CN105543727B - 应用于防盗传感的非晶合金磁条及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有更高的韧性和灵敏度、更强抗耐蚀性能及其便于实施的用于防盗传感的非晶合金磁条及其制备方法。其合金组成各元素的配比为：铁35‑60at%、镍15‑40at%、硼10‑20at%、锰或钼1‑10at%、稀土0.5‑2at%，且满足铁at%+镍at%+硼at%+锰或钼at%+稀土at%=100%。其制备方法是将上述成份组成的合金钢锭入真空炉内在一真空度和温度下进行精炼后制成相应的合金钢锭；再将该合金钢锭重新熔化后在1000‑1300℃温度和惰性气体保护下，以一定的恒压喷射至以20‑35米/秒线速度旋转的铜辊表面，进而一次成型连续性制备出一定厚度的合金薄带；对该合金薄带进行热处理制得用于防盗传感的非晶合金磁条。
Description
技术领域
本发明属于非晶合金的制备技术领域，具体涉及一种应用于防盗传感的非晶合金磁条及其制备方法。
背景技术
随着超市、图书馆等开放式服务方式的发展，对物件的防盗措施急剧加强，其中门禁式电子防盗系统也获得快速普及。门禁式电子防盗系统无论采取谐波模式还是声频模式等，都须用防盗传感磁条这一关键的敏感元件。防盗传感磁条隐蔽在物件中，当磁条随物件经过门禁通道时，门禁检测单元检测到磁条产生的特定频率波时便发出报警。为了降低误报率，提高门禁式电子防盗系统的可靠性、灵敏度、小型化和隐蔽性，防盗传感磁条应具有优良性能：一是更高的磁导率，以提高灵敏度，有利于微信号的接收、转换与放大；二是低的矫顽力，即磁条合金组织内部损耗降低，能有效增强磁条输出信号；三是较高的磁致伸缩系数，当对磁条施加外应力时，将会产生相应的大的应力阻抗效应，利用这一效应使磁条的灵敏度高、输出功率大、抗干扰能力强；四是应有一定的强度和较高的柔韧性，便于磁条隐蔽在物件中而不易碎裂。
一般的防盗传感磁条虽磁致伸缩系数大，但磁导率相对较弱或矫顽力大，需增大磁条体积等措施以降低误报率，因磁条体积较大，隐蔽性差，易被发观。与其相比，非晶软磁合金能制成超薄磁条，且具有良好的电学磁性能，强度高、韧性好，能较好地滿足防盗磁条的小型化、片状化和高灵敏性的要求，在大大降低误报率的同时，提高了磁条的隐蔽性。因此，防盗传感非晶合金磁条得到快速发展。
目前，非晶合金防盗传感磁条主要有钴基非晶磁条和铁基非晶磁条。钴基非晶磁条虽然具有优良的磁性能和超强的韧性，但其磁滞伸缩系数相对略小，且高昂的价格而制约了其在超市、图书馆等普通开放式服务场所的应用。铁基非晶磁条虽有较大磁致伸缩系数，但其韧性较差，易碎裂，很难避免机械外力作用对其磁性能的破坏，同时铁基非晶磁条在东南沿海或南方区域受潮湿环境影响易蚀生锈。
近年来，铁镍基非晶合金磁条的研发已成为热点，并取得了一定进展，但大多集中于含镍量≥at50%的高镍非晶，其韧性好，抗蚀强，但磁导率和磁滞伸缩系数却有所下降，且价格仍偏高而影响其推广应用。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足提供一种用于防盗传感的非晶合金磁条及其制备方法。用于防盗传感的非晶合金磁条具有更高的韧性和灵敏度、更强抗耐蚀性能，综合磁性能优良，平整度高。其制备方法简单，易于实施。
本发明的用于防盗传感的非晶合金磁条的技术方案是:其合金组成各元素的配比为：铁35-60at%、镍15-40at%、硼10-20at%、锰或钼1-10at%、稀土0.5-2at%，且满足铁at%+镍at%+硼at%+锰或钼at%+稀土at%=100%。
所述稀土包括钕或镧。
将上述成份组成的合金钢锭入真空熔炼炉内，在真空度6×10-3MPa、熔炼温度1300-1500℃下进行精炼后，再冷退形成相应的合金钢锭；再将该合金钢锭重新熔化制备成熔融合金，在1000-1300℃温度和惰性气体保护下，将熔融合金以喷嘴口的压力为0.1-0.4MPAa的恒压喷射至以20-35米/秒线速度旋转的铜辊表面，进而一次成型连续性制备出一定厚度的合金薄带；对该合金薄带进行热处理制得用于防盗传感的非晶合金磁条。
所述合金薄带的热处理包括使用一包括热处理炉的热处理装置，在一定的热处理炉的炉膛温度及炉膛惰性气体保护下，对施以一定的定型拉力的、以一定的速度运行通过该热处理炉的合金薄带施以其磁力线方向与合金薄带相垂直的、一定磁场强度的磁场进行热处理。
