EP3688204A1 - Monolithische eisenbasierte abschirmprodukte - Google Patents

Monolithische eisenbasierte abschirmprodukte

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EP3688204A1
EP3688204A1 EP18778414.5A EP18778414A EP3688204A1 EP 3688204 A1 EP3688204 A1 EP 3688204A1 EP 18778414 A EP18778414 A EP 18778414A EP 3688204 A1 EP3688204 A1 EP 3688204A1
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EP
European Patent Office
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coil
dynamic
material according
shielding
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
EP18778414.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Nierhoff
Philipp Dr SZARY
Thorsten UMBACH
Vanessa Wieschalla
Marcel Wille
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG, ThyssenKrupp AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Publication of EP3688204A1 publication Critical patent/EP3688204A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H01J29/867—Means associated with the outside of the vessel for shielding, e.g. magnetic shields

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic radiation, dynamic or static electrical and / or dynamic or static magnetic field shielding, monolithic material, a method for shielding electromagnetic radiation, dynamic or static electrical and / or dynamic or static magnetic fields, and the use of material according to the invention for shielding electromagnetic radiation, dynamic or static electrical and / or dynamic or static magnetic fields.
  • the influence due to electromagnetic radiation, dynamic or static electrical and / or dynamic or static magnetic fields is described as the effect of electromagnetic quantities on circuits, devices, systems and living beings.
  • This interference can cause a reversible or irreversible impairment, which can lead to an intolerable malfunction of equipment and systems.
  • Influencing is when the field energy from a source of interference (transmitter) reaches a susceptible sink (receiver) via a coupling, where it leads to a reduction in function or even destruction.
  • Sources of interference may result as a natural or artificially generated source for intentional or unintentional generation of electromagnetic radiation, dynamic or static electrical and / or dynamic or static magnetic fields.
  • Typical screen materials for the treatment of static or low-frequency magnetic fields are usually iron alloys whose main characteristics are the highest possible magnetic permeability and saturation flux density with simultaneously low coercive field strength and remanent flux density.
  • Known shielding acting materials contain a high proportion of nickel, especially in the case of high demands on the shielding properties, and are thus very cost-intensive. You have In addition, usually only low mechanical strength and without additional surface treatment only a low mechanical resistance to corrosive media.
  • Residual Fe and unavoidable impurities having a screen factor S (v) of 25.00 to +120.00 dB in a dynamic magnetic field or a dynamic electromagnetic field with a frequency v of 0, 1 up to 1000 kHz, the screen factor S (v) being determined from the quotient of the field strength measured at the location of the sink with or without shielding material between sink and source.
  • the present invention preferably relates to the material according to the invention, wherein the screening factor S (v) is induced by detecting the voltage U 2 (v) in a second coil, which is induced by a current I 1 in a first coil, while a sample of the shielding monolithic material is located between the first and the second coil and the coils are at a distance of at most 40 mm, is determined.
  • the present invention relates to the material according to the invention, wherein screen factor S (v) according to the equation of the formula (I)
  • Carbon (C) is present in an amount of 0.001 to 2, 1 wt .-%, preferably 0.001 to 0.800 wt .-%, more preferably 0.002 to 0.700 wt .-%, most preferably 0.002 to 0.650 wt .-%, before ,
  • Manganese (Mn) is present in an amount of 0.001 to 30.00 wt%, preferably 0.01 to 25.00 wt%, more preferably 0.1 to 23.00 wt%.
  • Silicon (Si) is in an amount of 0.001 to 8.00 wt .-%, preferably 0.001 to 4.00 wt .-%, particularly preferably 0.01 to 3.5 wt .-%, most preferably 0.02 to 3.4 wt .-%, before.
  • Aluminum (AI) is in an amount of 0.01 to 4.00 wt .-%, preferably 0.01 to 2.00 wt .-%, particularly preferably 0.02 to 1.8 wt .-%, very particularly preferably 0.02 to 1.6 wt .-%, before.
  • Chromium (Cr) is present in an amount of 0.001 to 1, 00 wt .-%, preferably 0.01 to 0.5 wt .-%, particularly preferably 0.01 to 0.4 wt .-%, before.
  • the shielding material according to the invention may have one or more alloying elements from the following group comprising As, B, Cu, Ni, Mo, Ti, V, S, P and Sn.
  • the present invention therefore preferably relates to the material according to the invention, wherein it additionally contains at least one alloying element selected from the group consisting of As, B, Cu, Ni, Mo, Ti, V, S, P and Sn.
  • the said additional alloying elements are present, they are furthermore preferably present in the amounts stated below:
  • Unavoidable impurities in the sense of the present invention are, for example, 0, N, Nb or Sb.
  • the material according to the invention has a microstructure comprising 0 to 100% by weight, preferably 5 to 95% by weight, ferrite, 0 to 95% by weight, preferably 0 to 60% by weight, bainite, 0 to 20 wt .-%, preferably 5 to 20 wt .-% pearlite, 0 to 100 wt .-%, preferably 3 to 35 wt .-%, martensite or up to 100 wt .-% martensite, 0 to 20 wt. -%, preferably 2 to 15 wt .-%, retained austenite and optionally carbides, wherein the respective sum 100 wt .-% results on.
