DE102017216975B3

DE102017216975B3 - Mehrlagige eisenbasierte Abschirmprodukte

Info

Publication number: DE102017216975B3
Application number: DE102017216975.3A
Authority: DE
Inventors: Vanessa Wieschalla; Daniel Nierhoff; Vanessa Wolske; Jens-Ulrik Becker
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2018-11-29
Anticipated expiration: 2037-09-26
Also published as: WO2019057547A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetische Strahlung abschirmendes, mehrlagiges Material, ein Verfahren zu seiner Herstellung, ein Verfahren zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, statischen elektrischen und/oder statischen magnetischen Feldern, sowie die Verwendung des Materials zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung, statischen elektrischen und/oder statischen magnetischen Feldern.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetische Strahlung abschirmendes, mehrlagiges Material, ein Verfahren zu seiner Herstellung, ein Verfahren zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, sowie die Verwendung des Materials zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung, statischen oder dynamischen elektrischen und/oder statischen oder dynamischen magnetischen Feldern.
Technischer Hintergrund
Die elektromagnetische Beeinflussung wird als die Einwirkung von elektromagnetischen Größen auf Stromkreise, Geräte, Systeme und Lebewesen beschrieben. Diese Beeinflussung kann eine reversible oder irreversible Beeinträchtigung bewirken, die zu einer nicht tolerierbaren Fehlfunktion von Geräten und Systemen führen kann. Eine elektromagnetische Beeinflussung liegt vor, wenn von einer Störquelle (Sender) elektromagnetische Energie über eine Kopplung zu einer Störsenke (Empfänger) gelangt und dort zu einer Funktionsminderung bis hin zu einer Zerstörung führt. Störquellen können als natürliche oder künstlich erzeugte Quelle zur absichtlichen oder unabsichtlichen Aussendung von elektromagnetischer Energie führen.
In der modernen Industrie, in der Energieversorgung und in der Automobilbranche nimmt die Anzahl von elektronischen Geräten, insbesondere auch mit steigenden Betriebsfrequenzen, stetig zu. Eine Beeinträchtigung der elektrischen Geräte untereinander lässt sich heute kaum noch durch räumliche Trennung oder konstruktive Änderungen erreichen, da der Trend ebenfalls immer weiter zu Miniaturisierung von Geräten und Bauelementen geht. Um eine elektromagnetische Verträglichkeit zwischen elektrischen Geräten oder Störquellen und der Umwelt sicherzustellen, werden darum üblicherweise elektromagnetische Abschirmungen als wirksame Gegenmaßnahme eingesetzt.
Typische Schirmmaterialien zur Behandlung statischer oder niederfrequenter magnetischer Felder sind in der Regel Eisenlegierungen, deren Haupteigenschaften eine möglichst hohe magnetische Permeabilität und Sättigungsflussdichte bei gleichzeitig geringer Koerzitivfeldstärke und Remanenzflussdichte sind. Bekannte abschirmend wirkende Materialien enthalten insbesondere bei hohen Anforderungen an die Abschirmeigenschaften einen hohen Anteil Nickel und sind somit sehr kostenintensiv. Sie verfügen darüber hinaus in der Regel nur über geringe mechanische Festigkeiten und ohne zusätzliche Oberflächenbehandlung nur über eine geringe mechanische Beständigkeit gegenüber korrosiven Medien.
Es besteht somit die Aufgabe, abschirmend wirkende Materialien zur Verfügung zu stellen, die eine vorteilhafte Kombination von guten mechanischen Eigenschaften, guter Korrosionsbeständigkeit und guten Abschirmeigenschaften aufweisen. Insbesondere werden entsprechende Materialien zur Verwendung in der zunehmenden Elektrifizierung im Automobil benötigt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das erfindungsgemäße elektromagnetische Strahlung abschirmende, mehrlagige Material mit wenigstens einer Lage 1, mindestens enthaltend (jeweils in Gew.-%)

