen un determinado número de composiciones basadas en CoFeSiB así como las temperaturas y tiempos de tratamiento.

La desactivación de esta etiqueta se lleva a cabo sometiendo a la etiqueta a un campo magnético alterno de alta frecuencia y elevada amplitud. De este modo se crea un gran número de dominios magnéticos en la cinta. La aparición de estos dominios en la cinta evita el salto de Barkhausen en el ciclo de histéresis inutilizando la etiqueta.

La patente estadounidense US-5313192 desarrolla una etiqueta equivalente a la de la patente US-4980670, pero más estable...

1. Etiqueta magnetoacústica basada en micro-hilo magnético, caracterizada porque está constituida al menos por dos componentes basados en micro-hilo magnético, un primer componente compuesto por un micro-hilo magnético (1), blando, magnetoelástico, no biestable, con anisotropía magnética transversal inducida y con una frecuencia de resonancia magnetoelástica de decenas de KHz, preferentemente 58 kHz, y un segundo componente consistente en un micro-hilo magnético duro (2), establecidos sobre el soporte mecánico de la etiqueta, con la particularidad de que el micro-hilo magnético blando (1) tiene una composición magnetoelástica del tipo (Fe_1-xCo_x)_60-80Si_10-20B_10-20, en la que el porcentaje de cobalto no debe ser inferior al 20% en peso ni superior al 40%, y el diámetro o núcleo metálico no debe ser inferior a 40 µm, estando el espesor de la cubierta aislante comprendido entre 10 y 30 p.m, habiéndose previsto que dicho micro-hilo magnético blando (1) presente un ciclo de histéresis de baja frecuencia no biestable con anisotropía magnética transversal.

2. Etiqueta magnetoacústica basada en micro-hilo magnético, según reivindicación 1ª, caracterizada porque el micro-hilo magnético blando (1) presenta una frecuencia de resonancia mangnetoelástica del mismo valor que el equipo de detección (58 KHz).

3. Etiqueta magnetoacústica basada en micro-hilo magnético, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el micro-hilo magnético duro (2) está obtenido por tratamiento térmico a un nivel superior a la temperatura de cristalización de los micro-hilos amorfos.

4. Método de obtención de la etiqueta de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende las siguientes fases operativas: