Una aleación magnética que es vítrea en al menos un 70%, que tiene una composición seleccionada del grupo consistente en:

Co55Ni10Fe10Mo2B20Si3, Co45Ni25Fe10B18Si2, Co43Ni27Fe10B18Si2, Co43Ni25Fe10Mo2B16Si2C2, Co43Ni25Fe10Mo2B15Si2C3, Co41Ni29Fe10B18Si2, Co37,5Ni32,5Fe9Mo1B18Si2, Co37,5Ni32,5Fe9Mo1B14Si6, Co37,5Ni32,5Fe9Mo1B10Si10, Co37,5Ni32,5Fe9Mo1B6Si14, Co37Ni33Fe10B18Si2, Co37Ni31Fe12B18Si2, Co36Ni35Fe8Mo1B18Si2, Co36Ni35Fe8Mo1B10Si10, Co36Ni35Fe8Mo1B6Si14, Co36Ni32Fe12B18Si2, Co35,4Ni33,9Fe7,7Mo1B15Si7, Co35,2Ni33Fe7,8B16Si8, Co35Ni33Fe12B18Si2, Co35Ni34Fe11B18Si2, Co35Ni35Fe10B18Si2, Co35Ni34Fe11B16Si4, Co34,5Ni33Fe7,5Mo1B16Si8, Co32,5Ni37,5Fe9Mo1B18Si2, Co32,5Ni37,5Fe9Mo1B18Si4, Co32,5Ni37,5Fe9Mo1B14Si6, Co32,5Ni37,5Fe9Mo1B6Si14, Co32,5Ni37,5Fe8Mo1B14Si6, Co31Ni43Fe7B17Si2, Co31Ni41Fe9B17Si2, Co31Ni41Fe7B19Si2, Co31Ni39Fe9B19Si2, Co31Ni39Fe9B17Si4, Co31Ni39Fe9B19Si2, Co31Ni38Fe10Mo2B17Si2, Co31Ni37Fe9B19Si4, Co30Ni38Fe10Mo2B18Si2, Co30Ni38Fe10Mo2B17Si2C1, Co30Ni38Fe10Mo2B16Si2C2, Co30Ni38Fe10Mo2B15Si2C3, Co30Ni41Fe10Mo2B15Si2, Co30Ni38Fe10Mo2B14Si6, Co30Ni38Fe10Mo2B13Si2C5, Co30Ni40Fe8Mo2B18Si2, Co30Ni40Fe8Mo2B13Si2C5, Co30Ni40Fe10B18Si2, Co30Ni40Fe9Mo1B18Si2, Co30Ni40Fe10B15Si2C3, Co30Ni40Fe10B14Si2C4, Co30Ni40Fe10B13Si2C5, Co30Ni40Fe10B16Si4, Co30Ni40Fe10B16Si2C2, Co30Ni38Fe10B20Si2, Co30Ni40Fe10B14Si4C2, Co30Ni40Fe10B12Si4C4, Co30Ni40Fe10B20Si2, Co30Ni38Fe10B18Si2C2, Co30Ni38Fe10B16Si2C4, Co30Ni36Fe10B22Si2, Co30Ni38Fe10B18Si2C4, Co30Ni40Fe9Mo1B14Si6, Co30Ni40Fe9Mo1B16Si4, Co30Ni37,5Fe10Mo2,5B18Si2, Co30Ni40Fe8Mo1B18Si3, Co30Ni40Fe8Mo1B17Si2,3C1,7, Co29Ni43Fe7B19Si2, Co29Ni41Fe9B19Si2, Co29Ni43Fe7B17Si4, Co29Ni45Fe7B17Si2, Co29Ni39Fe9B19Si4, y Co29Ni40Fe9B20Si

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a aleaciones de vidrio metálico para uso en sistemas de vigilancia de artículos electrónicos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las aleaciones de vidrio metálico (aleaciones metálicas amorfas, o vidrios metálicos) se han descrito en la Patente de EE.UU. Nº 3.856.516, otorgada el 24 de diciembre de 1974 a H.S. Chen y colaboradores (la Patente “513”). Estas aleaciones incluyen composiciones que tienen la fórmula MaYbZc, donde M es un metal seleccionado del grupo consistente en hierro, níquel, cobalto, vanadio y cromo; Y es un elemento seleccionado del grupo consistente en fósforo, boro y carbono; Z es un elemento seleccionado del grupo consistente en aluminio, silicio, estaño, germanio, indio, antimonio y berilio; “a” varía de aproximadamente 60 a 90 por ciento en átomos; “b” varía de aproximadamente 10 a 30 por ciento en átomos; y “c” varía de aproximadamente 0,1 a 15 por ciento en átomos. También se describen hilos de vidrio metálico que tienen la fórmula TiXj, donde T es al menos un metal de transición y X es un elemento seleccionado del grupo consistente en fósforo, boro, carbono, aluminio, silicio, estaño, germanio, indio, antimonio y berilio, “i” varía de aproximadamente 70 a 87 por ciento en átomos y “j” varía de aproximadamente 13 a 30 por ciento en átomos. Estos materiales se preparan convenientemente mediante el enfriamiento rápido desde la masa fundida usando técnicas de tratamiento que son bien conocidas, ahora, en la técnica.

Las aleaciones de vidrio metálico carecen sustancialmente de algún orden atómico de largo alcance y se caracterizan por modelos de difracción de rayos X consistentes en máximos de intensidad difusos (anchos), cualitativa-mente similares a los modelos de difracción observados en líquidos y vidrios de óxidos inorgánicos. Sin embargo, al

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calentar a una temperatura suficientemente alta, empiezan a cristalizar con la evolución del calor de cristalización; de forma correspondiente, el modelo de difracción de rayos X empieza, por ello, a cambiar desde el observado para materiales amorfos al observado para materiales cristalinos. Por lo tanto, las aleaciones metálicas en la forma vítrea están en estado metaestable. Este estado metaestable de la aleación ofrece ventajas significativas sobre la forma cristalina de la aleación, concretamente en lo que se refiere a las propiedades mecánicas y magnéticas de la aleación.

El uso de vidrios metálicos en aplicaciones magnéticas se ha descrito en la Patente “513”. Sin embargo, se necesitan ciertas combinaciones de propiedades magnéticas para generar componentes magnéticos requeridos en la moderna tecnología electrónica. Por ejemplo, la Patente de EE.UU. Nº 5.284.528, otorgada el 8 de febrero de 1994 a Hasegaway colaboradores está dirigida a semejante necesidad. Una de las propiedades magnéticas importantes que afecta al comportamiento de un componente magnético usado en dispositivos eléctricos o electrónicos se denomina anisotropía magnética. Los materiales magnéticos son, en general, magnéticamente anisótropos y el origen de la anisotropía magnética difiere de un material a otro. En los materiales magnéticos cristalinos, uno de los ejes cristalográficos coincidirá con la dirección de la anisotropía magnética. Esta dirección magnéticamente anisótropa se convierte luego en la dirección magnética natural en el sentido de que la magnetización prefiere ubicarse a lo largo de esta dirección. Ya que no hay ejes cristalográficos bien definidos en las aleaciones de vidrio metálico, la anisotropía magnética se podría reducir considerablemente en estos materiales. Esta es una de las razones por las que las aleaciones de vidrio metálico tienden a ser magnéticamente

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blandas, que las hace útiles en muchas aplicaciones magnéticas. La otra propiedad magnética importante es la denominada magnetoestricción, que se define como un cambio parcial en la dimensión física de un material magnético cuando el material se magnetiza a partir del estado desmagnetizado. Por eso, la magnetoestricción de un material magnético es una función del campo magnético aplicado. Desde un punto de vista práctico, con frecuencia se usa el término “magne

toestricción de saturación” (ºS). La cantidad ºS se define como el cambio parcial en la longitud que tiene lugar en un material magnético cuando se magnetiza a lo largo de su dirección longitudinal desde el estado desmagnetizado al estado magnéticamente saturado. El valor de magnetoestricción es, por eso, una cantidad adimensional y se da, convencionalmente, en unidades de microdeformación (es decir, un cambio parcial en la longitud, normalmente en partes por millón o ppm).

Son deseables las aleaciones magnéticas de baja microestricción por las siguientes razones:

1. Las propiedades magnéticas blandas, caracterizadas por una baja coercitividad, alta permeabilidad, etc., se obtienen generalmente cuando tanto la magnetoestricción de saturación como la anisotropía magnética del material se hacen pequeñas. Estas aleaciones son adecuadas para diversas aplicaciones magnéticas, especialmente a altas frecuencias.