bis zu 0,400 C,
bis zu 3,00 Mn,
bis zu 4,00 Si,
bis zu 2,00 Al,
bis zu 1,00 Cr,

Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, wobei das mehrlagige Material einen Schirmfaktor S(v) von 25,00 bis +120,00 dB bei einem dynamischen, magnetischen Feld oder einem dynamischen, elektromagnetischen Feld mit einer Frequenz v von 0,1 bis 1000 kHz aufweist, wobei der Schirmfaktor S(v) aus dem Quotient der Feldstärke gemessen am Ort der Senke, mit bzw. ohne zwischen Senke und Quelle befindlichem abschirmendem Material bestimmt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft bevorzugt das erfindungsgemäße Material, wobei der Schirmfaktor S(v) durch Detektion der Spannung U₂(v) in einer zweiten Spule, die durch einen Strom I₁(v) in einer ersten Spule induziert wird, während sich eine Probe des abschirmenden mehrlagigen Materials zwischen der ersten und der zweiten Spule befindet und sich die Spulen in einem Abstand von höchstens 40 mm befinden, ermittelt wird.
Weiter bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße Material, wobei der Schirmfaktor S(v) nach der Gleichung der Formel (I) $S (v) = 20 \cdot l o g_{10} (\frac{I_{1} (v) U_{20} (v)}{U_{2} (v) I_{10} (v)}) d B$
bestimmt wird, wobei U₂(v) die in der zweiten Spule induzierte Spannung, I₁(v) der in der ersten Spule fließende Strom und I₁₀(v) der Strom in der ersten Spule und U₂₀(v) die Spannung in der zweiten Spule, jeweils ohne eingebrachte Probe, sind.
Des Weiteren werden diese Aufgaben auch gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetische Strahlung abschirmenden, mehrlagigen Materials, durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung und durch die erfindungsgemäße Verwendung des Materials zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung, statischen oder dynamischen elektrischen und/oder statischen oder dynamischen magnetischen Feldern.
Das erfindungsgemäße Material wird im Folgenden detailliert beschrieben.
Das erfindungsgemäße elektromagnetische Strahlung abschirmende, mehrlagige Material enthält wenigstens eine Lage 1. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Material zusätzlich eine Lage 2, wobei die Lage 1 und die Lage 2 unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Material, wobei es eine Lage 1 und eine Lage 2 aufweist und die Lage 1 und die Lage 2 unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen.
In dem erfindungsgemäßen mehrlagigen Material liegen besonders bevorzugt drei Lagen 1, 2 und 3 vor. Dabei ist es erfindungsgemäß möglich, dass wenigstens eine Lage, beispielsweise 1, 2 und/oder 3 einen hohen Schirmfaktor S(v) aufweisen und die restlichen Lagen 1, 2 und/oder 3 gute mechanische Kennwerte und/oder unanfällig gegen Korrosion sind. Bevorzugt weist Lage 1 einen hohen Schirmfaktor S(v) und die Lagen 2 und 3 weisen gute mechanische Kennwerte auf und sind unanfällig gegen Korrosion. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist Lage 2 einen hohen Schirmfaktor S(v) und die Lagen 1 und 3 weisen gute mechanische Kennwerte auf und sind unanfällig gegen Korrosion. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist Lage 3 einen hohen Schirmfaktor S(v) und die Lagen 1 und 2 weisen gute mechanische Kennwerte auf und sind unanfällig gegen Korrosion.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Material eine Lage 3, wobei die Lage 2 unterhalb und die Lage 3 oberhalb der Lage 1 angeordnet sind. Die Dicken der in dem mehrlagigen Material vorliegenden Lagen sind im Allgemeinen frei wählbar. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Dicke der Lage 1 40 bis 90% und die Dicken der Lagen 2 und 3 in Summe 10 bis 60% der Gesamtdicke des Materials auf, und die Summe der Dicken 1, 2 und 3 ergibt jeweils 100%. Bevorzugt weist die Lage 1 60 bis 80% und die Dicken der Lagen 2 und 3 in Summe 20 bis 40% der Gesamtdicke des Materials auf.
Absolut betrachtet kann die Gesamtdicke des erfindungsgemäßen Materials jede dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Dicke aufweisen, beispielsweise 0,5 bis 10 mm. Somit betrifft die vorliegende Erfindung bevorzugt das erfindungsgemäße Material, wobei die Lage 1 eine Dicke von 0,1 bis 9 mm aufweist. Weiter bevorzugt weisen die bevorzugt vorliegenden Lagen 2 und 3 Dicken von jeweils 0,2 bis 4 mm auf. Die Dicken der Lagen 2 und 3 können erfindungsgemäß gleich oder unterschiedlich sein.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Materials liegen neben den Lagen 1, 2 und 3 weitere Lagen vor. Beispielsweise liegt in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Materials zusätzlich zu den Lagen 1, 2 und 3 eine Lage L4 unterhalb der Lage 2 vor. Bevorzugt weist die Dicke der Lage 1 in dieser Ausführungsform 40 bis 90% und die Dicken der Lagen 2, 3 und L4 in Summe 10 bis 60% der Gesamtdicke des Materials auf, und die Summe der Dicken 1, 2, 3 und L4 ergibt jeweils 100%.
In einer weiteren Ausführungsform liegt zusätzlich zu den Lagen 1, 2, 3, L4 eine Lage L5 oberhalb der Lage 3 vor. Bevorzugt weist die Dicke der Lage 1 in dieser Ausführungsform 40 bis 90% und die Dicken der Lagen 2, 3, L4 und L5 in Summe 10 bis 60% der Gesamtdicke des Materials auf, und die Summe der Dicken 1, 2, 3, L4 und L5 ergibt jeweils 100%.
In einer weiteren Ausführungsform liegt zusätzlich zu den Lagen 1, 2, 3, L4 und L5 eine Lage L6 unterhalb der Lage L4 vor. Bevorzugt weist die Dicke der Lage 1 in dieser Ausführungsform 40 bis 90% und die Dicken der Lagen 2, 3, L4 und L5 in Summe 10 bis 60% der Gesamtdicke des Materials auf, und die Summe der Dicken 1, 2, 3, L4, L5 und L6 ergibt jeweils 100%.
In einer weiteren Ausführungsform liegt zusätzlich zu den Lagen 1, 2, 3, L4, L5 und L6 eine Lage L7 oberhalb der Lage L5 vor. Bevorzugt weist die Dicke der Lage 1 in dieser Ausführungsform 40 bis 90% und die Dicken der Lagen 2, 3, L4, L5 und L6 in Summe 10 bis 60% der Gesamtdicke des Materials auf, und die Summe der Dicken 1, 2, 3, L4, L5, L6 und L7 ergibt jeweils 100%.
Neben den beschriebenen Lagen 1, 2 und 3 können erfindungsgemäß weitere Lagen vorliegen, beispielsweise auf den Seiten der Lagen 2 oder 3, die von Lage 1 abgewandt sind oder zwischen den Lagen 1 und 2 bzw. 1 und 3.
Lage 1
Lage 1 des erfindungsgemäßen Materials enthält mindestens (jeweils in Gew.-%)

bis zu 0,400 C,
bis zu 3,00 Mn,
bis zu 4,00 Si,
bis zu 2,00 Al,
bis zu 1,00 Cr,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.

Im Rahmen dieser genannten Analyse kann Lage 1 des erfindungsgemäßen Materials im Allgemeinen jede dem Fachmann bekannte Stahlgüte enthalten, die dem erfindungsgemäßen Material vorteilhafte mechanische Eigenschaften, gute Abschirmeigenschaften und/oder einen vorteilhaften Korrosionsschutz bietet.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Lage 1 zusätzlich wenigstens ein Legierungselement ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus As, Cu, Nb, Ti und Sn. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält Lage 1 des erfindungsgemäßen Materials daher (jeweils in Gew.-%)

bis zu 0,400, besonders bevorzugt bis zu 0,1, insbesondere bevorzugt bis zu 0,05 C,
bis zu 3,00, besonders bevorzugt bis zu 0,5, insbesondere bevorzugt bis zu 0,3 Mn,
bis zu 4,00, besonders bevorzugt bis zu 0,5, insbesondere bevorzugt bis zu 0,1 Si,
bis zu 2,00, besonders bevorzugt bis zu 0,1, insbesondere bevorzugt bis zu 0,01 Al,
bis zu 1,00, besonders bevorzugt bis zu 0,1, insbesondere bevorzugt bis zu 0,01 Cr,
bis zu 0,1, besonders bevorzugt bis zu 0,05 P,
bis zu 0,1, besonders bevorzugt bis zu 0,01 S,
bis zu 0,1, besonders bevorzugt bis zu 0,08 Cu,
bis zu 0,1, besonders bevorzugt bis zu 0,001 N,
bis zu 0,1, besonders bevorzugt bis zu 0,05 Sn,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.

Einen mögliche Untergrenze für die Legierungselemente C, Mn, Si, AI, Cr, P, S, Cu, N oder Sn ist beispielsweise wenigstens 0,0001 Gew.-%, bevorzugt wenigstens 0,001 Gew.-%.
Die Legierungselement Si, AI, Cr und Co liegen in dieser Ausführungsform besonders bevorzugt gar nicht vor, d.h. ihre Mengen liegen unterhalb der analytischen Nachweisgrenze vor.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält Lage 1 des erfindungsgemäßen Materials (jeweils in Gew.-%):

0,001 bis 0,5, weiter bevorzugt 0,1 bis 0,3 C,
0,1 bis 3,00, weiter bevorzugt 0,5 bis 2,00 Mn,
0,01 bis 0,5, weiter bevorzugt 0,1 bis 0,4 Si,
0,01 bis 0,1, weiter bevorzugt 0,01 bis 0,08 AI,
0,01 bis 0,5, weiter bevorzugt 0,1 bis 0,4 Cr,
0,001 bis 0,1, weiter bevorzugt 0,001 bis 0,05 P,
0,001 bis 0,1, weiter bevorzugt 0,002 bis 0,01 S,
0,01 bis zu 0,5, weiter bevorzugt 0,02 bis 0,3 Cu,
0,001 bis 0,1, weiter bevorzugt 0,001 bis 0,01 N,
0,001 bis 0,1, weiter bevorzugt 0,002 bis 0,05 Sn,
0,001 bis 0,1, weiter bevorzugt 0,002 bis 0,05 Nb,
0,001 bis 0,3, weiter bevorzugt 0,01 bis 0,08 Ti,
0,001 bis 0,1, weiter bevorzugt 0,02 bis 0,04, As,
0,0001 bis 0,1, weiter bevorzugt 0,0001 bis 0,008 B,
0,001 bis 0,1, weiter bevorzugt 0,002 bis 0,008 Mo,
0,001 bis 0,2, weiter bevorzugt 0,001 bis 0,15 Ni,
0,001 bis 0,1, weiter bevorzugt 0,001 bis 0,02 V,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.

