CN109964287A - 用于激活带的半硬磁合金、显示元件和用于制造半硬磁合金的方法 - Google Patents

用于激活带的半硬磁合金、显示元件和用于制造半硬磁合金的方法 Download PDF

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Abstract

发明涉及一种用于磁防盗安全系统的激活带(3)的半硬磁合金，所述半硬磁合金主要由5～15wt％的Ni、0.5～8wt％的Mn、0.2～4wt％的Cu、0～2wt％的Al、0～2wt％的Ti、余量的铁以及至多1wt％的杂质组成，其中，0.5wt％<(Cu+Al+Ti)<5wt％。

Description

用于激活带的半硬磁合金、显示元件和用于制造半硬磁合金 的方法
发明涉及用于磁防盗系统中的激活带(条)的半硬磁合金、用于磁防盗系统的显示元件以及用于制造用于激活带的半硬磁合金的方法。
磁防盗系统和显示元件由例如EP 0121649B1和US 5,729,200已知。显示元件包括至少一个非晶铁磁警报带(条)和至少一个半硬磁激活带。在这些防盗系统中，检测器系统发出激励显示元件的警报带的脉冲，使得警报带以特征共振频率振荡。检测器系统由此识别警报带并触发警报。
在磁致弹性系统中，激活带用于通过磁化的方式激活警报带。在这些系统中，在激活带被磁化的同时，警报带以特征共振频率振荡。警报带通过其共振频率的改变而被去激活。这是通过对半硬磁激活带进行去磁来实现的，使得显示元件以另一频率振荡并且不被检测器系统识别。
显示元件可以以标签(所谓的源标记)的形式提供，标签应用于物品或者直接插入在要被保护的物品中或直接插入到要被保护的物品上。
在DE 19732872A1中公开了一种适合用作磁防盗系统中的激活带的半硬磁合金。该合金包含8～25wt％的镍、0.5～3wt％的钛、1.5～4.5wt％的铝以及余量的铁。
显示元件在被激活时应当被系统可靠地识别，并且在未被激活时应当同样可靠地不被识别。该要求决定了激活带和警报带的材料的磁性能。因此半硬磁合金也可以从更大的距离或利用更小的磁场来被磁化，矫顽力Hc被限制在不超过30A/cm的值。为了实现足够的相对场稳定性，矫顽力Hc的下限值被固定在10A/cm。
然而，为了拓宽显示元件的应用领域，期望降低生产成本，但不会损害检测过程的可靠性。
因此，发明的目的是提供用于显示元件的激活带的替代的半硬磁合金，所述半硬磁合金既满足上述要求又可以经济有效地生产。
通过独立权利要求的主题来实现目的。在相关的从属权利要求中详细描述了有利的发展。
提供了一种用于磁防盗系统中的激活带的半硬磁合金，所述半硬磁合金基本上由5～15wt％(重量百分比)的Ni、0.5～8wt％的Mn、0.2～4wt％的Cu、0～2wt％的Al、0～2wt％的Ti、余量的铁以及至多1wt％的杂质组成，其中，0.5wt％<(Cu+Al+Ti)<5wt％。
元素C、N、S、P、B、H和O中的至少一种可以作为杂质以各自百分比小于合金的0.2wt％和总百分比小于合金的1wt％存在。
这里使用的术语“半硬磁”合金是指具有半硬磁性能的磁合金，这些半硬磁性能在这里被限定为矫顽力Hc在约7A/cm至400A/cm的区域，并且在去除将合金基本上磁化至饱和的恒定磁场之后，剩磁Br为约0.6T或更大。
因此，在该合金中，镍含量被Mn部分地替代。这具有降低原材料成本的优点。此外，能够达到相当的剩磁值Brmax和Hc，使该合金适合用作防盗系统中的激活带。适当的值是1.3T～1.7T的剩磁Br和10～30A/cm的矫顽力Hc。例如，该合金可以具有10～24A/cm的矫顽力Hc和至少1.3T(13000高斯)～1.7T的剩磁Br。此外，铝含量和/或钛含量可以被Cu部分地或完全地替代，以避免在熔化和凝固工艺期间以及在各种热处理工艺期间形成富Al相和富Ti相的沉积物。这具有使该合金更易于生产和加工的优点。
根据发明的合金在回火(最终退火)之前具有高延展性和可冷成型性，因此超过90％的断面收缩率是可能的。具体地，可以通过冷轧以制造厚度小于0.05mm的带来使用这样的合金。
在其他示例性实施例中，铜含量介于1.5wt％与2.75wt％之间和/或镍含量介于7wt％与10wt％之间和/或锰含量介于4wt％与6wt％之间。元素Ni和Mn的总和可以被更精确地限定为12wt％<(Ni+Mn)<15wt％。