  • the material according to the invention has particularly good mechanical properties, in particular yield strength, ductility, tensile strength and / or elongation at break.
  • the material of the invention contains no austenitic structure.
  • this means that the material according to the invention has a microstructure which preferably contains less than 8% by weight austenite, more preferably less than 5% by weight, most preferably less than 2% by weight.
  • the absence of austenite enables the good shielding properties of the present invention. It has surprisingly been found that the presence of austenite worsens the shielding properties, so that preferably no austenite is present in the material according to the invention.
  • the material according to the invention has for example a yield strength of 100 to 1400 MPa.
  • the material according to the invention has, for example, a tensile strength of at least 200 MPa, preferably at least 400 MPa, more preferably at least 750 M Pa.
  • the material according to the invention has, for example, an elongation at break A80 of 2 to 45%.
  • the material of the invention has a particle size of 2 to 200 ⁇ , preferably 2 to 100 [im, more preferably 5 to 30 ⁇ on.
  • This preferred grain size according to the invention contributes, for example, to improve the magnetic properties.
  • the material according to the invention can be used in all dimensions which appear suitable to the person skilled in the art for the respective application.
  • the material according to the invention is present as a sheet-metal semifinished product, for example as a coil, sheet metal, sheet, plate, etc.
  • the material according to the invention can furthermore be brought into all forms known to the person skilled in the art in order to be used as a shield. It is possible that corresponding shields are formed integrally from the material according to the invention. It is also possible according to the invention that a corresponding shield is constructed from a plurality of parts, wherein all or a portion of the existing parts can be formed from the material according to the invention. Methods for forming the material according to the invention and methods for joining the individual parts are known to the person skilled in the art.
  • Methods for producing the material according to the invention are known per se to those skilled in the art, for example comprising the steps of producing a melt with the appropriate composition, producing slabs, hot rolling the slabs to obtain a flat steel product, optionally coating the surface of the flat steel product, optionally cold rolling.
  • additional heat treatment steps in particular a recovery annealing, and / or surface treatment steps can additionally take place.
  • the material according to the invention is distinguished by particularly good shielding properties.
  • the material according to the invention has a screen factor S (v) of 25.00 to +120.00 dB, preferably 30.00 to 120.00 dB in the case of a dynamic, magnetic field or a dynamic, electromagnetic field at a frequency v of 0, 1 to 1000 kHz, preferably 0, 1 to 400 kHz, particularly preferably 0, 1 to 200 kHz, on.
  • the shielding factor S (v) is preferably determined by measuring the voltage U 2 (v) in a second coil induced by a current li (v) in a first coil while interposing a sample of the shielding monolithic material between the first and the second coil is located and the coils are at a distance of at most 40 mm.
  • the screen factor S (v) is particularly preferably calculated according to the equation of the formula (I) where U 2 (v) is the voltage induced in the second coil, 1) the current flowing in the first coil, and li 0 (v) the current in the first coil and U 2 o (v) the voltage in the second coil Coil, each without introduced sample, are.
  • the screen attenuation S (v) of the material according to the invention is determined by a method, comprising at least the following steps: Providing a first coil Sl with a first inductance LI, which is connected to a first signal generator SGI and a device for current measurement l ⁇ ) to a first circuit,
  • Step (A) comprises providing a first coil Sl having a first inductance LI, which is connected to a first signal generator SGI and a device for current measurement to a first circuit.
  • a coil Sl is provided with an inductance LI.
  • coils corresponding to coils S1 having 1 to 100, preferably 15 to 30 windings are used. More preferably, these windings are on a ring of an electrically insulating material, such as plastic, in particular polyamide, before.
  • the diameter of the coil Sl is preferably 60 to 80 mm.
  • the winding of the coil Sl is preferably made of an electrically conductive wire, in particular a stranded wire made of copper.
  • the electrically conductive wire is electrically insulated on the outside, for example by an electrically insulating plastic coating.
  • the length of the wire from which the winding of the first coil Sl is constructed, according to the invention is preferably 3 to 7 m.
  • the coil Sl has an inductance LI of, for example 4 ⁇ 10 -2 to 1.5 10 3 ⁇ , preferably 30 to 60 ⁇ on.
  • the coil S1 can generally be arranged in any possible way.
  • the coil Sl is arranged so that the winding plane is aligned parallel to the ground or a table top on which the device is constructed.
  • a first signal generator SGI is used.
  • This signal generator SGI is used according to the invention to generate a magnetic field with a frequency v (measuring frequency) in the first coil S1.
  • v measuring frequency
  • any signal generator known to those skilled in the art can be used, which is suitable for generating a corresponding frequency, for example a "Virtual Bench” from the company National Instruments.
  • the signal generator SGI is preferably a frequency v of 0, 1 to 200 kHz, for example 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 or 200 kHz.
  • a device for measuring current in the first circuit Suitable devices for current measurement are known per se to those skilled in the art, for example a Chauvin Arnoux Ma 200 current clamp. Particularly preferably, an oscilloscope is used.
  • the elements present in the first circuit i. at least first coil Sl, first signal generator SGI, means for measuring current and optionally further elements are preferably connected in series to a first circuit.