In dem erfindungsgemäßen Material liegt in der Lage 1 bevorzugt ein ferritisches Gefüge vor, welches auch Anteile an Restaustenit und/oder Bainit aufweisen kann.
Insbesondere weist das Lage 1 ein Gefüge enthaltend 0 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 95 Gew.-%, Ferrit, 0 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 60 Gew.-%, Bainit, 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 20 Gew.-% Perlit, 0 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 35 Gew.-%, Martensit oder bis zu 100 Gew.-% Martensit, 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 15 Gew.-%, Restaustenit und ggf. Karbide, wobei die jeweils Summe 100 Gew.-% ergibt, auf.
Lage 1 des erfindungsgemäßen Materials weist beispielsweise eine Dicke von 0,1 bis 9 mm, bevorzugt 0,1 bis 6 mm, auf. Die vorliegende betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Material, wobei die Lage 1 eine Dicke von 0,1 bis 9 mm, besonders bevorzugt 0,1 bis 6 mm, aufweist.
Lage 1 des erfindungsgemäßen Materials, und damit bevorzugt auch das erfindungsgemäße Material selbst, kann in allen dem Fachmann für die jeweilige Anwendung als geeignet erscheinenden Abmessungen verwendet werden. Beispielsweise liegt das erfindungsgemäße Material als Blechhalbzeug, beispielsweise als Coil, Blech, Tafel, Platine etc., vor. Erfindungsgemäß kann das Material in jede dem Fachmann bekannte Form gebracht werden. Das erfindungsgemäße Material kann dabei durch dem Fachmann bekannte Umformverfahren umgeformt werden.
In Lage 1 des erfindungsgemäßen Materials liegt in Lage 1 bevorzugt eine Korngröße von 2 bis 200 µm, bevorzugt 2 bis 100 µm, insbesondere bevorzugt 5 bis 30 µm, vor. Diese erfindungsgemäß bevorzugte Korngröße trägt beispielsweise dazu bei, um die magnetischen Eigenschaften zu verbessern.
Lage 2
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Material eine Lage 2. Bevorzugt befindet sich die Lage 2 unterhalb der Lage 1. Weiter bevorzugt weist Lage 2 die gleichen Werte bezüglich Breite und Länge wie Lage 1 des erfindungsgemäßen Materials auf, so dass die Lagen 1 und 2 bevorzugt bündig aufeinander angeordnet sind.
Lage 2 des erfindungsgemäßen Materials kann im Allgemeinen jede dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Dicke aufweisen, beispielsweise 0,2 bis 4 mm.
Lage 2 des erfindungsgemäßen Materials kann im Allgemeinen jede dem Fachmann bekannte Stahlgüte enthalten, die dem erfindungsgemäßen Material vorteilhafte mechanische Eigenschaften, gute Abschirmeigenschaften und/oder einen vorteilhaften Korrosionsschutz verleiht.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Lage 2 zusätzlich wenigstens ein Legierungselement ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus As, Cu, Nb, Ti und Sn. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält Lage 2 des erfindungsgemäßen Materials daher (jeweils in Gew.-%):

Einen mögliche Untergrenze für die Legierungselemente C, Mn, Si, AI, Cr, P, S, Cu, N oder Sn ist beispielsweise wenigstens 0,0001 Gew.-%, bevorzugt wenigstens 0,001 Gew.-%.
Die Legierungselemente Si, Al, Cr und Co liegen in dieser Ausführungsform besonders bevorzugt gar nicht vor, d.h. ihre Mengen liegen unterhalb der analytischen Nachweisgrenze.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält Lage 2 des erfindungsgemäßen Materials einen Edelstahl, bevorzugt einen ferritischen Edelstahl, beispielsweise enthält Lage 2 (in Gew.-%):

0,001 bis 0,8, besonders bevorzugt 0,001 bis 0,5, besonders bevorzugt 0,001 bis 0,4, C,
0,1 bis 4,0 besonders bevorzugt 0,2 bis 2,0, besonders bevorzugt 0,5 bis 1,5, Si,
0,1 bis 12, besonders bevorzugt 0,2 bis 2,0, besonders bevorzugt 0,5 bis 1,5, Mn,
0,01 bis 0,05, besonders bevorzugt 0,02 bis 0,04, P,
0,001 bis 0,05, besonders bevorzugt 0,001 bis 0,04, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,03, S,
0,1 bis 30, besonders bevorzugt 12,0 bis 24,0, besonders bevorzugt 15,0 bis 20,0, Cr,
0,1 bis 4,00, besonders bevorzugt 0,5 bis 1,5, besonders bevorzugt 0,8 bis 1,4, Nb,
0,01 bis 0,8, besonders bevorzugt 0,1 bis 0,5, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,4, Ti,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.

Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Material, wobei es zusätzlich wenigstens eine Lage 2 aufweist, enthaltend (jeweils in Gew.-%):

bis zu 0,400, besonders bevorzugt bis zu 0,1, insbesondere bevorzugt bis zu 0,05 C,
bis zu 3,00, besonders bevorzugt bis zu 0,5, insbesondere bevorzugt bis zu 0,3 Mn,
bis zu 4,00, besonders bevorzugt bis zu 0,5, insbesondere bevorzugt bis zu 0,1 Si,
bis zu 2,00, besonders bevorzugt bis zu 0,1, insbesondere bevorzugt bis zu 0,01 AI,
bis zu 1,00, besonders bevorzugt bis zu 0,1, insbesondere bevorzugt bis zu 0,01 Cr,
bis zu 0,1, besonders bevorzugt bis zu 0,05 P,
bis zu 0,1, besonders bevorzugt bis zu 0,01 S,
bis zu 0,1, besonders bevorzugt bis zu 0,08 Cu,
bis zu 0,1, besonders bevorzugt bis zu 0,001 N,
bis zu 0,1, besonders bevorzugt bis zu 0,05 Sn,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen,

einen Edelstahl, bevorzugt einen ferritischen Edelstahl, und die Lage 1 und die Lage 2 unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen.