在一个示例性实施例中，Al和Ti被Cu完全地替代，使得锰含量和镍含量的总和介于13.5wt％与14.5wt％之间，铜含量介于2.75wt％与3.25wt％之间，铝含量小于0.1wt％并且钛含量小于0.1wt％。
发明还涉及一种用于在磁防盗系统中使用的显示元件，所述显示元件包括由非晶铁磁合金组成的至少一个细长的警报带和由根据发明的半硬磁合金组成的至少一个激活带。
发明还提供了一种具有显示元件的标签，所述显示元件具有由根据发明的半硬磁合金制成的激活带。标签可以具有覆盖或罩住显示元件的壳体。在另一示例性实施例中，粘合剂层布置在壳体的至少一侧上。结果，标签能够容易地粘附到要保护的物品上。
发明还提供了一种诸如消费产品的物品，例如，以待售消费产品或具有根据上述示例性实施例中的任意一个的显示元件的标签为例。显示元件可以集成到物品中或固定到物品上。显示元件可以以标签的形式被固定到物品。
另一示例性实施例提供了一种用于消费物品的包装，所述包装具有根据上述示例性实施例中的任意一个的显示元件。例如，包装可以在产品制造商处被进一步加工，以形成容器。在进一步的步骤中，可以将内容物引入已经设置有显示元件的包装中。
还公开了一种用于制造用于磁防盗系统中的激活带的半硬磁合金的方法。合金在真空或保护气体中熔化，然后被浇铸成铸锭，该合金基本上由5～15wt％的Ni、0.5～8wt％的Mn、0.2～4wt％的Cu、0～2wt％的Al、0～2wt％的Ti、余量的铁以及至多1wt％的杂质组成，其中，0.5wt％<(Cu+Al+Ti)<5wt％。在800℃与1300℃之间的温度下将铸锭热成型为带，使带在高于约800℃的温度下经历中间退火，然后快速冷却(例如淬火)。然后将带冷成型以实现约90％的断面收缩率，在约600℃与800℃之间的温度下经历中间退火，冷成型以实现至少85％的断面收缩率，以及在350℃～550℃的温度下进行热处理。
中间退火和回火的持续时间可以为至少3小时。
在一个示例性实施例中，将铸锭在约800℃以上的温度下热成型为带，所述带在约800℃以上的温度下经历中间退火并快速冷却(例如，以大于500K/min的速度)。然后将带冷成型以实现约90％的断面收缩率，在约700℃下经历中间退火，冷成型以实现至少85％的断面收缩率，然后在约450℃至约480℃的温度下或者在约480℃的温度下进行热处理。
然后可以切割所述带，以从一个较宽的带制造多个较窄的带。可以从带按一定长度切割出一个或通常多个激活带。
可以通过冷成型和热处理的组合来设定合金的磁值。在约600℃以上，合金呈现奥氏体结构。另一方面，在室温下，合金是马氏体。由于在约700℃下进行中间退火之后进行强化冷成型，随后在约480℃下进行热处理，在轧制方向(即，在带的长度方向)上产生强烈的各向异性，从而实现对于合金的最佳的永磁性能和磁滞回线(环)的强矩形性。典型的磁性能表现出在10A/cm与30A/cm之间或者在10A/cm与22A/cm之间的矫顽力以及在1.3T与1.70T之间或者在1.30T与1.60T之间的剩磁。
典型地通过在真空或保护气体气氛中在坩埚或炉中浇铸由合金组分组成的熔融材料来生产根据发明的合金。工艺发生的温度为约1600℃。
通常在圆形模具中进行浇铸。然后典型地通过热成型(优选在800℃以上的温度)、中间退火、冷成型和进一步的中间退火来加工由这些合金制成的铸棒。执行中间退火是出于均质化、晶粒细化、变形或期望的机械性能(特别是高延展性)的形成的目的。
回火温度可以是400℃～600℃或者350℃～550℃，回火时间可以典型地是1分钟至24小时。具体地，根据发明的合金可以在回火之前冷成型以实现至少60％的断面收缩率。回火步骤增大了矫顽力和磁B-H环的矩形性，并且在某些实质情况下对于磁偏置带的要求而言是重要的。
还公开了一种用于制造用于磁防盗系统的显示元件的方法。提供至少一个由非晶铁磁合金组成的细长警报带和至少一个由根据前述示例性实施例中的任意一个的半硬磁合金组成的细长激活带。将至少一个警报带布置在至少一个激活带上，以制造显示元件。
显示元件的警报带和激活带可以布置在壳体中或消费物品的包装中。
下面参照附图和下述示例更详细地解释示例性实施例。