  • the electrical connections in the first circuit can generally be carried out in any manner known to those skilled in the art.
  • the electrical connections are preferably carried out by cable connections, in particular shielded BNC connections.
  • Step (B) of the method comprises providing a second coil S2 having a second inductance L2 connected to a voltage measuring device, the coils S1 and S2 being arranged spatially relative to each other so that they lie on the same axis of rotation and between them a free space is formed.
  • all coils which appear suitable to the person skilled in the art can be used.
  • Coils with 1 to 400, preferably 100 to 200, windings are preferably used as the coil S2. More preferably, these windings are on a ring made of an electrically insulating material, such as plastic from polyamide.
  • the Diameter of the coil S2 is preferably 20 to 40 mm.
  • a coil is used in which windings are wound around a fixed core, for example a ferrite core.
  • the winding of the coil S2 is preferably made of an electrically conductive wire, in particular a copper wire. More preferably, the electrically conductive wire is electrically insulated on the outside, for example by an electrically insulating plastic coating.
  • the length of the wire from which the winding of the first coil S2 is constructed is preferably 1 to 2 m.
  • the coil S2 has an inductance L2 of, for example, 0.2 to 9.0 ⁇ 10 3 ⁇ , preferably 200 to 800 ⁇ , on.
  • the inductance L2 of the coil S2 is preferably selected such that there are no resonances in the frequency range to be measured due to the intrinsic capacitance of the preferably used BNC cables.
  • the coil S2 is arranged such that the coils S1 and S2 are spatially arranged relative to each other such that they lie on the same axis of rotation and a free space is formed between them.
  • "on the same axis of rotation” means that the two coils are spatially positioned relative to one another so that a common axis passes through the centers of the annular coils
  • the coil S1 it is further preferred for the coil S1 to be located above the coil S2, wherein a clearance is formed between the two coils, which is created such that a sample of the potentially shielding material can be introduced into it Distance, that is the free space, between the coils Sl and S2 40 to 60%, preferably 45 to 55%, for example 50%, of the diameter of the coil 1.
  • the free space has a width or height of 10 to 60
  • a device for voltage measurement is present in the second circuit, for example by devices known per se to the person skilled in the art, for example by means of ei n HAMEG HM022 Digital Oscilloscope.
  • the elements present in the second circuit ie at least second coil S2, high-resistance terminating resistor and possibly further elements are preferably connected in series with a second circuit.
  • the device for voltage measurement is preferably connected in parallel.
  • the electrical connections for voltage measurement on coil 2 can generally be made in any manner known to those skilled in the art.
  • the electrical connections are preferably carried out by cable connections, in particular shielded BNC connections.
  • the first circuit and the voltage measurement at coil S2 are each formed by means of shielded electrical connections, preferably cable connections, in particular shielded BNC connections.
  • Step (C) of the method comprises introducing a sample of the potential shielding product into the free space.
  • This step (C) can generally be carried out in any manner known to those skilled in the art.
  • the introduction can be done manually or automatically.
  • the method is preferably performed to measure the shielding properties of flat materials, i. H .
  • the materials to be tested have a much greater extension in length and width compared to their thickness.
  • the sample to be examined preferably has a square base area. More preferably, the edge length of this square at least five times the diameter of the coil 1.
  • the sample has a thickness of 0.01 to 6 mm.
  • the potentially shielding product is a flat steel product, for example a hot or cold strip or boards obtained therefrom.
  • the sample to be measured is fixed between the two coils for the measurement by methods known to those skilled in the art, for example by means of a corresponding permanently installed guide in the free space between the two coils S 1 and S 2.
  • the distance between the sample and the coils S 1 and S 2 is preferably up to 40 mm in each case. It is inventively preferred that the sample to be examined is grounded during the measurement.
  • Step (D) of the method comprises the generation of a sinusoidal voltage with a frequency v of 0, 1 to 1000 kHz, preferably 0, 1 to 400 kHz, more preferably 0, 1 to 200 kHz, by the first signal generator SG 1 in the first Coil Sl.
  • Step (D) of the method is preferably carried out after the sample to be measured has been introduced into the free space between the two coils.
  • the sinusoidal voltage generated in the coil S1 is an alternating voltage with a frequency v of preferably 0.1 to 200 kHz, see also step (A) of the method.
  • step (D) is a so-called measuring frequency is generated in coil S1 at a certain current value ⁇ ⁇ v ⁇
  • the second coil S2 measures the voltage U2 () generated by the resulting magnetic field by mathematically comparing these values in the presence of the sample to be measured with The values in the absence of the sample can be deduced from the screen factor of the sample.
  • Step (E) of the method involves measuring the current ⁇ ⁇ ⁇ v ⁇ in the first circuit.
  • Devices and methods for measuring the current strength ⁇ ⁇ ⁇ v) in the first circuit are known per se to those skilled in the art, for example a Chauvin Arnoux Ma 200 current clamp.
  • the current li () is measured in the first circuit while the sample to be measured is between the coils Sl and S2.
  • the obtained measured values can be noted manually.
  • the device for measuring the current intensity li (v) in the first circuit is connected to a data processing system, so that the storage and processing of the data obtained is carried out electronically.