In dem erfindungsgemäßen Material liegt in der Lage 2 bevorzugt ein ferritisches Gefüge vor.
Lage 3
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Material eine Lage 3. Bevorzugt befindet sich die Lage 3 oberhalb der Lage 1. Weiter bevorzugt weist Lage 3 die gleichen Werte bezüglich Breite und Länge wie Lage 1 des erfindungsgemäßen Materials auf, so dass die Lagen 1 und 3 bevorzugt bündig aufeinander angeordnet sind.
Besonders bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Material eine Lage 2 und eine Lage 3. Bevorzugt befindet sich die Lage 2 unterhalb der Lage 1 und die Lage 3 oberhalb der Lage 1. Weiter bevorzugt weisen die Lagen 2 und 3 die gleichen Werte bezüglich Breite und Länge wie Lage 1 des erfindungsgemäßen Materials auf, so dass die Lagen 1, 2 und 3 bevorzugt bündig aufeinander angeordnet sind.
Lage 3 des erfindungsgemäßen Materials kann im Allgemeinen jede dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Dicke aufweisen, beispielsweise 0,2 bis 4 mm.
Lage 3 des erfindungsgemäßen Materials kann im Allgemeinen jede dem Fachmann bekannte Stahlgüte enthalten, die dem erfindungsgemäßen Material vorteilhafte mechanische Eigenschaften, gute Abschirmeigenschaften und/oder einen vorteilhaften Korrosionsschutz bietet.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält Lage 3 des erfindungsgemäßen Materials daher (jeweils in Gew.-%):

Einen mögliche Untergrenze für die Legierungselemente C, Mn, Si, AL, Cr, P, , Cu, N oder Sn ist beispielsweise wenigstens 0,0001 Gew.-%, bevorzugt wenigstens 0,001 Gew.-%.
Die Legierungselement Si, AI, Cr und Co liegen in dieser Ausführungsform besonders bevorzugt gar nicht vor, d.h. ihre Mengen liegen unterhalb der analytischen Nachweisgrenze.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält Lage 3 des erfindungsgemäßen Materials einen Edelstahl, bevorzugt einen ferritischen Edelstahl, beispielsweise enthält Lage 3 (in Gew.-%):

Erfindungsgemäß bevorzugt weisen die Lage 1 und die Lage 3 unterschiedliche Zusammensetzungen auf. In dem erfindungsgemäßen Material liegt in der Lage 3 bevorzugt ein ferritisches Gefüge vor.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Materials weist Lage 3 die gleiche Zusammensetzung wie Lage 2 auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Materials weist Lage 3 eine andere Zusammensetzung als Lage 2 auf.
Das erfindungsgemäße Material kann neben den Lagen 1, 2 und 3 gegebenenfalls weitere Lagen, insbesondere Lagen 4, 5, 6 und 7, enthalten. Dabei sind die Lage 4 und gegebenenfalls die Lage 6 unterhalb der Lage 2 und die Lage 5 und gegebenenfalls die Lage 7 oberhalb der Lage 3 angeordnet. Die gegebenenfalls vorhandenen Lagen können bezüglich Dicke, Zusammensetzungen, Gefügezusammensetzungen etc. den Lagen 1, 2 und/oder 3 entsprechen.
Das erfindungsgemäße mehrlagige Material zeichnet sich durch besonders gute Abschirmeigenschaften aus.
Das erfindungsgemäße Material weist einen Schirmfaktor S(v) von 25,00 bis +120,00 dB, bevorzugt 30,00 bis 120,00 dB bei einem dynamischen, magnetischen Feld oder einem dynamischen, elektromagnetischen Feld mit bei einer Frequenz v von 0,1 bis 1000 kHz, bevorzugt 0,1 bis 400 kHz, insbesondere bevorzugt 0,1 bis 200 kHz, auf.
Der Schirmfaktor S(v) wird bevorzugt ermittelt, indem die Spannung U₂(v) in einer zweiten Spule, die durch einen Strom I₁(v) in einer ersten Spule induziert wird, gemessen wird, während sich eine Probe des abschirmenden mehrlagigen Materials zwischen der ersten und der zweiten Spule befindet und sich die Spulen in einem Abstand von höchstens 40 mm befinden.
Besonders bevorzugt wird der Schirmfaktor S(v) nach der Gleichung der Formel (I) $S (v) = 20 \cdot {log}_{10} (\frac{I_{1} (v) U_{20} (v)}{U_{2} (v) I_{10} (v)}) dB$
bestimmt, wobei U₂(v) die in der zweiten Spule induzierte Spannung, I₁(v) der in der ersten Spule fließende Strom und I₁₀(v) der Strom in der ersten Spule und U₂₀(v) die Spannung in der zweiten Spule, jeweils ohne eingebrachte Probe, sind.
Weiter bevorzugt wird die Schirmdämpfung S(v) des erfindungsgemäßen Materials durch ein Verfahren bestimmt, mindestens umfassend die folgenden Schritte:

(A) Bereitstellen einer ersten Spule S1 mit einer ersten Induktivität 1, die mit einem ersten Signalgenerator SG1 und einer Einrichtung zur Strommessung I₁(v) zu einem ersten Stromkreis verbunden ist,
(B) Bereitstellen einer zweiten Spule S2 mit einer zweiten Induktivität 2, die mit einer Einrichtung zur Spannungsmessung U₂(v) zu einem zweiten Stromkreis verbunden ist, wobei die Spulen S1 und S2 räumlich so zueinander angeordnet sind, dass sie auf der gleichen Rotationsachse liegen und zwischen ihnen ein Freiraum ausgebildet wird,
(C) Einbringen einer Probe des erfindungsgemäßen Materials in den Freiraum,
(D) Generierung einer sinusförmigen Spannung mit einer Frequenz v von 0,1 bis 1000 kHz durch den ersten Signalgenerator SG 1 in der ersten Spule S1,
(E) Messen der Stromstärke I₁(v) im ersten Stromkreis,
(F) Messen der Spannung U₂(v) im zweiten Stromkreis,
(G) Bestimmen des Schirmfaktors S(v) über die Gleichung der Formel (I)
(H) $S (v) = 20 \cdot {log}_{10} (\frac{I_{1} (v) U_{20} (v)}{U_{2} (v) I_{10} (v)}) dB$
wobei I₁₀(v) der Strom im ersten Stromkreis und U₂₀(v) die Spannung im zweiten Stromkreis, jeweils ohne eingebrachte Probe, sind.

