DE19732872C2 - Anzeigeelement für die Verwendung in einem magnetischen Diebstahlsicherungssystem - Google Patents
Anzeigeelement für die Verwendung in einem magnetischen DiebstahlsicherungssystemInfo
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Abstract
Es wird eine halbhartmagnetische Legierung für Aktivierungsstreifen in magnetischen Diebstahlsicherungssystemen vorgestellt, die 8 bis 25 Gew.-% Ni, 1,5 bis 4,5 Gew.-% Al, 0,5 bis 3 Gew.-% Ti und Rest Fe enthält. DOLLAR A Die Legierung zeichnet sich gegenüber den bekannten, verwendeten Legierungen durch exzellente magnetische Eigenschaften und eine hohe Korrosionsbeständigkeit aus. Des weiteren ist die erfindungsgemäße Legierung ausgezeichnet vor dem Anlassen kaltverformbar.
Description
Die Erfindung betrifft ein Anzeigeelement für die Verwendung
in einem magnetischen Diebstahlsicherungssystem bestehend
aus:
- 1. Einem länglichen, aus einer amorphen ferromagnetischen Le gierung bestehenden Alarmstreifen und zumindest
- 2. einem aus einer halbhartmagnetischen Legierung bestehenden Aktivierungsstreifen.
Solche magnetischen Diebstahlsicherungssysteme und Anzeige
elemente sind hinlänglich bekannt und beispielsweise in der
EP 0 121 649 B1 bzw. in der WO 90/03652 eingehend beschrie
ben. Zum einen gibt es magnetoelastische Systeme, bei denen
der Aktivierungsstreifen zur Aktivierung des Alarmstreifens
durch Aufmagnetisierung dient, zum anderen gibt es harmoni
sche Systeme, bei denen der Aktivierungsstreifen nach seiner
Aufmagnetisierung zur Deaktivierung des Alarmstreifens dient.
Aus der DE 35 45 647 A1 ist ein deaktivierbares Sicherungs
etikett mit einem weichmagnetischen Streifen und einem Strei
fen mit höherer Koerzitivfeldstärke bekannt, bei dem der
Streifen mit höherer Koerzitivfeldstärke aus einer Legierung
aus Kobalt, Nickel und/oder Eisen besteht, die bei einer Re
manenz von mehr als einem Tesla eine Koerzitivfeldstärke zwi
schen 20 und 50 A/cm besitzt. Dieser Streifen wird dort an
den weichmagnetischen Streifen durch Punktschweißen befe
stigt. Ein ähnliches Anzeigeelement ist ebenfalls aus der US 4,945,339
bekannt.
Zu den Legierungen mit halbhartmagnetischen Eigenschaften,
die für die Vormagnetisierungsstreifen verwendet werden, ge
hören Co-Fe-V-Legierungen, die als VICALLOY bekannt sind, Co-
Fe-Ni-Legierungen, die als VACOZET bekannt sind, sowie Fe-Co-
Cr-Legierungen. Diese bekannten halbhartmagnetischen Legie
rungen enthalten hohe Kobaltanteile zum Teil von mindestens
45 Gew.-% und sind dementsprechend teuer.
Ferner sind diese Legierungen im magnetisch schlußgeglühten
Zustand spröde, so daß sie keine ausreichende Duktilität auf
weisen, um den Anforderungen bei den Anzeigeelementen für
Diebstahlsicherungssystemen ausreichend gerecht zu werden.
Eine wichtige Anforderung ist nämlich, daß diese Aktivie
rungsstreifen gegenüber Verbiegungen bzw. Verformungen un
empfindlich sein müssen.
Ferner geht man mittlerweile dazu über, die Anzeigeelemente
bei Diebstahlsicherungssystemen direkt in das zu sicherende
Produkt einzubringen (Source-Tagging). Dadurch ergibt sich
zusätzlich die Anforderung, daß die halbhartmagnetischen Le
gierungen auch aus größerer Entfernung bzw. mit kleineren
Feldern aufmagnetisiert werden können. Es hat sich gezeigt,
daß die Koerzitivkraft Hc auf Werte von höchstens 24 A/cm
eingeschränkt werden muß.
Andererseits wird aber auch eine ausreichende Gegenfeldstabi
lität gefordert, wodurch der untere Grenzwert der Koerzitiv
kraft festgelegt wird. Hierbei sind nur Koerzitivkräfte von
mindestens 10 A/cm geeignet.