图1示出了用于磁防盗系统的显示元件。
图2示出根据发明和对比示例的合金的磁性能曲线图。
表1示出了根据发明和对比示例的合金的组成和磁性能。
表2示出了根据发明的合金的组成和磁性能。
图1示出了由警报带2和激活带3组成的显示元件1。警报带2的大面积侧布置在激活带3的大面积侧上，以形成堆叠。警报带2由非晶铁磁合金组成，激活带3由根据发明的一个示例性实施例的半硬磁合金组成。
在图1中示出的物品中，显示元件1布置在由塑料制成的壳体4中，壳体4具有标签5的形状。在另外的示例性实施例(未示出)中，壳体4是物品、消费物品或者用于消费物品的包装。在另外的示例性实施例(也未示出)中，标签5布置在诸如消费物品的另一物品上，例如通过粘合剂层固定在物品上。
该示例性实施例提供了一种用于在磁致弹性防盗系统中使用的显示元件。因此，激活带3被磁化以激活警报带2。警报带2在具有特征共振频率的检测器系统(未示出)中被激励时振荡，该特征共振频率被检测器系统识别为显示元件。
激活带3由具有5～15wt％的Ni、0.5～8wt％的Mn、0.2～4wt％的Cu、0～2wt％的Al、0～2wt％的Ti、余量的铁以及至多1wt％的杂质的半硬磁合金组成，其中，0.5wt％<(Cu+Al+Ti)<5wt％，并且可以采用厚度为例如50μm的薄带的形式。
激活带制造工艺包括：使半硬磁合金在例如1600℃熔化，在800℃以上的温度将块料热轧成板坯，并将板坯热轧成具有约3mm的厚度的热轧带，随后在800℃以上的温度下进行热处理并淬火。初始冷成型之后，以约0.25mm的厚度在约700℃进行中间退火，然后通过二次冷成型至最终厚度，最后在约480℃进行回火处理。
表1表示各种样品的组成和测量的磁性能。表1还给出了马氏体-奥氏体转变温度(Conv.)和奥氏体-马氏体再转变温度(Reconv.)。对比示例用*表示。
表1
表2
对比示例81-0616表示市场上可买到的商品名SENSORVAC的合金。该合金具有13.90wt％的Ni、1.68wt％的Al、0.74wt％的Ti和余量的铁，并且具有1.56T的剩磁Brmax和13.5A/cm的矫顽力Hc。
在对比示例81-0624、81-0622、81-0618、81-0623和81-0617中，镍被锰部分地替代，并且铝含量和钛含量改变。在根据发明的合金81-0626中，Al和Ti被铜完全地替代，提供的是组成为6.95wt％的Ni、5.97wt％的Mn、2.57wt％的Cu和余量铁的合金。该合金具有1.50T的剩磁Brmax和13.6A/cm的矫顽力Hc，因此具有使其适合用作显示元件中的激活带的磁性能。
图2总结了示例的磁结果。如可以看出的，如果合金中的镍被锰部分地替代，而不是14wt％Ni，例如，如果使用9wt％Ni和4wt％Mn(见示例81/0616至81/0622和81/0624)，则可以达到与合金Fe余量Ni14Al2Ti1相当的磁值。类似地，通过添加Cu达到与添加Al和Ti所达到的结果类似的结果(见示例81/0626至示例81/0617)。
表2示出根据发明的其他实施例。将具有表2中表示的组成的合金在真空或保护气体中熔化，然后浇铸成铸锭。铸锭在约800℃以上的温度下被热成型为带，然后在约800℃以上的温度下经历中间退火并快速冷却(例如，淬火)。然后将带冷成型以实现约90％的断面收缩率，在约700℃下经历中间退火，冷成型以实现至少85％的断面收缩率，然后在约450℃的温度下进行热处理。
示例93-0270、93-0271、93-0272、93-0273、93-0274、93-0275和93-0276除了具有Ni、Mn和Fe之外，均具有Cu，并且不存在铝和钛两者。示例93-0277、93-0278、93-0279和93-0280除了具有Ni、Mn和Fe之外还具有Cu、Al和Ti。在表2中给出的示例中，镍含量低于7.5wt％。
此外，马氏体-奥氏体转变温度(Conv.)和奥氏体-马氏体再转变温度(Reconv.)也表示在表2中。
表2中的所有示例具有至少1.44T的剩磁Brmax和至少12.6A/cm的矫顽力Hc，并且因此具有适合用于显示元件中的激活带的磁性能。
结果，一方面可以降低Ni含量，从而降低合金的成本。另一方面，添加Cu以部分地或完全地替代Al和/或Ti使得新系列合金可用于该申请。