Schritt (A):
Schritt (A) umfasst das Bereitstellen einer ersten Spule S1 mit einer ersten Induktivität 1, die mit einem ersten Signalgenerator SG1 und einer Einrichtung zur Strommessung zu einem ersten Stromkreis verbunden ist.
Zunächst wird eine Spule S1 mit einer Induktivität 1 bereitgestellt. Bevorzugt werden als Spule S1 entsprechende Spulen mit 1 bis 100, bevorzugt 15 bis 30 Wicklungen eingesetzt. Weiter bevorzugt liegen diese Wicklungen auf einem Ring aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Kunststoff, insbesondere Polyamid, vor. Der Durchmesser der Spule S1 beträgt dabei bevorzugt 60 bis 80 mm. Die Wicklung der Spule S1 ist bevorzugt aus einem elektrisch leitfähigen Draht, insbesondere einem Litzendraht aus Kupfer ausgeführt. Weiter bevorzugt ist der elektrisch leitfähige Draht an der Außenseite elektrisch isoliert, beispielsweise durch eine elektrisch isolierende Kunststoffbeschichtung. Die Länge des Drahtes, aus dem die Wicklung der ersten Spule S1 aufgebaut ist, beträgt erfindungsgemäß bevorzugt 3 bis 7 m. Die Spule S1 weist eine Induktivität 1 von beispielsweise 4 · 10^-2 bis 1,5· 10³ µH, bevorzugt 30 bis 60 µH, auf.
Die Spule S1 kann im Allgemeinen auf jede mögliche Art angeordnet sein. Bevorzugt ist die Spule S1 so angeordnet, dass die Wicklungsebene parallel zum Erdboden oder einer Tischplatte, auf der die Vorrichtung aufgebaut wird, ausgerichtet wird.
Des Weiteren wird erfindungsgemäß ein erster Signalgenerator SG1 eingesetzt. Dieser Signalgenerator SG1 wird erfindungsgemäß dazu verwendet, in der ersten Spule S1 ein magnetisches Feld mit einer Frequenz v (Messfrequenz) zu erzeugen. Erfindungsgemäß kann jeder dem Fachmann bekannte Signalgenerator eingesetzt werden, der dazu geeignet ist, eine entsprechende Frequenz zu erzeugen, beispielsweise ein „Virtual Bench“ der Fa. National Instruments.
Durch den Signalgenerator SG1 wird bevorzugt eine Frequenz v von 0,1 bis 200 kHz, beispielsweise 0,1 kHz, 0,2 kHz, 0,5 kHz, 1,0 kHz, 2,0 kHz, 5,0 kHz, 10,0 kHz, 20,0 kHz, 50,0 kHz, 100,0 kHz oder 200 kHz, erzeugt.
Des Weiteren liegt in dem ersten Stromkreis eine Einrichtung zur Strommessung vor. Geeignete Einrichtungen zur Strommessung sind dem Fachmann an sich bekannt, beispielsweise eine Chauvin Arnoux Ma 200 Stromzange. Insbesondere bevorzugt wird ein Oszilloskop eingesetzt.
In dem ersten Stromkreis können weitere dem Fachmann bekannte Vorrichtungen vorliegen, beispielsweise Verstärker oder Kondensatoren zur Blindleistungskompensation.
Die im ersten Stromkreis vorhandenen Elemente, d.h. wenigstens erste Spule S1, erster Signalgenerator SG1, Einrichtung zur Strommessung und ggf. weitere Elemente sind bevorzugt in Reihe zu einem ersten Stromkreis verbunden.
Die elektrischen Verbindungen in dem ersten Stromkreis können im Allgemeinen auf alle dem Fachmann bekannte Arten ausgeführt werden. Bevorzugt werden die elektrischen Verbindungen durch Kabelverbindungen, insbesondere geschirmte BNC-Verbindungen, ausgeführt.
Schritt (B):
Schritt (B) des Verfahrens umfasst das Bereitstellen einer zweiten Spule S2 mit einer zweiten Induktivität 2, die mit einer Einrichtung zur Spannungsmessung verbunden ist, wobei die Spulen S1 und S2 räumlich so zueinander angeordnet sind, dass sie auf der gleichen Rotationsachse liegen und zwischen ihnen ein Freiraum ausgebildet wird. Im Allgemeinen können alle dem Fachmann als geeignet erscheinende Spulen eingesetzt werden. Bevorzugt werden als Spule S2 entsprechende Spulen mit 1 bis 400, bevorzugt 100 bis 200, Wicklungen eingesetzt. Weiter bevorzugt liegen diese Wicklungen auf einem Ring aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Kunststoff aus Polyamid vor. Der Durchmesser der Spule S2 beträgt dabei bevorzugt 20 bis 40 mm. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Spule eingesetzt, bei die Wicklungen um einen festen Kern, beispielsweise einen Ferritkern, gewickelt vorliegen. Die Wicklung der Spule S2 ist bevorzugt aus einem elektrisch leitfähigen Draht, insbesondere einem Kupferdraht ausgeführt. Weiter bevorzugt ist der elektrisch leitfähige Draht an der Außenseite elektrisch isoliert, beispielsweise durch eine elektrisch isolierende Kunststoffbeschichtung. Die Länge des Drahtes, aus dem die Wicklung der ersten Spule S2 aufgebaut ist, beträgt bevorzugt 1 bis 2 m.
Die Spule S2 weist eine Induktivität 2 von beispielsweise 0,2 bis 9,0 · 10³ µH, bevorzugt 200 bis 800 µH, auf. Die Induktivität 2 der Spule S2 ist dabei bevorzugt so gewählt, dass sich im zu messenden Frequenzbereich keine Resonanzen aufgrund der intrinsischen Kapazität der bevorzugt verwendeten BNC-Kabel ergeben.
Erfindungsgemäß wird die Spule S2 so angeordnet, dass die Spulen S1 und S2 räumlich so zueinander angeordnet sind, dass sie auf der gleichen Rotationsachse liegen und zwischen ihnen ein Freiraum ausgebildet wird. Dabei bedeutet „auf der gleichen Rotationsachse“, dass die beiden Spulen räumlich so zueinander stehen, dass eine gemeinsame Achse jeweils durch die Mitten der ringförmig ausgebildeten Spulen geht. Weiter bevorzugt steht diese Achse senkrecht zum Erdboden bzw. zu einer Tischplatte etc., auf der die Vorrichtung aufgebaut ist. Weiter bevorzugt ist, dass sich die Spule S1 über der Spule S2 befindet, wobei zwischen den beiden Spulen ein Freiraum ausgebildet, der so geschaffen ist, dass in ihn eine Probe des potentiell abschirmenden Materials eingebracht werden kann. Besonders beträgt der Abstand, d. h. der Freiraum, zwischen den Spulen S1 und S2 40 bis 60%, bevorzugt 45 bis 55%, beispielsweise 50%, des Durchmessers der Spule 1. Weiter bevorzugt weist der Freiraum eine Breite bzw. Höhe von 10 bis 60 mm auf.
Des Weiteren liegt in dem zweiten Stromkreis eine Einrichtung zur Spannungsmessung vor, beispielsweise durch dem Fachmann an sich bekannte Vorrichtungen, beispielsweise durch ein HAMEG HMO22 Digital Oszilloskop.
In dem zweiten Stromkreis können weitere Elemente vorliegen, beispielsweise hochohmige Abschlusswiderstände.
Die im zweiten Stromkreis vorhandenen Elemente, d. h. wenigstens zweite Spule S2, hochohmiger Abschlusswiderstand und ggf. weitere Elemente sind bevorzugt in Reihe zu einem zweiten Stromkreis verbunden. Zur Spule S2 ist die Einrichtung zur Spannungsmessung bevorzugt parallel geschaltet.
Die elektrischen Verbindungen für die Spannungsmessung an Spule 2 können im Allgemeinen auf alle dem Fachmann bekannte Arten ausgeführt werden. Bevorzugt werden die elektrischen Verbindungen durch Kabelverbindungen, insbesondere geschirmte BNC-Verbindungen, ausgeführt.
Der erste Stromkreis und die Spannungsmessung an Spule S2 werden jeweils mittels abgeschirmter elektrischer Verbindungen, bevorzugt Kabelverbindungen, insbesondere geschirmte BNC-Verbindungen, gebildet.
Schritt (C):
Schritt (C) des Verfahrens umfasst das Einbringen einer Probe des mehrlagigen Materials in den Freiraum.
Dieser Schritt (C) kann im Allgemeinen auf alle dem Fachmann bekannte Arten erfolgen. Das Einbringen kann dabei manuell oder automatisiert erfolgen. Das Verfahren wird bevorzugt zur Messung der Abschirmeigenschaften von flachen Materialien durchgeführt, d. h. die zu überprüfenden Materialien weisen im Vergleich zu ihrer Dicke eine wesentlich größere Ausdehnung bezüglich Länge und Breite auf. Bevorzugt weist die zu untersuchende Probe eine quadratische Grundfläche auf. Weiter bevorzugt weist die Kantenlänge dieses Quadrates wenigstens den fünffachen Wert des Durchmessers der Spule 1 auf.
Bevorzugt weist die Probe eine Dicke von 0,01 bis 6 mm auf. Weiter bevorzugt ist das potentiell abschirmende Produkt ein Flachstahlprodukt, beispielsweise ein Warm- oder Kaltband bzw. daraus erhaltene Platinen.
Es ist bevorzugt, dass die zu vermessende Probe zwischen den beiden Spulen für die Messung durch dem Fachmann bekannte Verfahren, beispielsweise durch eine entsprechende fest installierte Führung im Freiraum zwischen den beiden Spulen S1 und S2, fixiert wird.
Der Abstand der Probe zu den Spulen S1 und S2 beträgt dabei bevorzugt jeweils bis zu 40 mm. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die zu untersuchende Probe während der Messung geerdet ist.
Schritt (D):
Schritt (D) des Verfahrens umfasst die Generierung einer sinusförmigen Spannung mit einer Frequenz v von 0,1 bis 1000 kHz, bevorzugt 0,1 bis 400 kHz, weiter bevorzugt 0,1 bis 200 kHz, durch den ersten Signalgenerator SG 1 in der ersten Spule S1.
Schritt (D) des Verfahrens erfolgt bevorzugt, nachdem die zu vermessende Probe in den Freiraum zwischen den beiden Spulen eingebracht worden ist.
Die in der Spule S1 generierte sinusförmige Spannung ist eine Wechselspannung mit einer Frequenz v von bevorzugt 0,1 bis 200 kHz, siehe dazu auch Schritt (A) des Verfahrens. Vorrichtungen und Verfahren, um eine entspreche sinusförmige Spannung entsprechender Frequenz zu generieren, sind dem Fachmann an sich bekannt, beispielsweise die „Virtual Bench“ der Fa. National Instruments. Die in Schritt (D) erzeugte Frequenz v ist eine so genannte Messfrequenz. Diese Messfrequenz wird in Spule S1 bei einer bestimmten Stromstärke I₁(v) erzeugt. In der zweiten Spule S2 wird dann gemessen, welche Spannung U₂(v) durch das entstehende magnetische Feld generiert wird. Durch einen mathematischen Vergleich dieser Werte in Anwesenheit der zu vermessenden Probe mit den Werten in Abwesenheit der Probe kann auf den Schirmfaktor der Probe geschlossen werden.