Ferner soll die Remanenz unter Biege- bzw. Zugbelastung mög
lichst gering sein. Als Richtwert wird eine Änderung kleiner
20% vorgegeben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die eingangs
genannten Anzeigeelemente bezüglich ihrer Vormagnetisierungs
streifen dahingehend weiter zu entwickeln, daß die oben ge
nannten Anforderungen erfüllt werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die
Vormagnetisierungsstreifen aus einer halbhartmagnetischen Le
gierung bestehen, die aus 8 bis 25 Gew.-% Nickel, 1,5 bis 4,5 Gew.-%
Aluminium, 0,5 bis 3 Gew.-% Titan und Rest Eisen zu
sammengesetzt ist.
Die Legierung kann ferner 0 bis 5 Gew.-% Kobalt und/oder 0
bis 3 Gew.-% Molybdän oder Chrom und/oder wenigstens eines
der Elemente Zr, Hf, V, Nb, Ta, W, Mn, Si in individuellen
Anteilen von weniger als 0,5 Gew.-% der Legierung und in ei
nem Gesamtanteil von weniger als 1 Gew.-% der Legierung
und/oder wenigstens eines der Elemente C, N, S, P, B, H, O in
individuellen Anteilen von weniger als 0,2 Gew.-% der Legierung
und in einem Gesamtanteil von weniger als 1 Gew.-% der
Legierung enthalten.
Die Legierung ist durch eine Koerzitivkraft Hc von 10 bis 24 A/cm
und eine Remanenz Br von mindestens 1,3 T (13.000 Gaus)
gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäßen Legierungen sind in hohem Maße duktil
und hervorragend vor dem Anlassen kalt verformbar, so daß
auch Querschnittsverringerungen von mehr als 90% möglich
sind. Aus solchen Legierungen können Vormagnetisierungsstrei
fen hergestellt werden, insbesondere durch Kaltwalzen, die
Dicken von kleiner 0,05 mm aufweisen. Ferner zeichnen sich
die erfindungsgemäßen Legierungen durch exzellente magneti
sche Eigenschaften und durch Korrosionsbeständigkeit aus.
Eine ganz besonders vorteilhafte Legierung ist eine halbhart
magnetische Eisenlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung,
die 13,0 bis 17,0 Gew.-% Nickel, 1,8 bis 2,8 Gew.-%
Aluminium sowie 0,5 bis 1,5 Gew.-% Titan enthält.
Durch die Verringerung des Aluminiumgehalts kann insbesondere
die Magnetostriktion besonders günstig eingestellt werden.
Typischerweise werden die Vormagnetisierungsstreifen durch
Erschmelzen der Legierung unter Vacuum und Gießen zu einem
Gußblock hergestellt. Anschließend wird der Gußblock zu einem
Band bei Temperaturen oberhalb 800°C warmgewalzt, danach bei
einer Temperatur von oberhalb 800°C zwischengeglüht und da
nach schnell abgekühlt. Nach einer Kaltverformung, zweckmäßi
gerweise Kaltwalzen entsprechend einer Querschnittsverringe
rung von ca. 90% folgt eine Zwischenglühung bei ca. 700°C.
Anschließend findet eine Kaltverformung, zweckmäßigerweise
Kaltwalzen, entsprechend einer Querschnittsverringerung von
mindestens 60% vorzugsweise 75% oder höher, statt. Als
letzter Schritt wird das kaltgewalzte Band bei Temperaturen
von ca. 400°C bis 600°C angelassen. Danach werden die Vorma
gnetisierungsstreifen abgelängt.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung im ein
zelnen beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 das Entmagnetisierungsverhalten von Fe-Ni-Al-Ti-Le
gierungen nach einer Wechselfeldentmagnetisierung bei
4 A/cm in Abhängigkeit von der Koerzitivkraft,
Fig. 2 das Entmagnetisierungsverhalten von Fe-Ni-Al-Ti-Le
gierungen nach einer Wechselfeldentmagnetisierung bei
20 A/cm in Abhängigkeit von der Koerzitivkraft,
Fig. 3 die Änderung der Remanenz unter Zugspannung im Ver
gleich zu einer Legierung nach dem Stand der Technik
und
Fig. 4 die relative Änderung des magnetischen Flusses in %
bei verschiedenen Koerzitivfeldstärken nach mechani
scher Verformung im Vergleich zu einer Legierung nach
dem Stand der Technik.
Für die Tauglichkeit einer Legierung für einen Aktivierungs
streifen in einem Diebstahlsicherungssystem, insbesondere für
sogenannte "Source-Tagging", ergeben sich folgende Forderun
gen:
Die Änderung der Remanenz unter Biege- bzw. Zugbelastung soll möglichst gering sein. Als Richtwert wird eine Änderung klei ner 20% vorgegeben. Wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, wer den mit den Legierungen nach der vorliegenden Erfindung Werte ≦ 10% erreicht.