所述热处理其合金薄带的消除应力温度为320-450℃；合金薄带在热处理炉炉膛的恒温区域行进的时间为10-40分钟；其磁场强度为500GS-1000GS；合金薄带的定型拉力120-180N。
本发明的用于防盗传感的非晶合金磁条其综合磁性能优良，克服了防盗传感铁基非晶合金磁条存在的柔韧性差、易脆裂以及易生锈等缺陷，且综合性能优于防盗传感铁基非晶合金磁条。其最大磁导率µmax达到：40×104 ，矫顽力Hc(A/M)：<0.6，磁滞伸缩系数λ：18×10-6-15×10-6，强度和柔韧性高，对折不断裂。同时，平整度高，由于采用了恒温拉直定型工艺，非晶合金磁条更加平整，无任何弯曲、波浪和变形。
附图说明
图1为本发明的热处理装置一实施例结构示意图。
具体实施方式
为了能进一步了解本技术方案，藉由以下实施例结合附图对本作进一步说明。
本发明的用于防盗传感的非晶合金磁条是在铁基非晶合金成分基础上，加入一定量金属镍和添加微量稀土成份而制成的铁镍基非晶合金磁条。
其用于防盗传感的非晶合金磁条的配方为（合金组成各元素配比）：铁35-50at%，镍15-40at%，硼10-20at%，X1-10at%,Y0.5-2at%，且满足铁at%+镍at%+硼at%+Xat%+Yat%=100%。其中，X可为锰或钼等；Y为稀土，且其稀土可为钕或镧等。本发明的配方，一是科学设计合金成分，将铁、镍等磁性金属元素与其他元素科学组合，形成以铁为主体的铁镍基非晶合金。通过镍的合金作用，提高合金的韧性和耐蚀性，二是在配方中添加微量钕或镧等稀土元素，利用独特4f轨道的稀土元素与3d轨道的合金元素产生交互作用，影响合金磁性能，以提高合金传感磁条对微应力的敏感度。同时，稀土元素在冶炼合金熔化过程中能起到熔融合金的脱氧、净化作用，有利于提高非晶形成能力，改善软磁性能。
其用于防盗传感的非晶合金磁条的制备方法包括：将上述配方材料（成份组成的合金）放入真空熔炼炉内，在真空度6×10-3MPa、熔炼温度1300-1500℃状态下进行精炼，然后将该合金精炼液倒入浇铸钢模内，冷却后形成相应的合金钢锭；采用恒压快淬喷射技术及设备，将该合金钢锭重新熔化制备成熔融合金，在1000-1300℃温度和惰性气体保护下，将熔融合金以喷嘴口的压力为0.1-0.4MPAa的恒压喷射至以20-35米/秒线速度高速旋转的冷却铜辊表面，被冷却铜辊旋甩而出，进而一次成型连续性制备出厚度可控的合金薄带，然后将制备的合金薄带用盘架卷绕收取再进行相应的热处理。其带厚、带宽可按实际需要制备。
其合金薄带的热处理使用的热处理装置如图1所示，包括热处理炉，其热处理炉为一遂道炉11，设于遂道炉外周的气幕环4，以及分别设于遂道炉11的出、进口端的牵压轮装置8和导向轮3等；设于遂道炉内分布于相应的合金薄带的上下相对两侧的若干加热棒13，设于遂道炉内的合金薄带的上下相对两侧的磁场N极5和S极12，气幕环4开设有惰性气体输入口6，设于遂道炉上下两端面的冷水夹套7，以加磁装置实施降低温度。
其合金薄带的热处理包括：
其合金薄带2的恒温热处理工艺流程为：首先，将盘架1卷绕收取的合金薄带2取出带头，通过带头牵出合金薄带通过遂道炉11进口端的定位轮3，直接从遂道炉炉膛穿过，再将合金薄带卡入遂道炉出口端的牵压轮装置8中，调整导向轮和牵压轮装置的水平高度，使合金薄带处于遂道炉炉膛的中心线上，合金薄带受力拉直、且合金薄带的带面与加磁磁场磁力线垂直，其遂道炉11的炉膛口设有气幕隔环4,以惰性气体通过气幕隔环形成气幕，将炉膛与外环境隔离，以保护炉膛内合金薄带不被氧化。其次，可通过调节加磁磁场的N极5与S极12磁块间距离，以调整施加磁场的强度；可通过加热棒13控制系统设定消除合金薄带应力所需的遂道炉的适当的热处理的温度；可通过调节牵压轮装置，以设定磁条定型的适当拉力和设定合金薄带在炉膛中的运行时间（或速度）；最后，开启温度控制系统，当炉膛温度达到设定值时，开启炉膛保护的惰性气体，然后开启牵压轮装置的控制系统，合金薄带在炉膛中平稳、匀速运行，进而制得用于防盗传感的非晶合金磁条。在合金薄带的本热处理工艺过程中，其合金薄带既在热处理过程中消除应力，降低矫顽力，提高软磁性能；又在此温度下实施合金薄带平整度上的拉直定型,使合金薄带平整、无变形，同时在磁场作用下，使合金薄带磁畴发生转向，趋于一致，磁性能进一步优化。