Schritt (E):
Schritt (E) des Verfahrens umfasst das Messen der Stromstärke I₁(v) im ersten Stromkreis.
Vorrichtungen und Verfahren zur Messung der Stromstärke I₁(v) im ersten Stromkreis sind dem Fachmann an sich bekannt, beispielsweise eine Chauvin Arnoux Ma 200 Stromzange. Dabei ist zu beachten, dass die Stromstärke I₁(v) im ersten Stromkreis gemessen wird, während sich die zu vermessende Probe zwischen den Spulen S1 und S2 befindet. Die erhaltenen Messwerte können manuell vermerkt werden. Bevorzugt ist die die Vorrichtung zur Messung der Stromstärke I₁(v) im ersten Stromkreis mit einer Datenverarbeitungsanlage verbunden, so dass die Speicherung und Verarbeitung der erhaltenen Daten elektronisch erfolgt.
Schritt (F):
Schritt (F) des Verfahrens umfasst das Messen der Spannung U₂(v) an Spule 2.
Vorrichtungen und Verfahren zur Messung der Spannung U₂(v) an Spule 2 sind dem Fachmann an sich bekannt, beispielsweise ein HAMEG HMO2022 Digital Oszilloskop. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Spannung U₂(v) an Spule 2 gemessen wird, während sich die zu vermessende Probe zwischen den Spulen S1 und S2 befindet. Die erhaltenen Messwerte können manuell vermerkt werden. Bevorzugt ist die die Vorrichtung zur Messung der Spannung U₂(v) an Spule 2 mit einer Datenverarbeitungsanlage verbunden, so dass die Speicherung und Verarbeitung der erhaltenen Daten elektronisch erfolgt.
Schritt (G):
Schritt (G) des Verfahrens umfasst das Bestimmen der Schirmdämpfung S(v) über die Gleichung der Formel (I)
(I) $S (v) = 20 \cdot {log}_{10} (\frac{I_{1} (v) U_{20} (v)}{U_{2} (v) I_{10} (v)}) dB$
wobei I₁₀(v) der Strom im ersten Stromkreis und U₂₀(v) die Spannung an Spule 2, jeweils ohne eingebrachte Probe, sind.
Schritt (G) des Verfahrens wird bevorzugt mit Hilfe einer Datenverarbeitungsanlage durchgeführt. Verfahren und Vorrichtungen dazu sind dem Fachmann an sich bekannt.
Die Bestimmung von I₁₀(v), d. h. Strom im ersten Stromkreis, und U₂₀(v), d. h. Spannung an der zweiten Spule S2, erfolgt dabei jeweils wie in den Schritten (E) und (F) beschrieben, wobei im Unterschied keine Probe zwischen den Spulen S1 und S2 vorhanden ist.
Während der Messung wird das erfindungsgemäße Material bevorzugt in einer Dicke von 0,01 bis 6 mm, bevorzugt 0,03 bis 4 mm, eingesetzt.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Material, wobei es während der Messung eine Dicke von 0,01 bis 6 mm, bevorzugt 0,03 bis 4 mm, aufweist.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Materials, wobei die einzelnen Lagen zu einem Sandwichmaterial kombiniert und anschließend zu dem mehrlagigen Material gewalzt werden. Ein solches Verfahren wird im Allgemeinen in der DE 10 2005 006 606 B3 offenbart.
Dazu werden bevorzugt als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des mehrlagigen Materials quaderförmige Platten mit den Zusammensetzungen gemäß Lage 1, Lage 2 etc. eingesetzt, die beispielsweise durch Vorblocken oder durch Vorwalzen von Brammen hergestellt worden sind. Auch ist es denkbar, als Plattenmaterial direkt Brammen von größerer Dicke zu verwenden, wenn dies die zur Verfügung stehende Walzmaschinerie zulässt. Die aufeinander gelegten Platten weisen jeweils unterschiedliche Werkstoffeigenschaften gemäß den oben beschriebenen Lagen auf, wobei die Abfolge der Platten in einem Plattenpaket bevorzugt so organisiert sein kann, dass in einem Plattenpaket zwei oder mehr Platten gleicher Art vorhanden sein können. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein dreilagiges Band erzeugt werden soll, bei dem die auf die Lage 1 aufgetragenen Lagen 2 und 3 jeweils aus demselben Material bestehen.
Nachdem die Platten möglichst weitgehend dicht und mit möglichst vollflächigem Kontakt aufeinander liegen, wird die relative Lage der Platten durch Verschweißen fixiert. Ein Ausschluss von Lufteinschlüssen zwischen den Platten kann dabei dadurch unterstützt werden, dass die aufeinander liegenden Platten des Plattenpakets vor und während des Schweißens gegeneinander gepresst werden.
Die Verschweißung wird bevorzugt so ausgeführt, dass die Platten des Plattenpakets gasdicht miteinander verschweißt sind. Dies hat den Vorteil, dass auch im Nachhinein, beispielsweise als Folge eines Verzugs der Platten bei ihrem Transport, keine Luft oder andere störenden Gase zwischen die Platten des Plattenpakets geraten können.
Nach dem Schweißen wird das erfindungsgemäß erhaltene Plattenpaket auf eine Warmwalzanfangstemperatur erwärmt, die bevorzugt im für Stähle konventionellen Bereich von 1100 bis 1300 °C liegt. Abhängig von den jeweils verarbeiteten Stahltypen kann der Bereich der Erwärmung bevorzugt bei 1200 bis 1300 °C liegen. Die erwärmten Plattenstapel werden anschließend warmgewalzt. Dabei werden die Plattenpakete zu einem Warmband mit gewünschter Dicke gewalzt. Die vorliegende Erfindung betrifft daher insbesondere das erfindungsgemäße Verfahren, wobei das Walzen als Warmwalzen durchgeführt wird.
Das erfindungsgemäße mehrlagige, abschirmende Material kann unbeschichtet eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Material wird in einer bevorzugten Ausführungsform beschichtet eingesetzt. Entsprechende, insbesondere vor Korrosion schützende, Beschichtungen, sind dem Fachmann an sich bekannt und basieren bevorzugt auf Zink oder Aluminium oder Zinklegierungen oder Aluminiumlegierungen, und enthalten zusätzlich gegebenenfalls Magnesium und/oder Silizium. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Material, wobei es eine Oberflächenbeschichtung aufweist. Die Beschichtung kann auf das erfindungsgemäße Material, insbesondere auf wenigstens eine der äußeren Schichten, im Allgemeinen nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren aufgebracht werden, beispielsweise durch elektrolytische Beschichtung, Aufdampfen oder Schmelztauchverfahren. Die Beschichtung kann ein- oder beidseitig vorliegen. Wird das erfindungsgemäße abschirmende Material mit einer entsprechenden Oberflächenbeschichtung versehen und verwendet, ist es vorteilhafterweise besser gegen Korrosion geschützt.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen abschirmenden Materials ist, dass es im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Materialien eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit aufweist, so dass hochfrequente Felder effektiver abgeschirmt werden können.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern, wobei die Quelle und/oder Senke zumindest teilweise mit einem erfindungsgemäßen Material umgeben werden.
Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Quelle und/oder Senke der elektromagnetischer Strahlung, des dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern zumindest teilweise von dem erfindungsgemäßen abschirmenden Material zumindest teilweise umgeben. Ein teilweises Umgeben ist beispielsweise dann sinnvoll bzw. erforderlich, wenn die Quelle und/oder Senke im Betrieb erreichbar sein muss, beispielsweise durch Zu- und/oder Ableitungen und/oder zur Bedienung. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass die Quelle und/oder Senke vollständig von dem erfindungsgemäßen abschirmenden Material umgeben ist. Details und bevorzugte Ausführungsformen, die zu dem erfindungsgemäßen Material genannt worden sind, sollen auch hier entsprechend angewendet werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Materials zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern.
Elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder entstehen gewollt oder nicht gewollt durch die Verwendung und den Betrieb bestimmter magnetischer, elektrischer oder elektronischer Vorrichtungen.
Die vorliegende Erfindung betrifft in einer besonderen Ausführungsform die erfindungsgemäße Verwendung, wobei zusätzlich eine hohe mechanische Belastbarkeit des Materials gegeben ist. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist daher, dass ein Material bereitgestellt werden kann, das erfindungsgemäß bevorzugt neben einer hohen Abschirmwirkung auch gute mechanische Kennwerte und/oder einen guten Korrosionsschutz aufweist.
Weiter bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung die erfindungsgemäße Verwendung, wobei Gebäude, insbesondere sicherheitsrelevante Gebäude, Räume, Labore, Produktionsstätten, Serverschränke, Schaltschränke, Steckerverbindungen, Halter und Gehäuse, beispielsweise für Leistungselektronik, Computer, Kommunikationselektronik, Alarmanlagen, Sicherheitstechnik, Brand- und Gasmelder, Schutzhüllen, Ladestationen, Küchengeräte, medizinische Geräte, elektronische Geräte, bevorzugt in Automobilen, elektronische Bauteile, Funkgeräte, magnetische Anwendungen, beispielsweise Permanentmagnete, elektronische Bauteile und/oder Batterien, beispielsweise nicht wieder aufladbare Batterien oder Akkumulatoren, abgeschirmt werden oder das abschirmende Material als Decken- und/oder Wandpanele, als Bodenbeläge, als Kabelkanäle, in der Messtechnik eingesetzt wird.
Beispiele
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung.
Beispiel 1
Aus den folgenden Lagen 1, 2 und 3 wird ein Sandwichmaterial hergestellt:
Lage 1: Stahl A, Dicke 80 mm (62%), Breite 150 mm, Länge 150 mm Tabelle 1: Analyse Stahl A, Angaben in Gew.-%, Rest Fe