Die Änderung der Remanenz unter Biege- bzw. Zugbelastung soll möglichst gering sein. Als Richtwert wird eine Änderung klei ner 20% vorgegeben. Wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, wer den mit den Legierungen nach der vorliegenden Erfindung Werte ≦ 10% erreicht.
Aus der Fig. 4 ergibt sich, daß neben der Legierung auch die
Koerzitivfeldstärke und der Biegeradius die Änderung des
Flusses bestimmen. Die Legierungen gemäß der vorliegenden Er
findung erreichen bei entsprechenden Koerzitivfeldstärken bei
Biegeradien ≧ 12 mm Werte < 5% bzw. bei Biegeradien ≧ 4 mm
Werte < 10% und Dicken von ca. 50 µm.
Das Verhältnis der Sättigung bei gegebener geringer Aufmagne
tisierungsfeldstärke von z. B. 40 A/cm zur Sättigung Bf bei
einem Magnetfeld im kOe-Bereich soll nahezu 1 sein, was aus
der Fig. 3 zu ersehen ist.
Die Gegenfeldstabilität soll derart beschaffen sein, daß die
Remanenz BS nach einer Gegenfeldentmagnetisierung von wenigen
A/cm immer noch mindestens 80% ihres ursprünglichen Wertes
beibehält.
Schließlich soll die Remanenz Br nach einem Entmagnetisie
rungszyklus mit einem vorgegebenen Magnetfeld lediglich 20%
vom ursprünglichen Wert behalten.
Im einzelnen bedeutet das, daß eine Aufmagnetisierung des Ak
tivierungsstreifens, d. h. eine Aktivierung/Deaktivierung des
Anzeigeelementes, auch vor Ort erfolgen kann. Dort stehen
aber in der Regel nur sehr kleine Felder zur Verfügung. Die
erreichte Sättigung soll sich nur wenig von dem Wert bei ho
hen Aufmagnetisierungsfeldern unterscheiden, um gleiches Ver
halten der Anzeigeelemente zu garantieren.
Die Anzeigeelemente müssen so beschaffen sein, daß sie in der
Nähe der Spulen in den Detektionsschleusen in Folge eines
dort erhöhten und eventuellen in Gegenrichtung orientierten
Feldes nur wenig ihre Remanenz Br ändern. Wie aus der Fig. 1
zu sehen ist, weisen die erfindungsgemäßen Legierungen eine
solche geforderte Gegenfeldstabilität auf.
Schließlich müssen die Anzeigeelemente sich mit relativ klei
nen Feldern entmagnetisieren lassen, d. h. bei magnetoelasti
schen Anzeigeelementen deaktivieren bzw. bei harmonischen An
zeigeelementen aktivieren, lassen. Die Fig. 2 veranschaulicht
diese Zusammenhänge bei den erfindungsgemäßen Legierun
gen.
Die gleichzeitige Erfüllung der zuletzt genannten drei Forde
rungen ergibt für die zugänglichen Bereiche der Koerzitiv
kräfte Hc sehr starke Einschränkungen, da die drei Forderun
gen gegenläufig sind.
Die Legierungen nach der vorliegenden Erfindung werden typi
scherweise durch Gießen einer Schmelze aus den Legierungsbe
standteilen in einem Tiegel oder Ofen unter Vacuum oder unter
einer Schutzgasatmosphäre hergestellt. Die Temperaturen lie
gen dabei bei ca. 1600°C.
Der Abguß erfolgt typischerweise in eine Rundkokille. Die
Gußbarren aus den vorliegenden Legierungen werden dann typi
scherweise durch Warmverformung, Zwischenglühen, Kaltverfor
mung und weiteren Zwischenglühen bearbeitet. Das Zwischenglü
hen erfolgt zwecks Homogenisierung, Kornverfeinerung, Verfor
mung oder der Ausbildung wünschenswerter mechanischer Eigen
schaften, insbesondere einer hohen Duktilität.
Eine hervorragende Struktur wird beispielsweise durch fol
gende Bearbeitung erreicht:
Warmbehandlung bei vorzugsweise Temperaturen oberhalb 800°C, schnelles Abkühlen und Anlassen. Bevorzugte Anlaßtemperaturen liegen bei 400°C bis 600°C und die Anlaßzeiten typischerweise bei einer Minute bis 24 Stunden. Mit den erfindungsgemäßen Legierungen ist insbesondere eine Kaltverformung entsprechend einer Querschnittsverringerung von mindestens 60% vor dem Anlassen möglich.