本制备方法的主要工艺参数为：防盗传感铁镍基非晶磁条消除应力的温度（即遂道炉炉膛的恒温区域的温度）为320-450℃；，合金薄带在遂道炉炉膛的恒温区域行进的时间为10-40分钟；磁场强度为：500GS-1000GS；合金薄带的定型拉力120-180N，使合金薄带在遂道式热处理炉的恒温热处理过程中，始终保持一定水平拉力状态；遂道炉炉膛保护气体和两端密封气幕均为氮气或氩气，气压为0.1-0.4MPAa。
其制备方法还包括磁条定长剪切：将经过热处理且定型后的磁条，通过自动定长剪切机9剪切成预定长度的小片磁条。剪切机可按需在微机控制上设定固定长度，全自动连续运行。防盗传感铁镍基非晶合金磁条常用尺寸：长L=20-100mm，宽1.5-8mm，也可按实际需要剪切制备。
本发明用于防盗传感的非晶合金磁条的制备方法的另一实施例中，其合金钢锭重新熔化制备成熔融合金后，可在1000-1190℃温度下、并在惰性气体保护下，将熔融合金以喷嘴口的压力为0.1-0.4MPAa的恒压喷射至以20-35米/秒线速度高速旋转的冷退铜辊表面，被冷退铜辊旋甩而出，进而一次成型连续性制备出厚度可控的合金薄带。本例其余方法步骤与上述实施例类同。
本发明的的用于防盗传感的非晶合金磁条的综合磁性能优良，克服了防盗传感铁基非晶合金磁条存在的柔韧性差、易脆裂以及易生锈等缺陷，且综合性能优于防盗传感铁基非晶合金磁条。本发明的用于防盗传感的非晶合金磁条主要性能：最大磁导率µmax：40×104 ，矫顽力Hc(A/M)：<0.6，磁滞伸缩系数λ：18×10-6-15×10-6，强度和柔韧性高（对折不断裂）。其平整度高，其通过采用恒温拉直定型工艺处理，非晶合金磁条更加平整，无任何弯曲、波浪和变形。
Claims (4)
1.一种用于防盗传感的非晶合金磁条，其特征是其合金组成各元素的配比为：铁35-60at%、镍15-40at%、硼（B）10-20at%、锰（Mn）或钼（Mo）1-10at%、稀土0.5-2at%，且满足铁at%+镍at%+硼at%+锰或钼at%+稀土at%=100%；所述稀土包括钕（Nd）或镧(La)。
2.根据权利要求1所述用于防盗传感的非晶合金磁条，其特征是将权利要求1所述成份组成的合金钢锭入真空熔炼炉内，在真空度6×10-3MPa、熔炼温度1300-1500℃下进行精炼后，再冷却形成相应的合金钢锭；再将该合金钢锭重新熔化制备成熔融合金，在1000-1300℃温度和惰性气体保护下，将熔融合金以喷嘴口的压力为0.1-0.4MPa的恒压喷射至以20-35米/秒线速度旋转的铜辊表面，进而一次成型连续性制备出一定厚度的合金薄带；对该合金薄带进行热处理制得用于防盗传感的非晶合金磁条。
3.一种制备权利要求2所述防盗传感的非晶合金磁条的方法，其特征是所述合金薄带的热处理包括使用一包括热处理炉的热处理装置，在一定的热处理炉的炉膛温度及炉膛惰性气体保护下，对施以一定的定型拉力的、以一定的速度运行通过该热处理炉的合金薄带施以其磁力线方向与合金薄带相垂直的、一定磁场强度的磁场进行热处理。
4.根据权利要求3所述制备防盗传感的非晶合金磁条的方法，其特征是所述热处理其合金薄带的消除应力温度为320-450℃；合金薄带在热处理炉炉膛的恒温区域行进的时间为10-40分钟；其磁场强度为500GS-1000GS；合金薄带的定型拉力120-180N。
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Denomination of invention: Amorphous alloy magnetic strip and its preparation method for anti-theft sensing Granted publication date: 20171121 Pledgee: Yichun Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Chengbei Branch Pledgor: DAYOU SCIENTFIC & TECHNICAL Co.,Ltd. Registration number: Y2024980039848 |