  • Step (F) of the method includes measuring the voltage U2 () on coil 2.
  • Devices and methods for measuring the voltage U2 () on coil 2 are known per se to the person skilled in the art, for example a HAMEG HMO2022 digital oscilloscope. It is essential to the invention that the voltage U 2 (v) at coil 2 is measured, while the sample to be measured is located between the coils S 1 and S 2. The obtained measured values can be noted manually.
  • the device for measuring the voltage U 2 (v) is connected to coil 2 with a data processing system, so that the storage and processing of the data obtained is carried out electronically.
  • Step (G) of the method comprises determining the screen attenuation S (v) via the equation of the formula (I) where lio () is the current in the first circuit and U20CV) is the voltage on coil 2, each without a sample inserted.
  • Step (G) of the method is preferably carried out with the aid of a data processing system.
  • Methods and devices for this purpose are known per se to the person skilled in the art.
  • the material according to the invention is preferably used in a thickness of 0.01 to 6 mm, preferably 0.03 to 4 mm.
  • the present invention therefore preferably relates to the material according to the invention, wherein it has a thickness of 0.01 to 6 mm, preferably 0.03 to 4 mm, during the measurement.
  • the shielding material according to the invention can be used uncoated.
  • the material according to the invention is used coated in a preferred embodiment.
  • Corresponding coatings which protect against corrosion in particular, are known per se to a person skilled in the art and are, for example, inorganic coatings such as metals or ceramics or organic coatings based on polymers. Preference is given to using metallic coatings based on zinc or aluminum or zinc alloys or aluminum alloys in combination with silicon and / or magnesium.
  • the present invention therefore preferably relates to the material according to the invention, wherein it has a surface coating.
  • the coating can be applied to the material according to the invention in general by all methods known to the person skilled in the art, for example electrolytic coating, hot dip process or vapor deposition.
  • the coating can be present on one or both sides. If the shielding material of the invention provided with a corresponding surface coating and used, it is advantageously better protected against corrosion. Furthermore, the inventive shielding material also at elevated temperatures, for example above 200 ° C and at most up to ca. 770 ° C, improved shielding compared to materials known in the art.
  • the present invention also relates to a method for shielding electromagnetic radiation, dynamic or static electrical and / or dynamic or static magnetic fields, wherein the source and / or sink are at least partially surrounded by a material according to the invention.
  • the source and / or sink of the electromagnetic radiation, of the dynamic or static electrical and / or dynamic or static magnetic fields is at least partially surrounded by the shielding material according to the invention at least partially.
  • a partial surrounding is useful or necessary, for example, if the source and / or sink must be accessible during operation, for example, by supply and / or discharge and / or operation.
  • the source and / or sink is completely surrounded by the shielding material according to the invention. Details and preferred embodiments, which have been mentioned to the material according to the invention, should also be applied here accordingly.
  • the material according to the invention is used for shielding electromagnetic radiation, it has, for example, a thickness of 0.01 to 600 mm, preferably 0.01 to 150 mm, particularly preferably 0.01 to 6 mm.
  • the present invention also relates to the use of the material according to the invention for shielding electromagnetic radiation, dynamic or static electrical and / or dynamic or static magnetic fields.
  • Electromagnetic, dynamic or static electrical and / or dynamic or static magnetic fields are intentionally or unwillingly generated by the use and operation of certain magnetic, electrical or electronic devices.
  • the present invention relates to the use according to the invention, wherein in addition a high mechanical strength of the material is given, for example expressed by a yield strength of at least 200 MPa, preferably at least 400 MPa, more preferably at least 750 MPa.
  • a particular advantage of the present invention is therefore that a material can be provided which according to the invention preferably also has good mechanical properties in addition to a high shielding effect.
  • the present invention relates to the use according to the invention, wherein buildings, in particular security-relevant buildings, rooms, laboratories, production facilities, server cabinets, Switch cabinets, plug connections, holders and housings, for example for power electronics, computers, communication electronics, alarm systems, security technology, fire and gas detectors, protective covers, charging stations, kitchen appliances, medical devices, electronic devices, preferably in automobiles, electronic components, radios, magnetic applications, for example Permanent magnets, electronic components and / or batteries, such as non-rechargeable batteries or accumulators, be shielded or the shielding material as ceiling and / or wall panels, as floor coverings, as cable channels, is used in metrology.
  • buildings in particular security-relevant buildings, rooms, laboratories, production facilities, server cabinets, Switch cabinets, plug connections, holders and housings, for example for power electronics, computers, communication electronics, alarm systems, security technology, fire and gas detectors, protective covers, charging stations, kitchen appliances, medical devices, electronic devices, preferably in automobiles, electronic components, radios, magnetic applications, for example Permanent magnets, electronic components and / or
  • FIG. 1 shows a device with which the umbrella factor S (v) according to the invention can be measured as a schematic drawing which is not true to scale.
  • Inventive materials 1 to 9 are prepared from melts according to Table 1 and processed according to methods known in the art to give sheets.
  • the microstructural compositions of materials 1 to 9 are shown in Table 2.
  • sheets are introduced into a device according to FIG. 1 for determining the screen factor S (v).