Claims (21)

1.一种用于磁防盗系统中的激活带(3)的半硬磁合金，基本上由5～15wt％的Ni、0.5～8wt％的Mn、0.2～4wt％的Cu、0～2wt％的Al、0～2wt％的Ti、余量的铁以及至多1wt％的杂质组成，其中，0.5wt％<(Cu+Al+Ti)<5wt％。
2.根据权利要求1所述的半硬磁合金，其中，铜含量介于1.5wt％与2.75wt％之间。
3.根据权利要求1或2所述的半硬磁合金，其中，镍含量介于7wt％与10wt％之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的半硬磁合金，其中，锰含量介于4wt％与6wt％之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的半硬磁合金，其中，12wt％<(Ni+Mn)<15wt％。
6.根据前述权利要求中任一项所述的半硬磁合金，其中，锰含量和镍含量的总和介于13.5wt％与14.5wt％之间，铜含量介于2.75wt％与3.25wt％之间，铝含量小于0.1wt％并且钛含量小于0.1wt％。
7.一种用于在磁防盗系统中使用的显示元件(1)，所述显示元件(1)包括：
至少一个细长的警报带(2)，包括非晶铁磁合金；以及
至少一个激活带(3)，由权利要求1至6中任一项所述的半硬磁合金制成。
8.一种物品，所述物品具有根据权利要求7所述的显示元件(1)。
9.根据权利要求8所述的物品，其中，物品为标签(5)。
10.根据权利要求9所述的物品，其中，标签(5)具有罩住显示元件(1)的壳体(4)。
11.根据权利要求10所述的物品，其中，粘合剂层布置在壳体(4)的至少一侧上。
12.一种消费物品，所述消费物品具有根据权利要求7所述的显示元件(1)的标签(5)。
13.根据权利要求12所述的消费物品，其中，标签(5)包括罩住显示元件(1)的壳体(4)。
14.根据权利要求13所述的消费物品，其中，粘合剂层布置在壳体(4)的至少一侧上，标签通过所述粘合剂层固定到消费物品。
15.一种用于消费物品的包装，所述包装具有根据权利要求7所述的显示元件(1)。
16.一种用于制造用于磁防盗系统中的激活带(3)的半硬磁合金的方法，所述方法包括以下步骤：
在真空或保护气体中熔化合金并随后将熔化后的合金铸造成铸锭，所述合金基本上由5～15wt％的Ni、0.5～8wt％的Mn、0.2～4wt％的Cu、0～2wt％的Al、0～2wt％的Ti、余量的铁以及至多1wt％的杂质组成，其中，0.5wt％<(Cu+Al+Ti)<5wt％；
在800℃与1300℃之间的温度下对铸锭进行热成型以形成带；
在高于约800℃的温度下对带进行中间退火；
以至少500K/min的速度快速冷却；
冷成型以实现约90％的断面收缩率；
在约600℃至800℃的温度下进行中间退火；
冷成型以实现至少85％的断面收缩率；以及
在350℃至550℃的温度下回火。
17.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括：切断带。
18.根据权利要求15或16所述的方法，所述方法还包括：
将带按一定长度切割成激活带。
19.一种制造用于磁防盗系统的显示元件(1)的方法，所述方法包括以下步骤：
提供至少一个由非晶铁磁合金组成的细长的警报带(2)；
提供至少一个由权利要求1至6中任一项所述的半硬磁合金组成的细长的激活带(3)；
将至少一个警报带(2)布置在至少一个激活带(3)上，以制造显示元件(1)。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，显示元件(1)的警报带(2)和激活带(3)布置在壳体(4)中。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其中，显示元件(1)的警报带(2)和激活带(3)布置在消费物品的包装中。
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