Warmbehandlung bei vorzugsweise Temperaturen oberhalb 800°C, schnelles Abkühlen und Anlassen. Bevorzugte Anlaßtemperaturen liegen bei 400°C bis 600°C und die Anlaßzeiten typischerweise bei einer Minute bis 24 Stunden. Mit den erfindungsgemäßen Legierungen ist insbesondere eine Kaltverformung entsprechend einer Querschnittsverringerung von mindestens 60% vor dem Anlassen möglich.
Durch den Schritt des Anlassens wird die Koerzitivkraft und
die Rechteckigkeit der magnetischen B-H-Schleife erhöht, was
für die Anforderungen an Vormagnetisierungsstreifen wesent
lich ist.
Das Herstellverfahren für besonders gute Vormagnetisierungs
streifen umfaßt folgende Schritte:
- 1. Gießen bei 1600°C
- 2. Warmwalzen des Gußblocks bei Temperatur oberhalb 800°C
- 3. Mehrstündiges Zwischenglühen bei größer 800°C mit Ab schreckung in Wasser
- 4. Kaltwalzen entsprechend einer Querschnittsverringerung von ca. 90%
- 5. Kaltverformen entsprechend einer Querschnittsverringerung von ca. 90%
- 6. Zwischenglühen bei ca. 700°C
- 7. Mehrstündiges Zwischenglühen bei ca. 700°C
- 8. Kaltverformen entsprechend einer Querschnittsverringerung von ca. 70%
- 9. Mehrstündiges Anlassen bei ca. 480°C
- 10. Schneiden und Ablängen der Aktivierungsstreifen.
Mit diesen Verfahren wurden Aktivierungsstreifen hergestellt,
die eine ausgezeichnete Koerzitivkraft Hc und eine sehr gute
Remanenz Br aufwiesen. Die Magnetisierungseigenschaften und
die Gegenfeldstabilität waren hervorragend.
Die Herstellung von Fe-Ni-Al-Ti-Aktivierungsstreifen der in
Rede stehenden Art ist nun anhand der folgenden Beispiele
eingehend beschrieben:
Eine Legierung mit 18,0 Gew.-% Nickel, 3,8 Gew.-% Aluminium,
1,0 Gew.-% Titan und Rest Eisen wurden unter Vacuum erschmol
zen. Der resultierende Gußbarren wurde bei ca. 1000°C warmge
walzt, bei 1100°C für eine Stunde zwischengeglüht und in Was
ser schnell abgekühlt. Nach einem anschließenden Kaltwalzen
mit einer Querschnittsverringerung von 80% wurde das resul
tierende Band nochmals bei 1100°C für eine Stunde zwischengeglüht
und in Wasser schnell abgekühlt. Nach einem weiteren
Kaltverformen mit einer Querschnittsverringerung von 50%
wurde das Band bei 650°C für vier Stunden zwischengeglüht.
Entsprechend einer Querschnittsverringerung von 90% wurde
das Band danach kaltgewalzt und für drei Stunden bei 520°C
angelassen und an Luft gekühlt. Es wurde eine Koerzitivkraft
Hc gleich 23 A/cm sowie eine Remanenz Br gleich 1,48 T gemes
sen.
Eine Legierung mit 15,0 Gew.-% Nickel, 3,0 Gew.-% Aluminium,
1,2 Gew.-% Titan und Rest Eisen wurden wie nach Beispiel 1
bearbeitet, jedoch mit einer letzten Zwischenglühung bei
700°C, einer letzten Kaltverformung entsprechend einer Quer
schnittsverringerung von 70% sowie einer Schlußglühung bei
500°C. Es wurde eine Koerzitivkraft Hc gleich 21 A/cm und
eine Remanenz Br gleich 1,45 T gemessen.
Es wurde eine Legierung mit 15,0 Gew.-% Nickel, 3,0 Gew.-%
Aluminium, 1,2 Gew.-% Titan und Rest Eisen wie in Beispiel 2
hergestellt. Abweichend davon erfolgte die letzte Zwischen
glühung bei 650°C, die letzte Kaltverformung entsprechend ei
ner Querschnittsverringerung von 85% und die Anlaßbehandlung
bei 480°C. Es wurde eine Koerzitivkraft Hc gleich 20 A/cm und
eine Remanenz Br gleich 1,53 T gemessen.