2. Cuando la magnetoestricción es baja y, preferiblemente cero, las propiedades magnéticas de estos materiales con magnetoestricción próxima a cero son insensibles a la deformación mecánica. Cuando el caso es este, hay poca necesidad de un recocido para liberar tensiones después del devanado, perforación u otras manipulaciones físicas necesarias para un dispositivo de un material semejante. Por el contrario, las propiedades magnéticas de los materiales

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sensibles a la tensión se degradan considerablemente incluso mediante pequeñas tensiones elásticas. Estos materiales se deben recocer con cuidado después de la etapa de conformado final.

3. Cuando la magnetoestricción está próxima a cero, un material magnético bajo excitación con corriente alterna muestra una pequeña pérdida magnética debida a una baja coercitividad y a una reducida pérdida de energía por un reducido acoplamiento magneto-mecánico a través de la magnetoestricción. Por eso, los materiales magnéticos con magnetoestricción próxima a cero son útiles donde se requiera una baja pérdida magnética y una alta permeabilidad. El material con magnetoestricción próxima a cero es, por lo tanto, deseable cuando se usa como marcador en un sistema de vigilancia de un artículo, basado en la utilización de armónicos más altos generados por el marcador. La Patente de EE.UU. Nº 4.553.136, otorgada el 12 de noviembre de 1985 a Anderson y colaboradores está dirigida a un caso semejante.

Hay tres aleaciones cristalinas bien conocidas de magnetoestricción cero o próxima a cero: Aleaciones níquel-hierro que contienen aproximadamente 80 por ciento, en átomos de níquel, (por ejemplo, “80 Nickel Permalloys”); aleciones de cobalto-hierro que contienen aproximadamente 90 por ciento, en átomos de cobalto; y aleaciones de hierro-silicio que contienen aproximadamente 6,5 por ciento, en peso, de silicio. De estas aleaciones, las permalloys se han usado más ampliamente que las otras porque se puede adaptar para conseguir tanto una magnetoestricción cero como una baja anisotropía magnética. Sin embargo, estas aleaciones son propensas a ser sensibles al choque mecánico, lo cual limita sus aplicaciones. Las aleaciones de cobalto-hierro no proporcionan excelentes propiedades magnéticas blandas debido a su fuerte anisotropía magnetocristalina negativa. Aunque se han hecho recientemente algunas mejoras

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al producir aleaciones cristalinas basadas en el hierro, que contienen 6,5% de silicio [J. Appl. Phys. Vol. 64, página 5367 (1988)], todavía se tiene que ver su amplia aceptación como materiales tecnológicamente competitivo.

Como se mencionó anteriormente, la anisotropía magnetocristalina está realmente ausente de las aleaciones de vidrio metálico debido a la ausencia de estructuras cristalinas. Es, por lo tanto, deseable buscar metales vítreos con magnetoestricción cero. Se pensó que las composiciones químicas anteriormente mencionadas, que conducen a una magnetoestricción cero o próxima a cero en aleaciones cristalinas, iban a dar algunas pistas a este esfuerzo. Los resultados, sin embargo, fueron decepcionantes. Hasta la fecha, únicamente las aleaciones basadas en Co-Ni y ricas en Co, con pequeña...

1. Una aleación magnética que es vítrea en al menos un 70%, que tiene una composición seleccionada del grupo consistente en: Co55Ni10Fe10Mo2B20Si3, Co45Ni25Fe10B18Si2, Co43Ni27Fe10B18Si2,