  • the screen factor S (v) is determined according to the method mentioned in the description.
  • the results are shown in Table 3.
  • Characteristic mechanical characteristics are shown in Table 4.
  • Table 1 Melt analyzes of the materials 1 to 8 according to the invention, remainder Fe and unavoidable impurities
  • Table 2 Microstructure compositions of the materials 1 to 8 according to the invention
  • the shielding material according to the invention can advantageously be used for shielding electromagnetic radiation, dynamic or static electrical and / or dynamic or static magnetic fields.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmendes, monolithisches Material, ein Verfahren zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern, sowie die Verwendung des erfindungsgemäßen Materials zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern.

Description

Monolithische eisenbasierte Abschirmprodukte
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmendes, monolithisches Material, ein Verfahren zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern, sowie die Verwendung des erfindungsgemäßen Materials zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern.
Technischer Hintergrund
Die Beeinflussung aufgrund von elektromagnetischer Strahlung, dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern 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 Beeinflussung liegt vor, wenn von einer Störquelle (Sender) Feldenergie 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 Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern 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 zur Miniaturisierung von Geräten und Bauelementen geht. Um eine elektromagnetische Verträglichkeit zwischen elektrischen Geräten oder Störquellen und der Umwelt sicherzustellen, werden darum üblicherweise 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, entsprechend 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 werden diese Aufgaben durch das erfindungsgemäße elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmende, monolithische Material, mindestens enthaltend (jeweils in Gew.-%):
0,001 bis 2, 1 C,
0,001 bis 30,00 Mn,
0,001 bis 8,00 Si,
0,01 bis 4,00 AI,
0,001 bis 1,00 Cr,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, wobei es 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 zu 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 l^ ) in einer ersten Spule induziert wird, während sich eine Probe des abschirmenden monolithischen 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 Schirmfaktor S(v) nach der Gleichung der Formel (I)
S(v) = 20 - dB (I),
bestimmt wird, wobei U2(v) die in der zweiten Spule induzierte Spannung, l^ ) der in der ersten Spule fließende Strom und li0(v) der Strom in der ersten Spule und U2o(v) die Spannung in der zweiten Spule, jeweils ohne eingebrachte Probe, sind. Das erfindungsgemäße Material weist die oben genannten Legierungselemente auf.
Kohlenstoff (C) liegt in einer Menge von 0,001 bis 2, 1 Gew.-%, bevorzugt 0,001 bis 0,800 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,002 bis 0,700 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,002 bis 0,650 Gew.-%, vor. Mangan (Mn) liegt in einer Menge von 0,001 bis 30,00 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 25,00 Gew.-%, besonders bevorzugt 0, 1 bis 23,00 Gew.-%, vor.
Silizium (Si) liegt in einer Menge von 0,001 bis 8,00 Gew.-%, bevorzugt 0,001 bis 4,00 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,01 bis 3,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,02 bis 3,4 Gew.-%, vor.
Aluminium (AI) liegt in einer Menge von 0,01 bis 4,00 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 2,00 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,02 bis 1,8 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,02 bis 1,6 Gew.-%, vor.
Chrom (Cr) liegt in einer Menge von 0,001 bis 1 ,00 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,4 Gew.-%, vor.
Neben den genannten Legierungselementen kann das erfindungsgemäße abschirmende Material ein oder mehrere Legierungselemente aus der folgenden Gruppe enthaltend As, B, Cu, Ni, Mo, Ti, V, S, P und Sn aufweisen. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Material, wobei es zusätzlich wenigstens ein Legierungselement ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus As, B, Cu, Ni, Mo, Ti, V, S, P und Sn enthält.
Wenn die genannten zusätzlichen Legierungselemente vorliegen, so liegen sie weiter bevorzugt in den im Folgenden genannten Mengen vor:
0 bis 0,01, bevorzugt 0,001 bis 0,004 Gew.-% As und/oder
0,001 bis 0,005 Gew.-% B und/oder
0,01 bis 0,07 Gew.-% Cu und/oder
0 bis 0,3, bevorzugt 0 bis 0,01 Gew.-% Mo und/oder
0,001 bis 0,5, bevorzugt 0,001 bis 0,3 Gew.-% Ti und/oder
0 bis 0,5, bevorzugt 0,001 bis 0,2 Gew.-% V und/oder
0 bis 0,5, bevorzugt 0,001 bis 0,2 Gew.-% P und/oder 0,001 bis 0,05 Gew.-% S und/oder
0,001 bis 0,01 Gew.-% Sn.
Unvermeidbare Verunreinigungen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise 0, N, Nb oder Sb.
Das erfindungsgemäße Material weist in einer bevorzugten Ausführungsform 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. Diese bevorzugten Gefüge tragen dazu bei, dass das das erfindungsgemäße Material besonders gute mechanische Eigenschaften, insbesondere Streckgrenze, Duktilität, Zugfestigkeit und/oder Bruchdehnung aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Material kein austenitisches Gefüge. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet dies, dass das erfindungsgemäße Material ein Gefüge aufweist, dass bevorzugt weniger als 8 Gew.-% Austenit, besonders bevorzugt weniger als 5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt weniger als 2 Gew.-%, enthält. Die Abwesenheit von Austenit ermöglicht die erfindungsgemäßen guten Abschirmeigenschaften. Es wurde überraschenderweise gefunden, dass das Vorhandensein von Austenit die Abschirmeigenschaften verschlechtert, so dass bevorzugt möglichst kein Austenit in dem erfindungsgemäßen Material vorliegt.