Es wurde eine Legierung mit 15,0 Gew.-% Nickel, 3,0 Gew.-%
Aluminium, 1,2 Gew.-% Titan, 2,0 Gew.-% Molybdän und Rest Ei
sen wie in Beispiel 2 hergestellt. Nach einer Anlaßbehandlung
bei 480°C wurde eine Koerzitivkraft Hc gleich 20 A/cm und
eine Remanenz Br gleich 1,56 T gemessen.
Es wurde eine Legierung mit 15,0 Gew.-% Nickel, 2,0 Gew.-%
Aluminium, 0,8 Gew.-% Titan und Rest Eisen unter Vacuum er
schmolzen. Der resultierende Gußbarren wurde bei ca. 1000°C
warmgewalzt, bei 900°C für eine Stunde zwischengeglüht und in
Wasser schnell abgekühlt. Nach einem anschließenden Kaltwal
zen mit einer Querschnittsverringerung von 90% wurde das re
sultierende Band bei 650°C für vier Stunden zwischengeglüht.
Entsprechend einer Querschnittsverringerung von 95% wurde
das Band danach kaltgewalzt und für drei Stunden bei 460°C
angelassen und luftgekühlt. Es wurde eine Koerzitivkraft Hc
gleich 14 A/cm und eine Remanenz Br gleich 1,46 T gemessen.
Es wurde eine Legierung mit 15,0 Gew.-% Nickel, 2,5 Gew.-%
Aluminium, 1,2 Gew.-% Titan und Rest Eisen wie im Beispiel 5
hergestellt, jedoch mit einer Querschnittsverringerung von 83
% und einer Anlaßbehandlung bei 420°C. Es wurde eine Koerzi
tivkraft Hc gleich 17 A/cm und eine Remanenz Br gleich 1,44 T
gemessen.
Bei allen Ausführungsbeispielen ergab sich ein befriedigendes
Magnetisierungsverhalten und eine brauchbare Gegenfeldstabi
lität.
Claims (3)
1. Anzeigeelement für die Verwendung in einem magnetischen
Diebstahlsicherungssystem bestehend aus:
- 1. Einem länglichen, aus einer amorphen ferromagnetischen Le gierung bestehenden Alarmstreifen und zumindest
- 2. einem aus einer halbhartmagnetischen Legierung bestehenden Aktivierungsstreifen,
- a) die halbhartmagnetische Legierung aus
8 bis 25 Gew.-% Ni, 0,5 bis 3 Gew.-% Ti,
1,5 bis 4,5 Gew.-% Al, Rest Fe
und - b) die Legierung ferner enthalten kann,
0 bis 5 Gew.-% Co und/oder 0 bis 3 Gew.-% Mo oder Cr und/oder
wenigstens eines der Elemente Zr, Hf, V, Nb, Ta, W, Mn, Si in individuellen Anteilen von weniger als 0,5 Gew.-% der Legierungen in einem Gesamtanteil von weniger als 1 Gew.-% der Legierung und/oder
wenigstens eines der Elemente C, N, S, P, B, H, O in indi viduellen Anteilen von weniger als 0,2 Gew.-% der Legierung und in einem Gesamtanteil von weniger als 1 Gew.-% der Le gierung, und - c) die halbhartmagnetische Legierung eine Koerzitivkraft Hc von 10 bis 24 A/cm und eine Remanenz Br von mindestens 1,3 T (13000 Gaus) aufweist.
2. Anzeigeelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die halbhartmagnetische Legierung aus
13 bis 17 Gew.-% Ni, 0,5 bis 1,5 Gew.-% Ti,
1,8 bis 2,8 Gew.-% Al, Rest Fe
besteht.
13 bis 17 Gew.-% Ni, 0,5 bis 1,5 Gew.-% Ti,
1,8 bis 2,8 Gew.-% Al, Rest Fe
besteht.
3. Verfahren zum Herstellen eines Aktivierungsstreifens nach
den Ansprüchen 1 oder 2,
gekennzeichnet durch folgende Verfah
rensschritte:
- 1. Erschmelzen der Legierung unter Vacuum oder Schutzgas und anschließendes Gießen zu einem Gußblock;
- 2. Warmverformen des Gußblocks zu einem Band bei Temperaturen oberhalb ca. 800°C;
- 3. Zwischenglühen des Bandes bei einer Temperatur oberhalb ca. 800°C;
- 4. Schnelles Abkühlen;
- 5. Kaltverformen entsprechend einer Querschnittsverringerung von ca. 90%
- 6. Zwischenglühen bei ca. 700°C
- 7. Kaltverformen entsprechend einer Querschnittsverringerung von mindestens 85%;
- 8. Anlassen bei einer Temperatur von ungefähr 480°C;
- 9. Schneiden und Ablängen der Aktivierungsstreifen.
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