C Si Mn P S Al Cr Cu N Ni Nb Ti V B

0,23 0,25 1,3 <0,02 <0,003 0,035 0,15 0,1 0,007 <0,1 0,003 0,03 <0,01 0,0028
Lage 2 und 3: Material B, Dicke jeweils 25 mm (je 19%), Breite 150 mm, Länge 150 mm Tabelle 2: Analyse Material B, Angaben in Gew.-%, Rest Fe

C Mn P S Cu N Sn

<0,02 <0,2 <0,015 <0,008 <0,06 <0,0007 <0,010
Das Sandwichmaterial wird bei einer Temperatur von 850 bis 950 °C gewalzt. Die Dicke des mehrlagigen Materials beträgt nach dem Walzen 1,0 mm. An dem Material werden die Zugfestigkeit, die Streckgrenze, der Schirmfaktor S(v) und die Korrosionsbeständigkeit bestimmt, siehe Tabelle 4 und Tabelle 5.
Beispiel 2
Aus den folgenden Lagen 1, 2 und 3 wird ein Sandwichmaterial hergestellt:

Lage 1: Material B, Dicke 120 mm (80%), Breite 150 mm, Länge 150 mm, Analyse siehe Beispiel 1
Lage 2 und 3: Edelstahl, Dicke jeweils 15 mm (je 10%), Breite 150 mm, Länge 150 mm

C	Si	Mn	P	S	Cr	Nb	Ti
<0,3	1,0	1,0	0,04	0,015	18,25	1,2	0,35

Das Sandwichmaterial wird bei einer Temperatur von 850 bis 950 °C gewalzt. Die Dicke des mehrlagigen Materials beträgt nach dem Walzen 1,0 mm. An dem Material werden die Zugfestigkeit, die Streckgrenze, der Schirmfaktor S(v) und die Korrosionsbeständigkeit bestimmt, siehe Tabelle 4 und Tabelle 5.
Beispiel 3
Aus den folgenden Lagen 1, 2 und 3 wird ein Sandwichmaterial hergestellt:

Lage 1: Stahl A, Dicke 90 mm (69%), Breite 150 mm, Länge 150 mm, Analyse siehe Beispiel 1
Lage 2: Edelstahl, Dicke 15 mm (12%), Breite 150 mm, Länge 150 mm, Analyse siehe Beispiel 2
Lage 3: Material B, Dicke 25 mm (19%), Breite 150 mm, Länge 150 mm, Analyse siehe Beispiel 1

Das Sandwichmaterial wird bei einer Temperatur von 850 bis 950 °C gewalzt. Die Dicke des mehrlagigen Materials beträgt nach dem Walzen 1,0 mm. An dem Material werden die Zugfestigkeit, die Streckgrenze und die Korrosionsbeständigkeit bestimmt, siehe Tabelle 4.