Das erfindungsgemäße Material weist beispielsweise eine Streckgrenze von 100 bis 1400 MPa auf.
Das erfindungsgemäße Material weist beispielsweise eine Zugfestigkeit von mindestens 200 MPa, bevorzugt wenigstens 400 MPa, besonders bevorzugt mindestens 750 M Pa, auf.
Das erfindungsgemäße Material weist beispielsweise eine Bruchdehnung A80 von 2 bis 45% auf.
Weiter bevorzugt weist das erfindungsgemäße Material eine Korngröße von 2 bis 200 μιη, bevorzugt 2 bis 100 [im, insbesondere bevorzugt 5 bis 30 μιη, auf. Diese erfindungsgemäß bevorzugte Korngröße trägt beispielsweise dazu bei, um die magnetischen Eigenschaften zu verbessern .
Das erfindungsgemäße Material 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. Das erfindungsgemäße Material kann des Weiteren in alle dem Fachmann bekannten Formen gebracht werden, um als Abschirmung verwendet zu werden . Dabei ist es möglich, dass entsprechende Abschirmungen aus dem erfindungsgemäßen Material einstückig ausgebildet werden. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass eine entsprechende Abschirmung aus mehreren Teilen aufgebaut wird, wobei alle oder ein Anteil der vorhandenen Teile aus dem erfindungsgemäßen Material gebildet werden können . Verfahren zum Umformen des erfindungsgemäßen Materials und Verfahren zum Verbinden der einzelnen Teile sind dem Fachmann bekannt.
Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Materials sind dem Fachmann an sich bekannt, beispielsweise umfassen diese die Schritte Herstellen einer Schmelze mit der entsprechenden Zusammensetzung, Herstellen von Brammen, Warmwalzen der Brammen um ein Flachstahlprodukt zu erhalten, gegebenenfalls Beschichten der Oberfläche des Flachstahlprodukts, gegebenenfalls Kaltwalzen . Erfindungsgemäß können zusätzlich weitere Wärmebehandlungsschritte, insbesondere ein Erholungsglühen, und/oder Oberflächenbehandlungsschritte erfolgen .
Das erfindungsgemäße 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, elektro- magnetischen 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 li(v) in einer ersten Spule induziert wird, gemessen wird, während sich eine Probe des abschirmenden monolithischen 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) bestimmt, wobei U2(v) die in der zweiten Spule induzierte Spannung, l^ ) der in der ersten Spule fließende Strom und li0(v) der Strom in der ersten Spule und U2o(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: Bereitstellen einer ersten Spule Sl mit einer ersten Induktivität LI, die mit einem ersten Signalgenerator SGI und einer Einrichtung zur Strommessung l^ ) zu einem ersten Stromkreis verbunden ist,
Bereitstellen einer zweiten Spule S2 mit einer zweiten Induktivität L2, die mit einer Einrichtung zur Spannungsmessung U2(v) zu einem zweiten Stromkreis verbunden ist, wobei die Spulen Sl und S2 räumlich so zueinander angeordnet sind, dass sie auf der gleichen Rotationsachse liegen und zwischen ihnen ein Freiraum ausgebildet wird,
Einbringen einer Probe des erfindungsgemäßen Materials in den Freiraum,
Generierung einer sinusförmigen Spannung mit einer Frequenz v von 0, 1 bis 1000 kHz durch den ersten Signalgenerator SG 1 in der ersten Spule Sl,
Messen der Stromstärke li(v) im ersten Stromkreis,
Messen der Spannung U2(v) im zweiten Stromkreis,
Bestimmen des Schirmfaktors S(v) über die Gleichung der Formel (I) wobei lio(v) der Strom im ersten Stromkreis und U2o(v) die Spannung im zweiten Stromkreis, jeweils ohne eingebrachte Probe, sind . Schritt (A):
Schritt (A) umfasst das Bereitstellen einer ersten Spule Sl mit einer ersten Induktivität LI , die mit einem ersten Signalgenerator SGI und einer Einrichtung zur Strommessung zu einem ersten Stromkreis verbunden ist. Zunächst wird eine Spule Sl mit einer Induktivität LI bereitgestellt. Bevorzugt werden als Spule Sl 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 Sl beträgt dabei bevorzugt 60 bis 80 mm. Die Wicklung der Spule Sl 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 Sl aufgebaut ist, beträgt erfindungsgemäß bevorzugt 3 bis 7 m. Die Spule Sl weist eine Induktivität LI von beispielsweise 4 ■ 10~2 bis 1,5- 103 μΗ, bevorzugt 30 bis 60 μΗ, auf. Die Spule Sl kann im Allgemeinen auf jede mögliche Art angeordnet sein . Bevorzugt ist die Spule Sl 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 SGI eingesetzt. Dieser Signalgenerator SGI wird erfindungsgemäß dazu verwendet, in der ersten Spule Sl 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 SGI 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, beispiels- weise Verstärker oder Kondensatoren zur Blindleistungskompensation.