Co43Ni25Fe10Mo2B16Si2C2, Co43Ni25Fe10Mo2B15Si2C3, Co41Ni29Fe10B18Si2,

Co37,5Ni32,5Fe9Mo1B18Si2, Co37,5Ni32,5Fe9Mo1B14Si6, Co37,5Ni32,5Fe9Mo1B10Si10, Co37,5Ni32,5Fe9Mo1B6Si14, Co37Ni33Fe10B18Si2, Co37Ni31Fe12B18Si2, Co36Ni35Fe8Mo1B18Si2, Co36Ni35Fe8Mo1B10Si10, Co36Ni35Fe8Mo1B6Si14, Co36Ni32Fe12B18Si2, Co35,4Ni33,9Fe7,7Mo1B15Si7, Co35,2Ni33Fe7,8B16Si8, Co35Ni33Fe12B18Si2, Co35Ni34Fe11B18Si2, Co35Ni35Fe10B18Si2, Co35Ni34Fe11B16Si4, Co34,5Ni33Fe7,5Mo1B16Si8, Co32,5Ni37,5Fe9Mo1B18Si2, Co32,5Ni37,5Fe9Mo1B18Si4, Co32,5Ni37,5Fe9Mo1B14Si6, Co32,5Ni37,5Fe9Mo1B6Si14, Co32,5Ni37,5Fe8Mo1B14Si6, Co31Ni43Fe7B17Si2, Co31Ni41Fe9B17Si2, Co31Ni41Fe7B19Si2, Co31Ni39Fe9B19Si2, Co31Ni39Fe9B17Si4, Co31Ni39Fe9B19Si2, Co31Ni38Fe10Mo2B17Si2, Co31Ni37Fe9B19Si4, Co30Ni38Fe10Mo2B18Si2, Co30Ni38Fe10Mo2B17Si2C1, Co30Ni38Fe10Mo2B16Si2C2, Co30Ni38Fe10Mo2B15Si2C3, Co30Ni41Fe10Mo2B15Si2, Co30Ni38Fe10Mo2B14Si6, Co30Ni38Fe10Mo2B13Si2C5, Co30Ni40Fe8Mo2B18Si2, Co30Ni40Fe8Mo2B13Si2C5, Co30Ni40Fe10B18Si2, Co30Ni40Fe9Mo1B18Si2, Co30Ni40Fe10B15Si2C3, Co30Ni40Fe10B14Si2C4, Co30Ni40Fe10B13Si2C5, Co30Ni40Fe10B16Si4, Co30Ni40Fe10B16Si2C2, Co30Ni38Fe10B20Si2, Co30Ni40Fe10B14Si4C2, Co30Ni40Fe10B12Si4C4, Co30Ni40Fe10B20Si2, Co30Ni38Fe10B18Si2C2, Co30Ni38Fe10B16Si2C4, Co30Ni36Fe10B22Si2, Co30Ni38Fe10B18Si2C4, Co30Ni40Fe9Mo1B14Si6, Co30Ni40Fe9Mo1B16Si4, Co30Ni37,5Fe10Mo2,5B18Si2, Co30Ni40Fe8Mo1B18Si3, Co30Ni40Fe8Mo1B17Si2,3C1,7, Co29Ni43Fe7B19Si2, Co29Ni41Fe9B19Si2, Co29Ni43Fe7B17Si4, Co29Ni45Fe7B17Si2, Co29Ni39Fe9B19Si4, y Co29Ni40Fe9B20Si2. en la que dicha aleación tiene un valor de magnetoestricción de saturación entre -3 ppm y +3 ppm, un ciclo de histéresis B-H no lineal requerido para el uso como marcador magnético en siste

mas de vigilancia de artículos electrónicos y sensores magnéticos, y una inducción de saturación (BS) que excede los 0,5 teslas, y en la que el ciclo de histéresis B-H no lineal tiene una relación de cuadratura (Br/BS) que excede 0,5 bajo una

excitación de corriente continua.

2. La aleación magnética de la reivindicación 1, en la que la relación de cuadratura de B-H, bajo una excitación de corriente continua, excede 0,75.

3. La aleación magnética de la reivindicación 1, en la que dicha aleación ha sido recocida, con o sin campo magnético, a temperaturas por debajo de dicha primera temperatura de cristalización de la aleación.

4. La aleación magnética de la reivindicación 3, en la

que la relación de cuadratura de B-H, bajo una excitación de co10 rriente continua, excede 0,75.

5. La aleación magnética de la reivindicación 1, en la que dicha aleación tiene un valor de magnetoestricción de saturación entre -2 ppm y +2 ppm.

6. Un marcador magnético para usarlo en sistemas de vigilancia de artículos electrónicos que utilizan armónicos magnéticos, en el que dicho marcador está hecho de una aleación según cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 ó 4, y en la que dicha aleación se proporciona en forma de una tira, de una banda o de un hilo. ___________________