Zugfestigkeit und Streckgrenze werden nach dem Fachmann bekannten Verfahren bestimmt. Die Korrosionsbeständigkeit wird visuell beurteilt. Der Schirmfaktor S(v) wird durch das in der Beschreibung genannte Verfahren bestimmt. Tabelle 4: Zugfestigkeit, Streckgrenze und Korrosionsbeständigkeit der Materialien aus den Beispielen 1, 2 und 3

Nr.	Zugfestigkeit [N/mm²]	Zugfestigkeit [N/mm²]	Korrosionsbeständigkeit
Beispiel 1	450	300	nein
Beispiel 2	300	126	ja
Beispiel 3	530	350	ja, einseitig

Tabelle 5: Schirmfaktoren S(v) der Materialien aus den Beispielen 1 und 2

Messfrequenz [kHz]	Schirmfaktor S(v) [dB]
	Beispiel 1	Beispiel 2
0,1	8,08	10,2
0,5	10,7	10,3
1	14,5	12,2
5	36,4	24,3
10	46,1	34,1
50	54,1	77,0
100	57,0	97,5
200	59,3	88,2
300	n.b.	87,5
500	n.b.	85,3
1000	n.b.	44,4
n.b. nicht bestimmt

Gewerbliche Anwendbarkeit
Das erfindungsgemäße abschirmende Material kann vorteilhaft zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung, statischen oder dynamischen elektrischen und/oder statischen oder dynamischen magnetischen Feldern verwendet werden.

Claims

Elektromagnetische Strahlung abschirmendes, mehrlagiges Material mit wenigstens einer Lage 1, mindestens enthaltend (jeweils in Gew.-%) 0,001 bis 0,5 C, 0,1 bis 3,00 Mn, 0,01 bis 0,5 Si, 0,01 bis 0,1 Al, 0,01 bis 0,5 Cr, 0,001 bis 0,1 P, 0,001 bis 0,1 S, 0,01 bis zu 0,5 Cu, 0,001 bis 0,1 N, 0,001 bis 0,1 Sn, 0,001 bis 0,1 Nb, 0,001 bis 0,3 Ti, 0,001 bis 0,1 As, 0,0001 bis 0,1 B, 0,001 bis 0,1 Mo, 0,001 bis 0,2 Ni, 0,001 bis 0,1 V, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, wobei das mehrlagige Material einen Schirmfaktor S(v) von 25,00 bis +120,00 dB bei einem dynamischen, magnetischen Feld oder einem dynamischen, elektromagnetischen Feld mit einer Frequenz v von 0,1 bis 1000 kHz aufweist, wobei der Schirmfaktor S(v) aus dem Quotient der Feldstärke gemessen am Ort der Senke, mit bzw. ohne zwischen Senke und Quelle befindlichem abschirmendem Material bestimmt wird, wobei das Material wenigstens eine Lage 2 aufweist, enthaltend (jeweils in Gew.-%): 0,001 bis 0,8 C, 0,1 bis 4,0 Si, 0,1 bis 12 Mn, 0,01 bis 0,05 P, 0,001 bis 0,05 S, 0,1 bis 30 Cr, 0,1 bis 4,00 Nb, 0,01 bis 0,8 Ti, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, oder Lage 2 enthält einen Edelstahl, enthaltend (in Gew.-%): 0,001 bis 0,8 C, 0,1 bis 4,0 Si, 0,1 bis 12 Mn, 0,01 bis 0,05 P, 0,001 bis 0,05 S, 0,1 bis 30 Cr, 0,1 bis 4,00 Nb, 0,01 bis 0,8 Ti, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen. und die Lage 1 und die Lage 2 unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen.
Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich eine Lage 3 enthält, wobei die Lage 2 unterhalb und die Lage 3 oberhalb der Lage 1 angeordnet sind.
Material nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Lage 1 40 bis 90% und die Dicken der Lagen 2 und 3 in Summe 10 bis 60% der Gesamtdicke des Materials aufweisen und die Summe der Dicken 1, 2 und 3 jeweils 100% ergibt.
Material nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage 3 die gleiche Zusammensetzung wie die Lage 2 aufweist.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schirmfaktor S(v) nach der Gleichung der Formel (I) $S (v) = 20 \cdot l o g_{10} (\frac{I_{1} (v) U_{20} (v)}{U_{2} (v) I_{10} (v)}) d B$
bestimmt wird, wobei U₂(v) die in der zweiten Spule induzierte Spannung, I₁(v) der in der ersten Spule fließende Strom und I₁₀(v) der Strom in der ersten Spule und U₂₀(v) die Spannung in der zweiten Spule, jeweils ohne eingebrachte Probe, sind.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage 1 eine Dicke von 0,1 bis 9 mm aufweist.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Lage 1 ein Gefüge enthaltend 0 bis 100 Gew.-% Ferrit, 0 bis 95 Gew.-% Bainit, 0 bis 20 Gew.-% Perlit, 0 bis 100 Gew.-% Martensit oder bis zu 100 Gew.-% Martensit, 0 bis 20 Gew.-% Restaustenit und ggf. Karbide, wobei die jeweils Summe 100 Gew.-% ergibt, aufweist.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Lage 1 eine Korngröße von 2 bis 200 µm vorliegt.
Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetische Strahlung abschirmenden, mehrlagigen Materials gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Lagen zu einem Sandwichmaterial kombiniert und anschließend zu dem mehrlagigen Material gewalzt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzen als Warmwalzen durchgeführt wird.
Verfahren zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern, wobei die Quelle und/oder Senke zumindest teilweise mit einem Material gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 umgeben werden.
Verwendung des Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern.
Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Gebäude, Räume, Labore, Produktionsstätten, Serverschränke, Schaltschränke, Steckerverbindungen, Halter und Gehäuse, Computer, Kommunikationselektronik, Alarmanlagen, Sicherheitstechnik, Brand- und Gasmelder, Schutzhüllen, Ladestationen, Küchengeräte, medizinische Geräte, elektronische Geräte, elektronische Bauteile, Funkgeräte, magnetische Anwendungen und/oder Batterien abgeschirmt werden oder das abschirmende Material als Decken- und/oder Wandpanele, als Bodenbeläge, als Kabelkanäle, in der Messtechnik eingesetzt wird.