Die im ersten Stromkreis vorhandenen Elemente, d.h . wenigstens erste Spule Sl, erster Signalgenerator SGI, 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 L2, die mit einer Einrichtung zur Spannungsmessung verbunden ist, wobei die Spulen Sl 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 L2 von beispielsweise 0,2 bis 9,0 ■ 103 μΗ, bevorzugt 200 bis 800 μΗ, auf. Die Induktivität L2 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 Sl 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 Sl 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 Sl 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 HM022 Digital Oszilsoskop.
In dem zweiten Stromkreis können weitere Elemente vorliegen, beispielsweise hochohmige Abschluss- widerstände.
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 potentiellen Abschirmproduktes 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 Sl und S2, fixiert wird .
Der Abstand der Probe zu den Spulen Sl 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 Sl .
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 Sl 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 Sl bei einer bestimmten Stromstärke \ \{v) erzeugt. In der zweiten Spule S2 wird dann gemessen, welche Spannung U2( ) 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 \ \{v) im ersten Stromkreis. Vorrichtungen und Verfahren zur Messung der Stromstärke \ \{v) im ersten Stromkreis sind dem Fachmann an sich bekannt, beispielsweise eine Chauvin Arnoux Ma 200 Stromzange. Dabei ist zu beachten, dass die Stromstärke li( ) im ersten Stromkreis gemessen wird, während sich die zu vermessende Probe zwischen den Spulen Sl und S2 befindet. Die erhaltenen Messwerte können manuell vermerkt werden . Bevorzugt ist die die Vorrichtung zur Messung der Stromstärke li(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( ) an Spule 2.
Vorrichtungen und Verfahren zur Messung der Spannung U2( ) an Spule 2 sind dem Fachmann an sich bekannt, beispielsweise ein HAMEG HMO2022 Digital Osziloskop. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Spannung U2(v) an Spule 2 gemessen wird, während sich die zu vermessende Probe zwischen den Spulen Sl 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) wobei lio( ) der Strom im ersten Stromkreis und U20CV) 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 \ Q{V) , d . h . Strom im ersten Stromkreis, und l^oC^), 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 Sl 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.
Das erfindungsgemäße abschirmende Material kann unbeschichtet eingesetzt werden . Das erfindungs- gemäße Material wird in einer bevorzugten Ausführungsform beschichtet eingesetzt. Entsprechende, insbesondere vor Korrosion schützende Beschichtungen, sind dem Fachmann an sich bekannt und sind zum Beispiel anorganische Beschichtungen wie Metalle oder Keramiken oder organische Beschichtungen auf Polymerbasis. Bevorzugt werden metallische Beschichtungen basierend auf Zink oder Aluminium oder Zinklegierungen oder Aluminiumlegierungen in Kombination mit Silizium und/oder Magnesium eingesetzt.. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Material, wobei es eine Oberflächenbeschichtung aufweist. Die Beschichtung kann auf das erfindungsgemäße Material im Allgemeinen nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren aufgebracht werden, beispielsweise elektrolytische Beschichtung, Schmelztauchverfahren oder Aufdampfen. 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. Des Weiteren weist das erfindungsgemäße abschirmende Material auch bei erhöhten Temperaturen, beispielsweise oberhalb von 200 °C und maximal bis zu ca . 770 °C, im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Materialien eine verbesserte Abschirmung auf. 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 erfindungs- gemäßen 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.
Wird das erfindungsgemäße Material zum Abschirmen elektromagnetischer Strahlung eingesetzt, so weist es beispielsweise eine Dicke von 0,01 bis 600 mm, bevorzugt 0,01 bis 150 mm, besonders bevorzugt 0,01 bis 6 mm, auf.
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, beispielsweise ausgedrückt durch eine Streckgrenze von mindestens 200 MPa, bevorzugt mindestens 400 MPa, besonders bevorzugt mindestens 750 MPa . 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 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 .
Figuren
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung, mit der der erfindungsgemäße Schirmfaktor S(v) gemessen werden kann als nicht maßstabsgetreue Schemazeichnung .
In Figur 1 bedeuten :
LI : Spule 1
L2 : Spule 2
Z: zu untersuchende Probe
I : Strommessung
U : Spannungsmessung
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Beispiele
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung . Erfindungsgemäße Materialien 1 bis 9 werden aus Schmelzen gemäß Tabelle 1 hergestellt und nach dem Fachmann bekannten Verfahren zu entsprechenden Blechen verarbeitet. Die Gefügezusammensetzungen der Materialien 1 bis 9 sind in Tabelle 2 dargestellt. Es werden jeweils Bleche in eine Vorrichtung gemäß Figur 1 zur Bestimmung des Schirmfaktors S(v) eingebracht. Der Schirmfaktor S(v) wird nach dem in der Beschreibung genannten Verfahren bestimmt. Die Ergebnisse sind Tabelle 3 dargestellt. Charakteristische mechanische Kennwerte sind in Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 1: Schmelzanalysen der erfindungsgemäßen Materialien 1 bis 8, Rest jeweils Fe und unvermeidbare Verunreinigungen
nicht vorhanden
V Vergleichsbeispiel
Tabelle 2: Gefügezusammensetzungen der erfindungsgemäßen Materialien 1 bis 8
n .b. nicht bestimmt
nicht vorhanden
V Vergleichsbeispiel
Tabelle 3: erfindungsgemäße Materialien 1 bis 8 und entsprechende Schirmfaktoren S(v)
Material-Nr. 1 2 3 4 4 5 6 7 V8 9
Materialdicke
1 0,75 1 ,5 1,5 1 1,5 1,5 1 ,5 1 1,50 [mm]
Messfrequenz
Schirmfaktor S(v) [dB]
[kHz]
0,1 11, 11 16,44 13, 16 12,37 8, 11 9,7 9,72 11 ,08 0 12,43
0,2 13,33 17,33 13,93 13,03 8,25 10, 14 10,02 11 ,61 0 -
0,5 19,99 19,98 16,27 15,02 8,68 11,44 10,9 13, 18 0 15,02
1 25,61 24,91 20,61 19,01 10,01 14,41 13,01 16,61 0,21 19,00
2 31,96 32,33 27,93 25,73 12,83 18,53 16,46 22,33 0,86 -
5 50,99 46,98 43, 18 39,78 19,88 30,89 26,79 34,38 2,79 39,78
10 70,51 62,81 60,71 55,88 28, 11 44,61 38,51 48,31 5,85 55,88
20 88,43 83,63 84,23 78, 13 40, 13 56, 16 49,71 68,03 8,74 -
50 92,49 97,84 95,96 95,73 63, 17 90,79 83,29 90,02 17,39 -
55 - - - - - - - - - 98,66
90 - - - - - - - - - 97,99 100 92,81 96,33 95,41 98,37 93,28 90,91 91 ,61 91 ,24 23,31 -
108 - - - - - - - - - 98,67
128 - - - - - - - - - 97,87
144 - - - - - - - - - 98, 13
161 - - - - - - - - - 100,34
200 90,33 101 ,05 99,8 100,6 99, 1 89,03 89,23 94,67 29,33 -
Vergleichsbeispiel
Tabelle 4: Mechanische Kennwerte der erfindungsgemäßen Materialien 1 bis 9
n .b. nicht bestimmt
A80 Bruchdehnung einer Probe von 80 mm Länge
V Vergleichsbeispiel
Gewerbliche Anwendbarkeit
Das erfindungsgemäße abschirmende Material kann vorteilhaft zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung, dynamischer oder statischer elektrischer und/oder dynamischer oder statischer magnetischer Felder verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Elektromagnetische Strahlung, dynamische oder statische elektrische und/oder dynamische oder statische magnetische Felder abschirmendes, monolithisches Material, mindestens enthaltend (jeweils in Gew.-%):
- 0,001 bis 2, 1 C,
- 0,001 bis 30,00 Mn,
- 0,001 bis 8,00 Si,
- 0,01 bis 4,00 AI,
- 0,001 bis 1,00 Cr,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, dass es 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 zu 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 .
2. Material nach Anspruch 1 , da durch gekennzeichnet, dass der Schirmfaktor S(v) durch Detektion der Spannung U2(v) in einer zweiten Spule, die durch einen Strom l^ ) in einer ersten Spule induziert wird, während sich eine Probe des abschirmenden monolithischen Materials zwischen der ersten und der zweiten Spule befindet und sich die Spulen in einem Abstand von höchstens 40 mm befinden, ermittelt wird .
3. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich wenigstens ein Legierungselement ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus As, B, Cu, Ni, Mo, Ti, V, S, P und Sn enthält.
4. Material nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schirmfaktor S(v) nach der Gleichung der Formel (I) bestimmt wird, wobei U2(v) die in der zweiten Spule induzierte Spannung, l^ ) der in der ersten Spule fließende Strom und li0(v) der Strom in der ersten Spule und U2o(v) die Spannung in der zweiten Spule, jeweils ohne eingebrachte Probe, sind .
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es während der Messung eine Dicke von 0,01 bis 6 mm, bevorzugt 0,03 bis 4 mm, aufweist.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gefüge enthaltend 0 bis 100 Gew.-% Ferrit, 0 bis 95 Gew.-% Bainit, 0 bis 20 Gew.-% Perlit, 0 bis 100 Gew.-% Martensit, 0 bis 20 Gew.-% Restaustenit und ggf. Karbide, wobei die Summe jeweils 100 Gew.-% ergibt, aufweist.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Korngröße von 2 bis 200 μιτι, bevorzugt 2 bis 100 μιτι, aufweist.
Verfahren zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern, dadurch gekennzeichnet, dass Quelle und/oder Senke zumindest teilweise mit einem Material nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umgeben werden.
Verwendung des Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern .
Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine hohe mechanische Belastbarkeit des Materials gegeben ist, beispielsweise ausgedrückt durch eine Streckgrenze von mindestens 200 MPa, bevorzugt mindestens 400 MPa, besonders bevorzugt mindestens 750 MPa.
Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass 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 .
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